进入21世纪以来,全国城市园林绿地建设发展迅速。截至2017年底,我国城市绿地面积已达到2.1×10 4 km 2 ,建成区绿地率达到37.11%,公园绿地面积达到6 884km 2 ,城市有三分之一以上空间被绿地覆盖。城市园林绿地是一种特殊的生态系统,它不仅能为城市居民提供良好的生活环境,为城市中的生物提供适宜的生境,而且能够增强城市景观的自然性,达成城市中人与自然的和谐状态,因此被谓为“城市的肺”。城市园林绿地是城市自然景观和人文景观的综合体现,能够为人们提供良好的游憩场所,并对城市环境的改善起着至关重要的作用。科学研究及实践证实,绿色植物具有净化空气、水体和土壤,调节气候,降低噪声等功能。因此,城市园林绿地对于保护城市环境、防治污染有着极其重要的作用。
城市园林绿地在净化空气方面主要有如下作用。
空气是人类赖以生存和不可缺少的物质,是重要的环境因素之一。自然状态下的空气是一种无色、无味的气体,其含量构成为氮78%、氧21%、二氧化碳0.033%,此外还有惰性气体和水蒸气等。在人们所吸入的空气成分中,当二氧化碳含量为0.05%时,人就会感到呼吸不畅;当二氧化碳含量达到0.2%时,人就会感到头昏、耳鸣、心悸、血压升高;当二氧化碳含量达到10%的时候,人就会迅速丧失意识,停止呼吸,以致死亡。而且,二氧化碳是温室效应气体,其浓度的增加会使城市局部地区升温,产生“热岛效应”,并促使城市上空形成逆温层,加剧空气污染。
生态平衡是一种相对稳定的动态平衡,而维持好这种平衡的纽带是植物。植物通过光合作用吸收二氧化碳,放出氧气,又通过呼吸作用吸收氧气和排出二氧化碳。植物光合作用所吸收的二氧化碳要比呼吸作用排出的二氧化碳多20倍,因此总的来说,植物消耗了空气中的二氧化碳,增加了空气中的氧气含量。在生态平衡中,人类的活动与植物的生长维持着生态的平衡关系。
据有关资料显示,每公顷公园绿地每天能吸收900kg二氧化碳,并生产600kg氧气;每公顷处在生长季节的阔叶林每天可吸收1 000kg二氧化碳,生产750kg氧气;每公顷生长良好的草坪每天可吸收360kg二氧化碳。如果按成年人每天呼出二氧化碳0.9kg,吸收氧气0.75kg计算,为达到空气中二氧化碳和氧气的平衡,理论上每人需要面积为10m 2 的树林或25m 2 的绿地;实际上城市生产生活也会排放大量二氧化碳,因此,许多专家提出城市居民每人应有30~40m 2 的绿地,联合国生物圈组织则提出每人应有60m 2 的绿地。目前我国政府要求以旅游为主的城市,人均绿地要达到20~30m 2 ,以工业生产为主的城市人均绿地不少于10m 2 。
植物吸收二氧化碳和释放氧气的能力是有差异的,据“八五”国家科技攻关专题“北京城市园林绿化生态效益的研究”测试表明,对二氧化碳具有较强吸收能力的植物(指1m 2 叶面积吸收二氧化碳的量高于2kg的植物)种类有柿树、刺槐、合欢、泡桐、栾树、紫叶李、山桃、西府海棠、紫薇、丰花月季、碧桃、紫荆,以及凌霄、山荞麦、白三叶等;而悬铃木、银杏、玉兰、杂交马褂木、樱花、锦带花、玫瑰、棣棠、蜡梅、鸡麻等植物对二氧化碳的吸收能力则相对较弱。
正是利用绿色植物消耗二氧化碳制造氧气的生理功能,人们大量植树种草,以改善空气中二氧化碳和氧气的平衡状态,保持空气新鲜。在城市中二氧化碳浓度较高的地区,则可根据具体情况选择对二氧化碳有强吸收能力的植物,以降低环境中二氧化碳浓度,补充氧气,达到净化空气的目的。
工业生产过程中,污染环境的有害气体甚多,最主要的有二氧化碳、二氧化硫、氯气、氟化氢、氨、重金属蒸气等,还有醛、苯、酚等。
这些有害气体虽然对园林植物生长不利,但是在一定条件下,许多种类的植物对它们具有吸收能力和净化作用。在这些有害气体中,以二氧化硫的数量较多,分布较广,危害较大。有害气体分别介绍如下。
1)二氧化硫
二氧化硫是一种具有强烈刺激性臭味的气体。它在含硫原料和燃料(如硫黄、含硫矿石、石油、煤炭等)的燃烧及冶炼过程中产生。硫酸厂、化肥厂、钢铁厂、热电厂、焦化工厂都会排放大量的二氧化硫。二氧化硫是污染量最多的一种有害气体。
当二氧化硫浓度超过百万分之六时,人就会感到不适;达到百万分之十时,人就无法持续工作;达到百万分之四十时,人就会死亡。
人们对植物吸收二氧化硫的能力进行了许多研究工作,发现空气中的二氧化硫可以被各种植物表面所吸收,而植物叶片的表面吸收二氧化硫的能力最强。而且,只要在植物叶子不受伤害的限度内,就能不断吸收大气中的二氧化硫。随着叶片的衰老凋落,它所吸收的硫也一同落到地上。因此植物被称为大气的天然“净化器”。
各种植物吸收二氧化硫的能力是不同的。每公顷柳杉林每年可吸收720kg二氧化硫,每公顷柳树林每年可吸收120kg二氧化硫,每公顷加杨林每年可吸收46kg二氧化硫,每公顷胡桃林每年可吸收34kg二氧化硫。
研究还表明,对二氧化硫抗性越强的植物,一般吸收二氧化硫的量也越多。阔叶树对二氧化硫的抗性一般比针叶树要强,叶片角质和蜡质层厚的树对二氧化硫的抗性一般比角质和蜡质层薄的树要强。
根据上海园林局的测定,臭椿和夹竹桃不仅抗二氧化硫能力强,并且吸收二氧化硫的能力也很强。在二氧化硫污染较重的情况下,臭椿叶片含硫量可达正常环境下叶片含硫量的29.8倍,夹竹桃叶片可达8倍。其他如珊瑚树、紫薇、石榴、厚皮香、广玉兰、棕榈、胡颓子、银杏、桧柏、粗榧等也对二氧化硫有较强的吸收能力。
2)氟化氢
氟化氢在炼铝厂、炼钢厂、玻璃厂、磷肥厂等企业的生产过程中排出,对植物的危害比二氧化硫要大,浓度为十亿分之几的氟化氢就会使植物受害,对人体的毒害作用几乎比二氧化硫强20倍。美人蕉、向日葵、蓖麻等植物吸收氟化氢能力比较强。
对氟化氢抗性强的树种有大叶黄杨、蚊母树、海桐、香樟、山茶、凤尾兰、棕榈、石榴、皂荚、紫薇、丝棉木、梓树等。
3)氯气
氯气是一种毒性很大、具有强烈臭味的气体,主要在化工厂、农药厂、制药厂的生产过程中产生。植物对氯气具有一定的吸收能力,但不同植物的吸氯能力有较大的差异。研究表明,植物吸收氯气能力较好的一般为叶片光滑、小枝无毛的植物,且树木吸收氯气的体积也与植物的科属有关,尤以蔷薇科为佳。如山桃、皂荚、青杨等吸氯能力强,抗性也强;水曲柳、旱柳、紫丁香等吸氯能力中等,抗性较强;而榆叶梅吸氯能力中等,抗性弱。
对氯气抗性强的树种有黄杨、油茶、山茶、柳杉、日本女贞、枸骨、锦熟黄杨、五角枫、臭椿、高山榕、散尾葵、樟树、北京丁香、柽柳、接骨木等。
4)其他有害气体
大多数植物能吸收臭氧,其中银杏、柳杉、日本扁柏、樟树、海桐、青风栎、日本女贞、夹竹桃、栎树、刺槐、悬铃木、连翘、冬青等净化臭氧的作用大。
据国外资料表明,栓皮栎、桂香柳、加杨等树种能吸收空气中的醛、酮、醇、醚,以及多种有毒气体。喜树、梓树、接骨木等树种具有吸苯能力;紫薇、夹竹桃、棕榈、桑树等能在汞蒸气污染的环境下生长良好,不受危害;而大叶黄杨、女贞、悬铃木、榆树、石榴等则能吸收铅等。
因此,在散发有害气体的污染源附近,选择相应的吸收性和抗性强的树种进行绿化,这对于防治污染、净化空气是非常有益的。
城市空气中含有大量尘埃、油烟、炭粒等。有些颗粒虽小,但在大气中的总质量却很惊人。许多工业城市每年每平方千米平均降尘500 t左右,有的城市甚至高达1 000 t以上。粉尘是常见的一种颗粒状污染物,其来源一是天然污染源,二是人为污染源。
一方面,粉尘是各种有机物、无机物、微生物和病原菌的载体,人通过呼吸和皮肤接触粉尘,容易引发各种疾病,如气管炎、肺炎、哮喘等;另一方面,粉尘可降低阳光照明度和辐射强度,对人体健康造成不良影响,并对植物生长发育不利。为了加强对有粉尘作业的企事业单位的管理,1987年国务院发布《中华人民共和国尘肺病防治条例》,为保护职工的健康和消除粉尘危害提供了法律依据。
实践证明,植物特别是树木,对烟尘和粉尘有明显的阻挡、过滤和吸附的作用。一方面植物能阻挡、降低风速,使烟尘不至于随风飘扬;另一方面植物叶子表面凹凸不平或有绒毛,有的还能分泌有黏性的油脂或汁浆,能使空气中的尘埃附着其上,减少了烟尘的污染。而随着雨水的冲洗,叶片又能恢复吸尘的能力。因此,在城市工业区与生活区之间营造卫生防护林,扩大绿地面积,植树种草,是减轻粉尘污染的有效途径。
树木的滞尘能力是不同的,这与树木的树冠高低、总的叶片面积、叶片大小、着生角度、表面粗糙程度等自身条件有关,叶冠大而浓密、粗糙或能分泌油脂的植物有较强的滞尘效果。根据这些因素,刺楸、榆树、朴树、重阳木、刺槐、臭椿、悬铃木、女贞、泡桐等树种防尘的效果较好。树木对粉尘的阻滞作用在不同季节有所不同,植物吸滞粉尘的能力与叶量多少成正比,即冬季植物落叶后,其吸滞粉尘的能力远不如夏季。但这不是绝对的,一些研究表明,由于树木滞尘能力会受时间季节、空间部位和环境气象等外界干扰因素的影响,有些植物的绿叶结构在冬季更适合滞尘(见图2-1),仍然可以维持自己的绿量,其滞尘能力在夏季反而趋于最弱。
图2-1 杭州西湖区常见行道树四季单位面积滞尘量分析图
(资料来源:江胜利.杭州地区常见园林绿化植物滞尘能力研究[D].杭州:浙江农林大学,2012.)
吸滞粉尘强的树种有榆树、朴树、梧桐、泡桐、臭椿、龙柏、桧柏、夹竹桃、构树、槐树、桑树、紫薇、楸树、刺槐、丝棉木等。
城市空气中的细菌含量远远高于周围乡村空气中的细菌含量,因而城市中的居民更容易患上由这些病菌引发的各种疾病,这严重影响了人们日常的生活及工作。据调查,在城市各地区中,公共场所如火车站、百货商店、电影院等处空气中含菌量最高,街道次之,公园又次之,城郊绿地空气含菌量最少。空气含菌量除与人口密度密切相关外,与绿化的情况也有很大关系。
绿色植物对其生存环境中的细菌等病原微生物具有杀灭和抑制作用。这是由于园林绿地可以减少空气中的细菌数量。具体来说,一方面是园林植物的覆盖使绿地上空的灰尘相应减少,从而减少了附在其上的细菌及病原菌数量;另一方面是许多植物有杀菌能力,能分泌一种杀菌素,从而抑制了细菌繁殖(见表2-1)。
表2-1 不同绿化植物的杀菌效果
有关资料表明,在绿地中植物种植结构不合理,会使空气流通不畅。在相对阴湿的小气候环境中,植物不仅不能减少空气中细菌的含量,而且还为细菌的滋生提供了有利条件。因此,在绿化的过程中,应注意改善绿地的结构,保持绿地一定的通风条件和良好的卫生状况,这样方可达到利用植物减少空气中含菌量、净化空气的目的。
各种植物的杀菌能力各有不同。有些树木和植物能够分泌具有杀菌能力的杀菌素,如柠檬桉、悬铃木、紫薇、桧柏、橙、白皮松、柳杉、雪松等;其他如臭椿、楝树、马尾松、杉木、侧柏、樟树、枫香等也具有一定的杀菌能力。
各类林地和草地的减菌作用也有差别。松树林、柏树林及樟树林的杀菌能力较强,这与树叶能散发某些挥发性物质有关。草地空气的含菌量很低,显然是因为草坪空气尘埃少,从而减少了细菌的扩散。
在松林中建疗养院或在医院周围种植杀菌能力强的植物有利于治疗肺结核等多种传染病。
空气中游弋着正离子和负离子,而森林和园林绿地的空气中富含负离子,这是由于植物叶片表面在短波紫外线的作用下发生光电效应,使空气电离而产生负离子。另外,森林中的天然瀑布、溪水和园林绿地中的喷泉、人工瀑布与空气激烈地相碰、摩擦,形成喷筒电效应,也会产生负离子。因此,这些地方空气中负离子的含量远比人流繁密、交通拥挤、建筑林立的街市要高。
空气中的负离子具有抑制细菌生长、清洁空气、调节神经系统、促进人体新陈代谢、稳定情绪、镇静催眠等功效,还对多种疾病的治疗有辅助作用,被人们称为“空气维生素”,有很高的保健、疗养价值。
中南林学院的科学工作者在这方面做了大量的研究工作。他们在湖南省炎陵县境内的桃源洞国家森林公园(总面积8 288hm 2 ,森林覆盖率91.5%)进行检测,发现空气中负离子的含量比城市郊区房屋内和闹市区室内高80~1 600倍,空气十分清新怡人。在珠帘瀑布附近,空气中负离子的含量高达每立方厘米6.46×10 4 个,从牛角垅溪流穿过,空气中负离子的含量达每立方厘米1.3×10 4 个,而市区的室内负离子的含量仅为每立方厘米40个。
城市和郊区的水体常受到工业废水和生活污水的污染,而水质变差会影响环境卫生和人民健康。
湿生植物和水生植物对污水有明显的净化作用。利用水生植物吸收水体中的铅、汞、铬、铜等重金属污染物,降低污水色度,吸收化学物质,增加溶解氧,可以净化水体,改善水质。这项工作在国内外引起了科学家充分的重视,相关研究机构进行了大量科学研究,利用最多的水生植物有凤眼莲、浮萍、水花生、芦苇、宽叶香蒲、水葱等。据测定,芦苇能吸收酚及其他二十多种化合物,每平方米土地生长的芦苇一年内可吸收6kg的污染物质,还可以消除水中的大肠杆菌。所以,有的国家把种植芦苇当作污水处理的一种手段。利用水生植物净化水质,还应加强对植物的管理和对水生植物的综合利用,如凤眼莲、水花生等生长力极强,蔓延扩展速度快,必须加强管理,防止破坏生态平衡。
另外,植物的根系由于呼吸作用,能降解土壤的重金属,并分泌杀菌素,使进入土壤的大肠杆菌死亡;同时,有植物根系的土壤中的好气细菌的含量比没有植物根系的土壤要多几百倍,甚至几千倍,这样就有利于土壤中有机物、无机物的增加,使土壤净化和提高肥力。
不少植物对环境污染的反应比人和动物要敏感很多。人们可以根据植物所发出的“信号”来分析和鉴别环境污染的状况。这类对污染敏感而能发出“信号”的植物被称为“环境污染指示植物”或“监测植物”。利用植物的这种敏感性可以监测环境的污染。
自20世纪50年代以来,人们对环境污染指示植物开展了大量的研究,这些研究包括用植物典型症状、树皮、草本植物、附生植物等指示气体污染、粉尘和重金属污染。其中苔藓植物就是非常敏感的污染植物类群,并已广泛应用。此外,利用敏感植物监测土壤和水体的研究也已取得一定成效。
城市园林绿化是改善生态环境的重要手段,加强生态环境保护和建设是建设和谐社会的重要保证,也是建设全面小康社会的要求。
小气候主要指地层表面属性的差异性所造成的局部地区气候。由于城市人口多、建筑密度大、工业产业发达,因此城市的气候也受到相应的影响。与郊区的气候特征相比,城市气候有气温较高、空气相对湿度较小、日照时间短、辐射散热量少、平均风速较小、风向经常改变等特征。其影响因素除太阳辐射、温度、气流之外,还包括直接受作用层,如小地形、植被、水面、地面、墙面等。
植物叶面的蒸腾作用能降低气温,调节湿度,吸收太阳辐射,对改善城市小气候有着积极的作用。城市郊区大面积的森林和宽阔的林带、道路上浓密的行道树和城市中各种公园绿地,对城市各地段的温度、湿度和通风均能产生良好的调节效果。
影响城市小气候最突出的有物体表面温度、气温和太阳辐射,而气温对人体的影响是最主要的。人体感觉最舒适的气温为18~20℃,相对湿度为30%~60%。南方城市夏季气温高达40℃,空气湿度又很高,人们感到闷热不适;而在绿化环境中,则感觉清凉舒适,因为太阳光辐射到树冠上,一般有15%被反射,75%被吸收,只有10%透过树冠,使地面受到的辐射大为减少。被树冠吸收的大量热能主要用于植物的蒸腾作用和散热,从而改善空气的热状况。草地也有较好的降温效果,当夏季城市气温为27.5℃时,草地表面温度为22~24.5℃,比裸露地面低6~7℃,比沥青路表面温度低8~20℃(见图2-2)。据上海园林局测定,水泥地坪温度为56℃,一般泥土地面温度为50℃,树荫下地面温度为37℃,树荫下草地的地面温度为36℃。可见,绿地的地面温度比空旷广场的地面温度低20℃左右。
图2-2 4种城市下垫面地表日平均温度、日最高温度、日最低温度、日较差年变化
(资料来源:刘霞,王春林,景元书,等.4种城市下垫面地表温度年变化特征及其模拟分析[J].热带气象学报,2011,27(3):373-378.)
城市热岛效应是城市小气候的特征之一,也是世界很多城市的共有现象,其产生的原因有:①城市建设的下垫面使用砖瓦、混凝土、沥青、石砾等,这些材料的热容大、反照率小;②建筑林立、城市通风不良,不利于热扩散;③人口集聚,生产、生活燃料消耗量大,空气中二氧化碳浓度剧增,下垫面吸收的长波辐射增加,导致城市热岛效应。因此,改善下垫面的状况,改善气流状况,增加绿色植物的覆盖面积,是改善城市热环境的重要途径。
研究表明,绿化覆盖率与城市热岛强度呈负相关,绿化覆盖率越高,则热岛强度越低。当一个区域绿化覆盖率达到30%时,热岛强度开始出现较明显的减弱;当绿化覆盖率大于50%时,热岛强度的缓解现象极其明显。面积大于3hm 2 且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地,其内部的热辐射强度有明显的降低,与郊区自然下垫面的热辐射强度相当,即在城市中形成了以绿地为中心的低温区域。
园林植物可通过叶片蒸发大量水分。经北京市园林局测定,1hm 2 阔叶林夏季能蒸腾2 500t水,比同样面积的裸露土地蒸发量高20倍,相当于同等面积的水库蒸发量。
绿色植物因蒸腾作用可以将大量水分蒸发至空气中,从而增加空气的湿度。有关试验证明,一般从根部进入植物的水分有99.8%被蒸发到空气中。每公顷油松林每日蒸腾量为43.6~50.2t,每公顷加拿大白杨林每日蒸腾量为57.2t。
春天,树木开始生长,从土壤中吸收大量水分,然后蒸腾散发到空气中去,绿地内的相对湿度比非绿地的高20%~30%,可以缓和春旱,有利于生产及生活。夏天,树木庞大的根系如同抽水机一样,不断从土壤中吸收水分,然后通过枝叶蒸腾到空气中去。秋天,树木落叶前,逐渐停止生长,但蒸腾作用仍在进行,绿地中的空气湿度仍比非绿地的高。
城市绿地对气流的调控作用表现在形成城市通风道及防风屏障两个方面。当城市道路及河道与城市夏季主导风向一致时,可沿道路及河道布置带状绿地,形成绿色的通风走廊,这时如果与城市周围的大片楔形绿地贯通,则可以形成更好的通风效果。一方面,在炎热的夏季,绿地可以将城市周边凉爽、清洁的空气引入城市,改善城市夏季炎热的气候状况;另一方面,在寒冷的冬季,大片垂直于冬季风向的防风林带可以降低风速,减少风沙,改善冬季寒风凛冽的气候条件(见图2-3)。
图2-3 城市绿地调控气流
(a)城市绿地的通风作用;(b)城市绿地的防风作用
大片的林地和绿化地区能降低气温,而城市中建筑、铺装道路及广场在吸收太阳辐射后表面增热,使绿地与非绿地产生大的温差,空气密度大的低温空气向密度小的热空气流动,密度小的热空气上升,形成环流,也就是园林绿地的凉爽空气流向“热岛”的中心区。因此,绿地在平静无风时还能促进气流交换。合理的绿化布局,可改善城市通风及环境卫生状况。而在台风经常侵袭的沿海城市,多植树和多沿海岸线设立防风林带,可减小台风的破坏。
正常人耳刚能听到的声压称为听阈声压。从听阈声压到痛阈声压的变化分为120个声压级,以分贝为单位。按国际标准,在繁华市区,白天室外噪声要小于55dB,夜间室外噪声要小于45dB;一般居民区,白天室外噪声要小于45dB,夜间室外噪声要小于35dB。我国现行的国家标准为《声环境质量标准》(GB 3096—2008)和《社会生活环境噪声排放标准》(GB 22337—2008)两大标准。两大标准分别制定了五类声环境功能区的环境噪声限值和测量方法,以及营业性文化场所和商业经营活动中可能产生环境噪声污染的设备、设施边界噪声排放限值和测量方法,适用于声环境质量评价与噪声的管理、控制。其中《声环境质量标准》(GB 3096—2008)对环境噪声进行了相关规定(见表2-2)。
表2-2 环境噪声限值
单位:dB
为防止噪声污染环境,可采取多种多样的技术措施。例如,采用消声、隔声、吸音技术,以控制噪声扩散;在城市中合理布置绿地,栽种树木,以消减噪声的不良影响。一般认为,阔叶树的吸声能力比针叶树要好,树木枝叶茂密、层叠错落的树冠减噪效果好,乔木、灌木、草本和地被植物构成的复层结构减噪效果明显,树木分枝低的比分枝高的减噪效果好。据调查,40m宽的绿化带可降低噪声10~15dB(见图2-4)。南京市环保局对该市道路绿化的减噪效果进行调查,结果表明,当噪声通过由两行桧柏及一行雪松构成的18m宽的林带后,噪声减少了16dB;通过36m宽的林带后,噪声减少了30dB,比空地上同距离的自然衰减量多10~15dB。
图2-4 城市防声林示意及减噪效果
另外,在公路两旁设乔木、灌木搭配的15m宽的林带可降低噪声,快车道的汽车噪声穿过12m宽的悬铃木树冠到达树冠后面的三层楼窗户时,与同距离空地相比降低3~5dB。
随着人们环境意识的不断提高,城市与自然和谐共处、共同发展已成为现代生活的新追求。绿地是城市中重要的自然要素,一方面,它为人们提供了接触自然、了解自然的机会;另一方面,它为一些野生动物提供了必要的生活空间,使人们在城市中就能体会到与动物和谐共处的乐趣。
城市中不同群落类型配置的绿地可以为不同的野生动物提供栖息的生活空间。另外,与城市道路、河流、城墙等人工元素相结合的带状绿地形成一条条绿色的走廊,保证了动物迁徙通道的畅通,提供了基因交换、营养交换所必需的空间条件,使鸟类、昆虫、鱼类和一些小型的哺乳类动物得以在城市中生存。据有关报道,在英国,由于在位于伦敦中心城区的摄政公园、海德公园内建立了苍鹭栖息区,因此伦敦中心城区已有多达40种鸟类自然地栖息繁衍。另外,在加拿大某些生态环境良好的城市,浣熊等一些小动物甚至可以自由地进入居民家中,与人类友好地相处。
城市是一个不完整的生态系统,其不完整性之一表现在对自然及人为灾害的防御能力及恢复能力下降。多年的实践证明,布置城市绿地可以增强城市防灾避险的能力,其在城市防震避灾、防风固沙、涵养水源、保持水土、防御放射性污染和有利战备防空等方面具有重要作用。
根据《城市绿地分类标准》(CJJ/T 85—2017),城市绿地,尤其是公园绿地,应具备防止次生灾害蔓延,实现救援、疏散等灾时功能。在灾害发生数小时至数周内,综合公园、社区公园、专类公园及游园等城市绿地依据其结构特征和功能特性,基于平灾转换的原则,与非绿地形式的防灾空间结合,可承担临时医疗救护、受灾人员安置、基地物资运输等应急避难功能(见图2-5)。
图2-5 城市防灾空间体系平灾转换示意图
(资料来源:费文君,高祥飞.我国城市绿地防灾避险功能研究综述[J].南京林业大学学报(自然科学版),2020,44(4):222-230.有修改)
在地震、火灾等严重的自然灾害和其他突发事故、事件发生时,城市绿地可以用作避难疏散场地和救援重建的据点。地震等灾害发生后,城市绿地可以为避难人员提供避难生活空间,并确保避难人员的基本生活条件。在唐山地震、汶川地震等历次灾害中,城市绿地发挥了重要的疏散作用,并为遇难人员提供了避险的临时生活环境。事实证明,对于地震多发的城市,为防止地震灾害,城市绿地能有效地成为防灾避难场所。
地震发生后往往伴随着次生灾害——火灾的发生,大面积的绿地对防止火灾的蔓延非常有效,可以减少次生火灾的发生。植物的枝干树叶中含有大量水分,许多植物即使叶片全部烤焦,也不会发生火焰。因此城市工业中一旦发生火灾,火势蔓延至大片绿地时,可以因绿色植物的不易燃烧而受到控制和阻隔,避免给城市及居民的生命和财产造成更大的损失。1955年日本阪神大地震在神户引发了176次火灾,城市的供水系统和道路系统遭到严重破坏,救火工作十分困难,但许多火烧到公园前就熄灭了,显示了公园绿地有效的隔火功能。
另外,在灾后救援与重建中,城市绿地同样发挥着重要的作用。物资分发、抢救伤员等救援活动,以及灾区运输、道路抢修等复旧活动,可以将城市绿地作为据点来进行,以利于及时开展救护,帮助城市尽快修复、重建。
根据城市绿地的避灾功能,可将绿地避灾场所分为紧急避难绿地、固定避难绿地、中心避难绿地三类。其中紧急避难绿地是灾害发生后供避难人员紧急就近避难,并供避难人员在转移到固定避难场所前进行过渡性避难的公园绿地;固定避难绿地是灾害发生后可供避难人员进行较长时间避难生活,并提供集中性救援的公园绿地,可容纳避难人员避难10~30d;灾害发生后的重建中可进行避难、救援,并为城市重建提供过渡安置场所等的公园绿地则称为中心避难绿地,其面积大,可容纳避难人员避难30d以上。
由于绿地有较强的防震避灾作用,因此在城市规划中应充分利用这一功能,合理布置各类大型绿地及带状绿地,使城市绿地同时成为避灾场所和防火阻隔,构成一个城市避灾的绿地空间系统。为此,有的国家已经规定避灾公园的定额为每人1m 2 。而日本提出公园面积必须大于10hm 2 ,才能起到避灾防火的作用。
承担这些防灾避险功能的城市绿地多为公园绿地或紧挨城区的区域绿地。虽然绿地具有一定的防灾避险功能,且防灾重点是地震及其次生灾害,适当兼顾其他灾害类型,但其并不能应对所有类型的灾害,仅是城市防灾减灾工作的要素之一。因此,应坚持平灾结合的原则,妥善处理好绿地的主导功能与防灾避险功能的关系。
随着土地沙漠化问题日益严重,沙尘暴已成为影响城市环境、制约城市发展的一个重要因素。
植树造林、保护草场是防止风沙污染城市的一项有效措施。一方面,植物的根系、茎叶及匍匐于土地上的草具有固定沙土、防止沙尘随风飞扬的作用;另一方面,由多排树林形成的城市防风林带可以降低风速,从而滞留沙尘。
绿地能有效地防止地表径流对土壤的冲刷,保持土壤水分,增加空气湿度,减少地面反射热。
图2-6 杭州虎跑泉
研究表明,当有自然降雨时,15%~40%的水被树林树冠截留后蒸发;5%~10%的水被地表蒸发;地表的径流量不到1%;50%~80%的水被林地上一层厚而松的枯枝落叶所吸收后渗入土壤中,经过土壤、岩层的不断过滤后流向下坡或泉池溪涧,这就是许多山林名胜(如杭州虎跑泉,见图2-6)水源经年不竭的原因之一。近年来实施的长江天然防护林工程,就是利用植物涵养水源、保持水土的功能,对长江的水质进行了很好的保护。太湖、洞庭湖等地一些大型水面的堤岸防护林绿地,也有效地发挥了防风固土、减少径流冲刷的作用。
绿地中的树木不但可以阻隔一定量的放射性物质和辐射的传播,而且可以起到一定的过滤吸收作用,并对军事设施等起隐蔽作用。