随着城市的迅猛发展和人为污染排放的急剧增加,城市大气PM2.5污染问题愈发严峻,对公众呼吸健康构成了显著威胁。为切实保障居民健康,推进健康城市的建设与发展已成为当前人居环境治理的迫切需求与重要方向。绿色空间,作为城市生态系统中提供调节服务的核心空间要素,不仅拥有显著的健康效益,更在净化与调控城市空气质量方面发挥着关键作用。然而,随着城市建筑建设强度的不断提升,绿色空间的建设面积受到严重挤压,这导致绿色空间所发挥的空气调节功能受到显著影响。此外,绿色空间在高密度建成区内并非孤立存在,它与建成环境的空间耦合状态直接影响着绿色空间消减PM2.5污染的效能。因此,以整体视角探究绿色空间与建成环境形成的耦合空间对PM2.5污染的影响机制与作用机理,进而提出高效消减PM2.5污染的耦合空间优化策略,为推进健康城市建设,保障居民呼吸健康具有重要意义。 本文从深入探究绿色空间与建成环境要素对大气PM2.5污染的影响机制与途径出发,构建了“关键指标筛选—耦合模式识别—消减效应分析—典型耦合模式优化”的研究范式。针对当前城市绿色空间空气调节服务不足的现实问题,选择济南市高密度建成区典型片区作为实证研究对象,总结绿色空间与建成环境的耦合模式,并进一步分析不同耦合模式对城市PM2.5污染的具体影响。在此基础上,总结各功能场景下绿色空间与建成环境耦合模式的空间优化策略,以期为城市空气质量改善和绿色空间建设提供科学的指导与参考。 首先,在厘清济南市典型片区的PM2.5污染时空特征的基础上,为筛选影响PM2.5污染的关键空间指标,采用Pearson相关系数,分析绿色空间与各建成环境要素对PM2.5浓度的影响,研究发现,绿地覆盖率、建筑密度和建筑平均高度等指标是影响PM2.5浓度的关键影响指标。 其次,在识别此关键影响指标的基础上,利用了K-medoids聚类算法识别出了绿色空间与建成环境的耦合模式,共识别出4种带状耦合模式和12种块状耦合模式,并利用增强回归树模型分析各耦合模式的PM2.5浓度消减效应,发现了当耦合单元的绿地覆盖率以及建筑密度处于中等水平的情况下,建筑高度越高,消减PM2.5污染的能力越强。当耦合单元建筑密度较高,且绿色空间匮乏时,多呈现以增污效应为主,而此类耦合单元中塔楼与裙楼结合的建筑形式却因建筑形成了较好的通风环境表现出高效的PM2.5污染消减能力。当耦合单元的绿色空间覆盖率较高且建筑密度较低时,多数耦合单元呈现高效的PM2.5污染消减能力,而当建筑在主风向形成较大的阻风面时,绿色空间的消减能力被削弱。 最后,从街区整体视角和耦合模式视角提出了绿色空间与建成环境优化策略,总结了不同功能场景下耦合模式的空间耦合方式,针对商业型、交通型和景观型三类带状耦合模式空间以及居住型、商服型和公服型三类块状耦合模式提出具体的空间优化策略。并且,选取典型案例地,在ENVI-met平台中模拟对比优化前后PM2.5浓度,验证策略的有效性。 本文从研究数据、研究范式等方面进行创新,总结出多类带状与块状绿色空间与建成环境的耦合模式,及其对PM2.5浓度的消减效应,基于典型场景提出空间优化策略,为提升济南市绿色空间空气调节服务,改善居民呼吸健康提供理论依据以及实践参考。
关键词:绿色空间,建成环境,大气PM2.5,耦合模式,规划策略
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