海东市人居环境舒适度评价方法

Evaluation Method of Human Settlement Comfort in Haidong City

摘要: 利用海东市6个国家基本气象站1991~2020年的年、月历史气象资料，按照国家标准《人居环境气候舒适度评价》的评估方法，对海东市人居环境舒适度进行分析。结果表明：年度评价为1级，感觉很冷不舒服。海东市中乐都、民和、循化在6~8月气候舒适度感觉为舒适，平安在7、8月气候舒适度感觉为舒适，而化隆、互助没有气候舒适度感觉为舒适的月份，随着海拔升高气候舒适度感觉为舒适月份逐渐减少。1991~2020年各县区的I指数呈现出上升趋势，上升趋势最大的是民和，上升趋势最小的是化隆。海拔2200 m以上的高原夏季用风效指数评价较合理，用风效指数评价化隆8月，互助7~8月气候舒适度感觉为舒适。

Abstract: Utilizing annual and monthly historical meteorological data from six national basic weather stations in Haidong City from 1991 to 2020, and following the assessment methodology outlined in the national standard “Evaluation of Climate Comfort for Homo Sapiens Habitats”, this study analyzes the comfort level of living environments in Haidong City. The results indicate that the annual evaluation is rated as Level 1, characterized by a perception of extreme cold and discomfort. Among the regions studied, Ledu, Minhe, and Xunhua in Haidong City exhibit comfortable climate conditions from June to August, while Ping’an experiences comfort in July and August. In contrast, Hualong and Huzhu counties do not have any months with perceived climate comfort. As altitude increases, the number of months with comfortable climate conditions gradually decreases. From 1991 to 2020, the comfort index (I-index) across all counties and districts showed an upward trend, with the most significant increase observed in Minhe and the smallest in Hualong. For high-altitude areas above 2200 meters, the wind chill index proves more suitable for summer climate evaluation. Based on the wind chill index, August in Hualong and July to August in Huzhu were assessed as having comfortable climate conditions.

1. 引言

海东市因位于青海湖以东而得名，是我省东部农业区。随着兰西城市群的规划发展，海东位于兰州和西宁的中间具有良好的地理位置。通过分析海东市人居环境舒适度，对未来旅游规划提供重要的依据，对保障海东市旅游的发展具有重要意义。

随着生活品质的提高，人们对生活环境有了更高的追求。近年来，国内外学者对人居环境舒适度开展了研究。Olive利用气温、湿度等气象资料对气候舒适性开展了研究。李守伟[1]等通过计算温湿指数和风效指数对东北三省人居环境舒适度时空规律进行评价。金昭贵[2]等风效指数、穿衣指数和舒适度指数对清镇市人居环境气候舒适度进行评价分析，也有不同学者通过不同的方法对人居环境舒适度进行了评价[3]-[5]，但目前尚未检索到有关海东市人居环境舒适度的文献。本文利用海东市6个县(区)近30a (1991~2020年)的气象资料，就气候舒适度评价分析。

2. 海东市地理气候概况和资料选取

2.1. 海东市地理气候概况

海东市位于青海省东北部，全境东西长约1,245,000 m，在100˚E~103˚E之间；南北宽约180,000 m，在35˚N~37˚N之间，下辖2区、4自治县。海东市地处祁连山支脉大板山南麓和昆仑山系余脉日月山东坡，属于黄土高原向青藏高原过渡镶嵌地带，海拔在1650~2835 m之间。海东市是半干旱大陆性气候，海拔3000 m以上的北部地区及山区较寒冷，海拔1700~2500 m的黄河、湟水河谷地带较温暖。近30a (1991~2020年)年平均气温为6.9℃，年平均相对湿度为56.1%，年平均风速为1.8 m/s，年平均降水量376.0 mm，年平均日照时数2560.7 h。

2.2. 资料选取

选取海东市境内的平安(海拔2125.0 m)、乐都(海拔2064.3 m)、民和(海拔1814.7 m)、互助(海拔2485.9 m)、化隆(海拔2834.7 m)、循化(海拔1921.0 m) 6个基本国家气象观测站近30a (1991~2020年)的气温、相对湿度、风速、日照时数。

3. 评价指标及计算方法

根据国家标准《人居环境气候舒适度评价》中的计算方法、舒适度等级划分和评价方法，通过计算分析得到海东市各县区的舒适度等级。

3.1. 温湿指数(I)、风效指数(K)

温湿指数(I)是描述人体对环境温度和湿度综合感受的指数。计算公式如下：

$\text{I}=\text{T}-0.55\times \left(1-\text{RH}\right)\times \left(\text{T}-14.4\right)$ (1)

公式(1)中T为评价时段平均温度(℃)，RH为评价时段平均空气相对湿度(%)，I保留一位小数。

风效指数(K)描述人体对风、温度和日照综合感受的指数。计算公式如下：

$\text{K}=-\left(10\surd \text{V}+10.45-\text{V}\right)\left(33-\text{T}\right)+8.55\text{S}$ (2)

公式(2)中T为评价时段平均温度(℃)，V为评价时段平均风速(m/s)，S为评价时段平均日照时数(h/d)，K取整数。

人居环境舒适度等级通过计算I指数和K指数的值划分为5个等级：寒冷、冷、舒适、热和闷热，见表1。

Table 1. Classification table of living environment comfort levels for homo sapiens

表1. 人居环境舒适度等级划分表

等级	感觉程度	温湿指数	风效指数	健康人群感觉的描述
1 2	寒冷	<14.0	V < −400	感觉很冷，不舒服
	冷	14.0~16.9	−400~−300	偏冷，较不舒服
3	舒适	17.0~25.4	−299~−100	感觉舒适
4	热	25.5~27.5	−99~−10	有热感，较不舒服
5	闷热	>27.5	>−10	闷热难受，不舒服

3.2. 评价方法

依据《人居环境气候舒适度评价》的评价方法，气候舒适度采用温湿指数和风效指数评价。当两种指数不一致时，冬半年使用风效指数；夏半年使用温湿指数。当评价时段平均风速 > 3 m/s的地区使用风效指数。

4. 人居环境气候舒适度评价

4.1. 人居环境气候舒适度月评价

将互助1991~2020年月平均数据代入公式(1)和(2)中，经过计算得到互助县的I指数和K指数。通过评价方法得到相应的气候舒适度，见表2。

从表3中可以看出1、2、3、4、10、11、12月的I感觉和K感觉是一致的都是寒冷，6月份的I感觉和K感觉一致都是冷。5、7、8、9月I感觉和K感觉不一致，根据评价方法当两种指数不一致时，冬半年使用风效指数；夏半年使用温湿指数。海东市的冬半年为10月至次年3月，夏半年为4~9月。5、7、8、9月的评价用I感觉，分别为寒冷、冷、冷、寒冷，全年无舒适的月份。

用同样的方法计算平安、乐都、化隆、民和、循化的I和K指数，通过评价得到各县(区)各月气候舒适度感觉程度见表3：

Table 2. Mutual assistance monthly I and K indices and sensory level classification

表2. 互助各月I、K指数及感觉程度划分

月份	I指数	K指数	I感觉	K感觉	评价
1	−3	−762	寒冷	寒冷	寒冷
2	0.3	−702	寒冷	寒冷	寒冷
3	4.3	−605	寒冷	寒冷	寒冷
4	8.5	−493	寒冷	寒冷	寒冷
5	11.6	−396	寒冷	冷	寒冷
6	14.0	−313	冷	冷	冷
7	15.6	−267	冷	舒适	冷
8	14.8	−288	冷	舒适	冷
9	11.2	−377	寒冷	冷	寒冷
10	6.5	−480	寒冷	寒冷	寒冷
11	1.6	−608	寒冷	寒冷	寒冷
12	−2.1	−723	寒冷	寒冷	寒冷

Table 3. Monthly climate comfort perception levels in various counties (Districts) of Haidong city

表3. 海东市各县(区)各月气候舒适度感觉程度

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

化隆

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

冷

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

互助

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

冷

冷

冷

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

平安

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

冷

舒适

舒适

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

乐都

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

冷

舒适

舒适

舒适

冷

寒冷

寒冷

寒冷

循化

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

冷

舒适

舒适

舒适

冷

寒冷

寒冷

寒冷

民和

寒冷

寒冷

寒冷

寒冷

冷

舒适

舒适

舒适

冷

寒冷

寒冷

寒冷

从表4中可以看出具有感觉程度为舒适的县区有乐都、民和、循化和平安，其中乐都、循化和民和6~8月都为舒适，而平安只有7、8月为舒适等级比乐都、循化和民和少一个月。各县(区) 1~4月、10~12月感觉程度都为寒冷。化隆和互助全年的感觉程度为寒冷和冷，化隆除了7月感觉冷外其他月都感觉寒冷。随着月份的变化乐都、循化和民和的感觉由寒冷、冷、舒适、冷、寒冷转变，而平安直接从舒适到寒冷发生了跳跃式转变。随着海拔的降低出现了舒适的月份，并且舒适的月份增多。化隆海拔2834.7 m全年没有舒适的月份，随着海拔降低至2125.0 m的平安时出现舒适的月份7、8月，当海拔降低至2064.3 m的乐都时舒适的月份增加了一个月。

4.2. 人居环境气候舒适度年评价

将1991~2020年各县(区)的平均数据代入公式(1)和(2)，得到1991~2020年各站点I、K指数，通过评价分析得到相应的感觉程度见表4。

Table 4. I and K indices and perceived intensity classification of Haidong City’s counties (districts) from 1991 to 2020

表4. 海东市各县(区)1991~2020年I、K指数及感觉程度划分

	I指数	K指数	I感觉	K感觉	评价
化隆	5.9	−587	寒冷	寒冷	寒冷
互助	6.7	−503	寒冷	寒冷	寒冷
平安	9.4	−517	寒冷	寒冷	寒冷
乐都	9.8	−478	寒冷	寒冷	寒冷
循化	10.7	−506	寒冷	寒冷	寒冷
民和	10.1	−458	寒冷	寒冷	寒冷

从表4中可以看出1991~2020年，各县(区) I感觉和K感觉是一致的，都是寒冷。海东市在气候舒适度年评价是寒冷。

在全球变暖的趋势下，1991~2020年这一年段时间内各县(区)的气候舒适度是否有变化。将各县(区)的逐年的年平均数据代入公式(1)和(2)中，并通过评价得到各县(区)的I感觉和K感觉是一致的。绘制各县(区) I指数变化图如下：

Figure 1. Changes in the I index of Haidong city’s counties and districts from 1991 to 2020

图1. 海东市各县区1991~2020年I指数变化图

从图1可以看出1991~2020年各县区的I指数呈现出上升趋势，上升趋势最大的是民和，上升趋势最小的是化隆。民和和化隆I指数范围分别在9~11.3和5.2~6.9，说明随着海拔的降低I指数值变大，并且I指数的上升趋势有所增大。1991以2020年各县区逐年的I指数都未大于14所以各县区1991~2020逐年的舒适度评价为寒冷。

5. 结论

(1) 海东市中乐都、民和、循化在6~8月气候舒适度感觉为舒适，平安在7、8月气候舒适度感觉为舒适，而化隆、互助没有气候舒适度感觉为舒适的月份。

(2) 随着海拔降低气候舒适度感觉为舒适月份慢慢增加：从化隆的无，到平安的7、8月，增加至乐都、民和、循化的6~8月。

(3) 海东地区1991~2020年气候舒适度感觉为寒冷。1991~2020年各县区的I指数呈现出上升趋势，上升趋势最大的是民和，上升趋势最小的是化隆。

(4) 存在问题，本文用国标的方法对海东市的舒适度进行了评价。化隆、互助全年无舒适月份与实际情况不符，化隆、互助海拔高于2200 m，日照充足。用有日照评价的风效指数评价较合理。化隆8月，互助7、8月人居环境舒适评价为舒适。