干旱半干旱地区水泥透水砖颜色应用对园林微气候的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0746

摘要/Abstract

摘要： 探讨不同颜色水泥透水砖在不同园林环境下的砖表面温度，对于改善干旱半干旱地区园林微气候具有重要意义。以兰州城市公园常用的黑、红、黄、绿4种颜色水泥透水砖为研究对象，并以青石板为对照(CK)，开展室内光照模拟实验及户外不同阴影条件下（无阴影、半阴影和全阴影）的实验。结果表明：（1）室内光照模拟实验表明，透水砖颜色越深，其表面温度越高，热流与表面温度呈正相关关系。（2）无阴影实验表明，各砖表面最高温度分别为63.7、63.4、61.5、53.5、54.2℃，平均热流分别为236.7、196、166.9、162.2、149.1 W/m²。（3）半阴影实验表明，各砖表面最高温度分别为45.4、45.4、41.7、39.7、40.1℃，平均热流分别为55.7、67.1、39.3、24.6、28.6 W/m²，相较于无阴影实验，各砖表面温度和热流均明显降低。（4）全阴影实验表明，各砖表面最高温度分别为31.2、30.9、30.5、30.4、30.1℃，平均热流均低于0 W/m²，相较于无阴影实验，各砖表面温度和热流均显著降低。依据透水砖颜色深浅并结合阴影布局进行合理设计，有助于改善干旱半干旱地区的园林微气候。

关键词: 园林, 微气候, 园林铺装, 透水砖, 热流, 铺装应用, 透水砖颜色, 干旱半干旱

Abstract:

The study of the surface temperatures of permeable cement bricks in different colors under various landscaping environments is of significant importance for improving the microclimate in arid and semi-arid regions. This research focuses on four commonly used colored permeable cement bricks (black, red, yellow, and green) in Lanzhou Urban Parks, with slate as the control (CK). Both indoor light simulation experiments and outdoor experiments under different shading conditions (no shadow, semi-shadow, and full shadow) were conducted. The results indicated that: (1) the indoor light simulation experiment showed that the darker the color of the permeable brick, the higher its surface temperature, and there was a positive correlation between heat flux and surface temperature. (2) In the no-shadow experiment, the highest surface temperatures for the different bricks were 63.7, 63.4, 61.5, 53.5 and 54.2℃, with average heat flux values of 236.7, 196, 166.9, 162.2 and 149.1 W/m², respectively. (3) In the semi-shadow experiment, the highest surface temperatures for the different bricks were 45.4, 45.4, 41.7, 39.7 and 40.1℃, with average heat flux values of 55.7, 67.1, 39.3, 24.6 and 28.6 W/m², respectively. Compared to the no-shadow experiment, both the surface temperatures and heat flux were significantly lower. (4) In the full-shadow experiment, the highest surface temperatures for the different bricks were 31.2, 30.9, 30.5, 30.4 and 30.1℃, with average heat flux values below 0 W/m². Compared to the no-shadow experiment, both the surface temperatures and heat flux were markedly reduced. Based on the color depth of permeable bricks and combined with shadow layout, reasonable design can help improve the microclimate in arid and semi-arid regions.

Key words: garden, microclimate, garden pavement, permeable bricks, heat flux, paving application, color of permeable brick, arid and semi-arid

杨辉, 朱晓霞, 闫乐. 干旱半干旱地区水泥透水砖颜色应用对园林微气候的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(13): 137-146.

YANG Hui, ZHU Xiaoxia, YAN Le. Impact of Cement Permeable Brick Color on Microclimates in Arid and Semi-Arid Landscapes[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(13): 137-146.

图/表 25

名称	规格/cm×cm×cm	应用公园数量/个	公园分布概况
青石板	20×20×3	13	广场、公园入口、园路
黑面水泥透水砖	20×10×6	10	园路、小型开阔地、公园入口
红面水泥透水砖	20×10×6	12	园路、小型开阔地
黄面水泥透水砖	20×10×6	7	园路、停车位
绿面水泥透水砖	20×10×6	3	园路、停车位

表1. 实验材料

图1. 5种类型铺砖表现图

测量参数	测量仪器	仪器精度	量程	采集频率
砖表面温度	AR842A红外测温枪	±2℃	-50~300℃	10 min（手动）
砖表面温度及砖表面上方15 cm温度	TA612C K型热电偶测温仪	±1℃	-50~200℃	1 min（自动）
实验环境温度	Kestrel手持气象仪	±1℃	-29~70℃	10 min（手动）
实验环境风速	Kestrel手持气象仪	±0.4 m/s	0.4~40 m/s	10 min（手动）
实验环境温度	Cos-03 USB温湿记录仪	±0.2℃	-40~80℃	1 min（自动）

表2. 测量仪器参数

图2. 光照模拟实验装置由作者参考文献[20]绘制

图3. 实验阴影实况

图4. 砖体表面温度

图5. 砖体上方15 cm温度

图6. 光照模拟实验平均温度

图7. 光照模拟砖表面热流

图8. 砖体表面温度

图9. 砖体上方15 cm温度

图10. 无阴影实验平均温度

图11. 无阴影实验环境温度

图12. 各实验环境风速

图13. 无阴影砖表面热流

图14. 砖体表面温度

图15. 砖体上方15 cm温度

图16. 半阴影实验平均温度

图17. 半阴影实验环境温度

图18. 半阴影砖表面热流

图19. 砖体表面温度

图20. 全阴影实验平均温度

图21. 砖体上方15 cm温度

图22. 全阴影实验环境温度

图23. 全阴影砖表面热流

参考文献 24

[1]	吴耀兴. 长沙市城区热岛成因及绿地系统缓解热岛效应研究[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2010.
[2]	栾庆祖, 叶彩华, 刘勇洪, 等. 城市绿地对周边热环境影响遥感研究——以北京为例[J]. 生态环境学报, 2014, 23(2):252-261.
[3]	晏海. 城市公园绿地小气候环境效应及其影响因子研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2014.
[4]	王海燕, 刘华章. 混凝土透水砖的配合比设计、生产与施工[J]. 新型建筑材料, 2007(7):27-29.
[5]	杨真静, 杜春兰. 校园景观对局地热环境影响研究[J]. 中国园林, 2017, 33(8):88-91.
[6]	李彬, 彭历. 小气候适应性与街旁游园下垫面关系研究[J]. 山西建筑, 2016, 42(30):200-201.
[7]	齐璐. 园林小气候设计理论基础研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2013.
[8]	陈茜, 侯欣欣. 不同景观要素对城市公园微气候的影响研究[J]. 农业与技术, 2023, 43(22):103-106.
[9]	赵令宽, 朱体强, 王金奎. 夏季下垫面材质类型与颜色表面温度热环境关系研究[J]. 河北建筑工程学院学报, 2021, 39(1):128-132.
[10]	王雅瑞. 郑州市紫荆山公园空间气候适应性的模拟与设计策略分析[D]. 郑州: 河南农业大学, 2023.
[11]	SANGKERTADI S, SYAFRINY R, WUISANG C E V, et al. Influence of landscape material properties on microclimate change in a tropical area with case in Manado City[A].// In: IOP Conference Series Earth and Environmental Science[C]. 2022:12006.
[12]	彭翀, 张晨, 耿虹. 景观下垫面对夏季微气候的影响及优化策略研究——以河北省隆尧县为例[J]. 中国园林, 2017, 33(10):79-84.
[13]	廖小琴. 室外热环境分析中下垫面等效太阳辐射吸收系数的研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2013.
[14]	段宠. 深圳虚拟大学园下垫面对热环境的影响与优化策略研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2013.
[15]	杨超, 陈忠购. 不同下垫面对杭州居住区儿童活动空间热环境影响研究[J]. 现代园艺, 2024, 47(5):82-85.
[16]	黄欢. 透水性铺面在夏热冬暖地区节约型园林中的应用研究[J]. 福建建设科技, 2017(2):33-35.
[17]	汪俊松. 湿热地区透水铺装蒸发降温特性研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2019.
[18]	李梦丹. 本土植物在兰州市城市园林绿化中的应用现状及优势[D]. 兰州: 兰州大学, 2022.
[19]	刘孝敏, 刘叶瑞, 谢伟雪, 等. 甘肃省太阳能资源特征及光热应用潜力分析[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(27):13529-13530.
[20]	代繁. 透水混凝土路面的湿物理性能及应用研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2022.
[21]	周祖衡. 透水混凝土蒸发降温性能优化研究[D]. 南宁: 广西大学, 2022.
[22]	QIN Y, HILLER E J. Ways of formulating wind speed in heat convection significantly influencing pavement temperature prediction[J]. Heat and mass transfer, 2013, 49(5):745-752.
[23]	PAUL J U. Plastic shrinkage cracking and evaporation formulas[J]. ACI Materials Journal, 1998, 95(4):365-375.
[24]	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.