缩略图
Scientific Research

不同配置空间类型人体舒适度监测与评价

作者

高利伟 王茜通讯作者

北京市园林绿化科学研究院 北京市门口沟区林业工作站(北京市门头沟区林业调查队)

人体舒适度指数是一种用于评估环境条件对人体感觉舒适程度的指数。它通常的环境指标包括温度、湿度、风速,通过这些指标综合计算环境对人体的影响。这个指数可以帮助确定一个环境是否适宜人类生活和工作。通过人体舒适度指数,可以更好地理解和优化环境条件,提高人们的生活质量和工作效率。对气温、空气相对湿度、风速三项指标分别进行平均值的计算后。本研究采用陆鼎煌根据气温、相对湿度和风速 3 个因子提出的综合舒适度(陆鼎煌等,1985),计算方法为:

S= 0.6|T-24|+0.07|RH-70|+0.5|V-2|

其中 S 代表综合舒适度,T 是气温(℃),RH 为空气相对湿度(%),V 为风速( m/s)。根据计算的结果,可评价环境舒适程度的等级,标准如下表 2-1。

表 2-1 环境综合舒适度等级

舒适度指数的值越低,表明其舒适度越高,反之则越低。

1 春季舒适度

图 4-1 春季舒适度指数日变化图

表 4-2 春季人体舒适度非参数检验分析结果

* p<0.05 ** p<0.01

由图可见,在北京市西山国家森林公园环境中,人体舒适度指数在各时间点由低到高的排序为:7:00-8:00(平均 2.77) 9:00-10:00(平均 3.62) ≺ 17:00-18:00(平均 3.69) 11:00-12:00(平均 4.38) 15:00-16:00(平均 4.45) < 13:00-14:00(平均 4.89)。上午的舒适度指数较小,中午的舒适度较高。人体舒适度指数日变化曲线成峰形,早上的舒适度指数最低并开始逐渐上升,中午过后开始下降,人体舒适度指数由高到低的排序为早上<中午<晚上。

春季人体舒适度指数在不同森林群落结构样地中由低到高的排序为针阔混交林(5:5) (平均 3.29) <针阔混交林(7:3) (平均 3.76)< 针叶林(平均 3.78 个/ cm3)<牡丹园(灌草)(平均 4.44) <阔叶林 (平均 4.46)<对照组(平均 5.48)。根据正态性检验结果,数据不满足正态分布,因此使用非参数性检验,对比所有样地与对照组的差异,非参数检验结果表明,春季所有样地对比对照组都具有显著性差异。其中针阔混交林(7:3)、针叶林、牡丹园对比对照组具有极显著差异。

在春季,针阔混交林(7:3)、针阔混交林(5:5)样地全天处于‚舒适‛状态,阔叶林、针叶林、牡丹园(灌草)全天处于‚舒适‛与‚较舒适‛状态。对照组中,除了中午 11:00-14:00 处于‚不舒适‛状态,其他时间段也处于‚舒适‛与‚较舒适状态。因此人体舒适度中来看,北京春季适合在森林中进行康养活动。

2 夏季舒适度

图 4-2 夏季舒适度指数日变化图

表 4-3 夏季季人体舒适度非参数检验分析结

* p<0.05 ** p<0.01

由图 4-2 可见,在北京市西山国家森林公园环境中,人体舒适度指数在各时间点由低到高的排序为:7:00-8:00(平均 6.35)<9:00-10:00(平均 8.17) ≺ 11:00-12:00(平均 9.82) <17[00 -18:00(平均 9.82) <15:00⋅ -16:00(平均 10.18) < 13:00-14:00(平均11.10⟩ 。人体舒适度指数日变化曲线成峰形,早上的舒适度指数最低并开始逐渐上升,中午过后开始下降,人体舒适度指数由高到低的排序为中午 < 下午<上午。

夏季人体舒适度指数在不同森林群落结构样地中由低到高的排序为针阔混交林(5:5) (平均 7.88) ≺ 针阔混交林(7:3) (平均 8.34)< 针叶林(平均 9.37)< 阔叶林 (平均 9.81) <牡丹园(灌草) (平均 对照组(平均 11.37)。

根据正态性检验结果,数据不满足正态分布,因此使用非参数性检验,对比所有样地与对照组的差异,非参数检验结果表明,夏季所有样地对比对照组都具有显著性差异。其中牡丹园、针阔混交林(5:5)对比对照组具有极显著差异。夏季整体舒适度指数较高,其原因可能因为 2023 年的夏季气温较高,不适宜户外活动。

夏季相比其他两季各类样地的综合舒适度指数相数值差异较大。在夏季,各个林分在清晨处于‚较舒适‛级别,之后则达到‚不舒适‛与‚很不舒适‛。随着气温上升,在中午与下午舒适度达到最高值,在下午黄昏时间 17:00-18:00 中,舒适度指数虽有所降低,但仍然基本处于‚不舒适‛,在各时刻各组森林样地舒适度指数均与对照组之间有显著差异。夏季中森林样地舒适度虽有差异,但受北京气候格局影响,近年来夏季气温普遍偏高,整体都处于‚不舒适‛与‚很不舒适‛之中。虽然总体都处于‚不舒适‛与‚很不舒适‛状态,但有乔木遮阳的样地与没有乔木的样地相比,舒适度更优,但从人体舒适度角度来看,北京夏季不适合在森林中进行康养活动。

3 秋季舒适度

图 4-3 秋季舒适指数日变化图

表 4-4 秋季人体舒适度非参数检验分析结果

* p<0.05 ** p<0.01

由图 4-3 可见,在北京市西山国家森林公园环境中,人体舒适度指数在各时间点由低到高的排序为:13:00-14:00(平均4.09) <11:00 -12:00(平均 4.72) Σ< 15:00-16:00(平均 5.07) <17:00 -18:00(平均 5.41) <9500 -10:00(平均 5.43)<7:00-8:00(平均5.92) 人体舒适度指数日变化曲线成谷形,早上的舒适度指数最高并开始逐渐下降,中午过后开始上升,人体舒适度指数由低到高的排序为中午 < 下午<上午。

秋季人体舒适度指数在不同森林群落结构样地中由低到高的排序为针阔混交林(5:5) (平均 7.88) <针阔混交林(7:3) (平均 8.34) Θ<Θ 针叶林(平均 9.37)< 阔叶林 (平均 9.81) <牡丹园(灌草) (平均 10.59)<对照组(平均 11.37)。

根据正态性检验结果,数据不满足正态分布,因此使用非参数性检验,对比所有样地与对照组的差异,非参数检验结果表明,夏季所有样地对比对照组都具有都极显著性差异。

秋季中,针阔混交林(7:3)、针叶林、阔叶林样地上午(7:00-10:00)处于‚较舒适‛状态,进入中午(11:00-14:00) G 温升高,则处于‚舒适‛状态,下午(15:00-18:00)舒适度指数又开始上升,处于‚较舒适‛状态。针阔混交林(5:5)处在上午(7:00-10:00)处于处于‚较舒适‛状态,其余时间都处于‚舒适‛状态。牡丹园(灌草)全天处于‚较舒适‛状态。因此人体舒适度角度来看,北京秋季比较适合在在森林中进行康养活动。

4 三季度不同配置空间类型舒适度差异

表 4-5 三季度人体舒适度非参数检验分析结

* p<0.05 ** p<0.01

图 4-4 三季度人体舒适度日变化

图 4-5 不同群落配置模式舒适度总体分布规律图

在人体舒适度指数的日变化方面,春、夏两个季节都呈现单谷变化的规律,秋季呈现单峰变化的规律。在春季和夏季,白天人体舒适度指数呈现出先上升至再逐渐下降的变化趋势。具体而言,在城市森林各样地,这一变化表现为上午 7:00 至12:00 期间人体舒适度指数逐渐上升,随后在中午后开始逐渐下降。在秋季,白天人体舒适度指数呈现先下降后上升的变化 具体来说,在城市森林各样地,这一变化表现为上午 7:00 至 12:00 期间人体舒适度指数逐渐下降,直至中午 13:00至 14:00 前后达到一天中的最低值。随后,下午 13:00 至 18:00 期间人体舒适度指数开始上升。在季节变化方面,秋季各样地中的人体舒适度指数最低,其次是春季,夏季的舒适度指数最高。

由图 4-4 可见,在北京市西山国家森林公园环境中, 三季人体舒适度指数在各时间点由低到高的排序为 7:00-8:00(平均5.07)< 9:00-10:00(平 均 5.84)< 17:00-18:00( 平 均 6.22) Θ<Θ 11:00-12:00( 平 均 6.43) < 15:00-16:00( 平 均 6.63) 13:00-14:00(平均 6.63)。人体舒适度指数整体日变化曲线成峰形,早上的人体舒适度指数最低,接近中午时开始上升,下午到达峰值,人体舒适度指数由低到高的排序为早上<中午<晚上。

三季人体舒适度指数在不同森林群落结构样地中由高到低的排序为: 针阔混交林(5:5) (平均 5.23)< 针阔混交林(7:3)(平均 5.65) Σ< 针叶林(平均 6.07) Θ<Θ 阔叶林(平均 6.61) 牡丹园(灌草) (平均 6.89)< 对照组(平均 7.51)。总体趋势表现为针阔混交林< 针叶林 < 阔叶林 < 灌草。

根据正态性检验结果,数据不满足正态分布,因此使用非参数性检验,对比所有样地与对照组的差异,非参数检验结果表明,样地针阔混交林(5:5)、样地针叶林和样地针阔混交林(7:3)对比对照组具有显著性差异。牡丹园(灌草) 、阔叶林、样地间舒适度平均指数对比对照组没有显著差异。