人體運(yùn)動(dòng)生理指標(biāo)在城市健康步道規(guī)劃中的研討,運(yùn)動(dòng)生理學(xué)論文

人體運(yùn)動(dòng)生理指標(biāo)在城市健康步道規(guī)劃中的研討,運(yùn)動(dòng)生理學(xué)論文摘要：文章就中國(guó)城市中健康步道的規(guī)劃對(duì)運(yùn)動(dòng)中人體熱感覺(jué)的研究進(jìn)行了梳理，并且闡述了人體生理指標(biāo)與熱感覺(jué)之間的關(guān)系。以為能夠?qū)⑦@種關(guān)系運(yùn)用到對(duì)健康步道的合理規(guī)劃中，并且對(duì)研究步驟進(jìn)行了討論。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：人體生理參數(shù);熱感覺(jué);運(yùn)動(dòng);健康步道;Abstract：ThispapersummarizestheresearchonhumanbodythermalsensationinsportsbasedontheplanningofhealthytrailsinChinesecities,andexpoundstherelationshipbetweenhumanbodyphysiologicalindexesandthermalsensation.Itisconsideredthatthisrelationshipcanbeappliedtotherationalplanningoffifitnesstrail,andtheresearchstepsarealsodiscussed.Keyword：humanphysiologicalparameters;thermalsensation;exercise;fifitnesstrail;1、引言熱舒適是指對(duì)熱環(huán)境感到滿(mǎn)意的意識(shí)狀態(tài)?，F(xiàn)前階段國(guó)內(nèi)外關(guān)于熱舒適的研究多集中于室內(nèi)環(huán)境，包括建筑內(nèi)自然通風(fēng)、人體熱適應(yīng)性及熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)開(kāi)發(fā)等方面。室外空間環(huán)境的非穩(wěn)態(tài)性而導(dǎo)致針對(duì)室外空間開(kāi)展的熱舒適研究相對(duì)較少。然而，室外空間卻在人們的日常生活中占有不容小覷的重要地位。研究指出身體活動(dòng)缺乏是全球十大死亡危險(xiǎn)因素之一，而影響居民室外活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)的主導(dǎo)因素是溫度等氣候條件。城市室外開(kāi)放空間作為居民戶(hù)外活動(dòng)的主要場(chǎng)所，良好的空間環(huán)境，尤其是熱環(huán)境，室外環(huán)境由于在時(shí)間和空間上均具有動(dòng)態(tài)性而有別于室內(nèi)環(huán)境，因而關(guān)于室外熱環(huán)境的研究不同于室內(nèi)熱環(huán)境研究，且研究難度遠(yuǎn)高于對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的研究，導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于室外熱環(huán)境及熱舒適的研究一直很少。當(dāng)前與熱舒適相關(guān)的研究大多數(shù)還是以辦公類(lèi)場(chǎng)所為研究對(duì)象。在這里類(lèi)場(chǎng)所，絕大多數(shù)的人均處于活動(dòng)水平較低〔靜坐〕的狀態(tài)，但實(shí)際情況下人們?cè)谑覂?nèi)并不總處于靜止?fàn)顟B(tài)，也不僅僅局限于靜坐這樣的輕度活動(dòng)，有些人的活動(dòng)水平到達(dá)了中等強(qiáng)度甚至高強(qiáng)度水平。所以在進(jìn)行熱舒適研究時(shí)，假如人的活動(dòng)水平并非一直保持恒定，就不能照搬前人在平靜狀態(tài)或者進(jìn)行較低活動(dòng)水平的研究時(shí)所得出的結(jié)論，也不能忽視活動(dòng)水平的不同對(duì)熱環(huán)境以及人體熱舒適性的影響。然而，怎樣將上述的兩個(gè)狀態(tài)結(jié)合起來(lái)，也就是講，研究在室外環(huán)境中人體進(jìn)行活動(dòng)時(shí)的熱感〔熱舒適度〕及相關(guān)生理指標(biāo)變化規(guī)律，甚至能夠利用數(shù)學(xué)算法對(duì)兩個(gè)方面的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)，進(jìn)而預(yù)測(cè)熱感覺(jué)，這便顯得特別有意義了。2、研究方式方法2.1、熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中人體熱感覺(jué)產(chǎn)生的生理機(jī)制如此圖1所示，在運(yùn)動(dòng)情境下，熱環(huán)境、服裝和運(yùn)動(dòng)的共同作用首先引起了人體皮膚溫度和核心溫度的變化。人體的皮膚層和內(nèi)臟器官中的游離神經(jīng)末梢存在著對(duì)溫度變化敏感的溫度感受器，因而能夠感覺(jué)到皮膚溫度和核心溫度的變化。Strughold等的研究表示清楚人體冷熱感受器的分布位置不同，且冷點(diǎn)數(shù)目明顯多于熱門(mén)，這導(dǎo)致了人體對(duì)冷感覺(jué)的反響更敏感。2.2、熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中人體的熱生理反響在運(yùn)動(dòng)情境下，當(dāng)人體產(chǎn)生的熱量通過(guò)蒸發(fā)、輻射、對(duì)流、做功等方式還缺乏以散失出體外時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱負(fù)荷。Fanger以為，正是由于人體內(nèi)熱負(fù)荷的存在導(dǎo)致了熱感覺(jué)的產(chǎn)生，運(yùn)動(dòng)情境下熱負(fù)荷通常大于0，即人體產(chǎn)熱量大于散熱量，此時(shí)人體會(huì)感到偏熱。這也講明，運(yùn)動(dòng)中熱感覺(jué)是衡量人體熱生理狀態(tài)，預(yù)防運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)熱生理不良反響的有效指標(biāo)[7]。當(dāng)人體熱負(fù)荷大于0時(shí)，人體會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生一系列生理和病理反響，如此圖2所示。圖1熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中人體熱感覺(jué)產(chǎn)生的生理機(jī)制2.3、熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中與人體熱感覺(jué)相關(guān)的生理指標(biāo)在新陳代謝率較低時(shí)，熱感覺(jué)主要與平均皮膚溫度〔Tsk〕、人體核心溫度以及排汗率這3個(gè)生理指標(biāo)具有較強(qiáng)的相關(guān)性。因而，在新陳代謝率較高的運(yùn)動(dòng)中，熱感覺(jué)與這3個(gè)生理指標(biāo)的相關(guān)性值得重點(diǎn)關(guān)注。2.3.1、熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中皮膚溫度、核心溫度與熱感覺(jué)的相關(guān)性要了解運(yùn)動(dòng)中皮膚溫度與熱感覺(jué)的相關(guān)性首先要弄清運(yùn)動(dòng)中皮膚溫度的變化規(guī)律。楊海蘭對(duì)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中皮膚溫度的變化進(jìn)行了較為具體的研究。結(jié)果表示清楚各點(diǎn)之間在運(yùn)動(dòng)中皮膚溫度的變化趨勢(shì)存在很大差異，高低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)之間也顯著不同[8]。2.3.2、熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中人體排汗率與熱感覺(jué)的相關(guān)性Nielsen對(duì)人體在運(yùn)動(dòng)中的出汗率進(jìn)行了深切進(jìn)入的研究，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)固定環(huán)境溫度在不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下〔540kpm/min-1440kpm/min〕運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體的平均皮膚溫度不會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)出汗率與人體核心溫度呈線(xiàn)性正相關(guān)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越大，人體核心溫度越高，人體出汗率相應(yīng)越高。Nielsen對(duì)太陽(yáng)下運(yùn)動(dòng)中人體熱平衡的研究發(fā)現(xiàn)人體的出汗率與輻射熱交換密切相關(guān)[10]。3、討論總體來(lái)看，運(yùn)動(dòng)和熱環(huán)境引起的熱應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致人體產(chǎn)生一系列體溫調(diào)節(jié)反響，運(yùn)動(dòng)中最有可能與熱感覺(jué)相關(guān)的三個(gè)生理指標(biāo)：皮膚溫度、核心溫度以及排汗率。在運(yùn)動(dòng)情境下，人體核心溫度的變化與新陳代謝率密切相關(guān)，受熱環(huán)境的影響很小，且有關(guān)人體核心溫度與熱感覺(jué)之間關(guān)系的研究不多；人體皮膚溫度受熱環(huán)境影響很大，但受新陳代謝率的影響甚微，研究已表示清楚運(yùn)動(dòng)中皮膚溫度與熱感覺(jué)的相關(guān)性較平靜狀態(tài)下大幅減弱；排汗率既遭到熱環(huán)境的影響也遭到運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的影響，因而它有效反映了熱環(huán)境與運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)熱對(duì)體溫調(diào)節(jié)的綜合影響。3.1、中國(guó)城市健身步道現(xiàn)在狀況和設(shè)計(jì)上的缺乏中國(guó)最早的健身步道設(shè)計(jì)與建設(shè)，出如今20世紀(jì)八、九十年代的香港和臺(tái)灣。當(dāng)前都已構(gòu)成了各自富有特色的步道體系。但是也暴露出設(shè)計(jì)上的缺陷。通過(guò)筆者長(zhǎng)期觀(guān)察發(fā)現(xiàn)很多健康步道在夏季利用率不高。健康步道綠道很長(zhǎng)，設(shè)施也很健全，但是在周末10:00～12:00點(diǎn)的鍛煉時(shí)間里沒(méi)有健身者。另一方面是健身步道的設(shè)計(jì)沒(méi)能有效地吸引居民介入，造成了綠地景觀(guān)健身資源的浪費(fèi)。這些反映出了健康步道中景觀(guān)和植被規(guī)劃的不合理。我們以為應(yīng)該對(duì)步道傍邊的樹(shù)的類(lèi)型、布置、樹(shù)冠大小和間距有嚴(yán)格的要求。應(yīng)結(jié)合生理指標(biāo)和運(yùn)動(dòng)中熱感和熱舒適性的關(guān)系對(duì)健康步道旁植被進(jìn)行合理的計(jì)劃。圖2熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)中人體熱生理反響圖3.2、將運(yùn)動(dòng)中人體熱感覺(jué)的研究應(yīng)用到城市健康步道綠植設(shè)計(jì)的思路組成這一研究項(xiàng)目的有三個(gè)主要部分。第一部分，在室外環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)中人體生理指標(biāo)與熱感覺(jué)〔熱舒適度〕關(guān)系的研究。在夏季室外環(huán)境下〔無(wú)樹(shù)蔭〕布置實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)分為運(yùn)動(dòng)前，運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后。試驗(yàn)中記錄包括皮膚溫度，核心溫度，心率，心率變異性和EDA等生理指標(biāo)，并且利用問(wèn)卷的形式記錄受試者熱感覺(jué)。熱舒適度，疲憊度，熱接受度等主觀(guān)感覺(jué)。利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件分析在室外熱環(huán)境中，人體熱感覺(jué)與生理指標(biāo)間的關(guān)系。第二部分，受試者被布置在不同樹(shù)冠覆蓋率的健康步道中〔或類(lèi)似于健康步道的途徑〕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)記錄溫度，濕度，風(fēng)速和太陽(yáng)輻射。測(cè)量不同樹(shù)冠覆蓋率下受試者產(chǎn)生疲憊〔或出汗〕的距離。經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算試圖找出最經(jīng)濟(jì)的樹(shù)冠覆蓋率。第三部分，利用上述研究成果，結(jié)合模擬軟件進(jìn)一步優(yōu)化健康步道植被規(guī)劃，包括對(duì)樹(shù)種、樹(shù)齡、冠型、冠幅、樹(shù)高、樹(shù)梢構(gòu)造、葉密度、葉色、葉質(zhì)和葉形等進(jìn)行深切進(jìn)入研究和選擇。另外，通過(guò)生理指數(shù)與熱感覺(jué)之間的關(guān)系，能夠?qū)】挡降郎线\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)預(yù)判，對(duì)于體弱者尤其是老年人能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度建議或提出預(yù)警，這對(duì)提高健康步道的使用價(jià)值意義重大。4、結(jié)束語(yǔ)描繪敘述了當(dāng)前對(duì)于運(yùn)動(dòng)中人體熱感研究的現(xiàn)在狀況，指出與人體熱感覺(jué)密切的生理指標(biāo)。由于運(yùn)動(dòng)中的人體熱感與代謝率密切相關(guān)，因而將心率和EDA作為重要指標(biāo)參加到考察范圍。尋求出利用生理指標(biāo)及主觀(guān)感覺(jué)為出發(fā)點(diǎn)來(lái)對(duì)中國(guó)健康步道做出合理規(guī)劃的研究途徑和方式方法。以下為參考文獻(xiàn)[1]AhmedKS.Comfortinurbanspaces:definingtheboundariesofoutdoorthermalcomfortforthetropicalurbanenvironments[J].EnergyBuildings.2003,35(1):103-110.[2]H?ppeP.Differentaspectsofassessingindoorandoutdoorthermalcomfort[J].EnergyBuildings.2002,34(6):661-665.[3]SpagnoloJ.Afieldstudyofthermalcomfortinoutdoorandsemi-outdoorenvironmentsinsubtropicalSydneyAustralia[J].BuildingEnvironment.2003,38(5):721-738.[4]林雄斌，楊家文.美都市區(qū)建成環(huán)境與公共健康關(guān)系的研究述評(píng)及其啟示[J].規(guī)劃師，2021,31(6):12-19.[5]LiuW,ZhangY,DengQ.Theeffectsofurbanmicroclimateonoutdoorthermalsensationandneutraltemperatureinhot-summerandcold-winterclimate[J].EnergyBuildings.2021,128(sep.):190-197.[6]LevineHJ.Restheartrateandlifeexpectancy[J].JAmCollCardiol.1997,30(4):1104-1106.[7]FangerPO.CalculationofThermalComfort,IntroductionofaBasicComfortEquation[J].AshraeTransactions.1967,2(73):1-20.[8]楊海蘭.運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中機(jī)體體表溫度的變化情況[J].現(xiàn)代體育科技，2020,4(2):8-9.[9]NielsenB,NielsenM.Ontheregulationofsweatsecretioninexercise[J].ActaPhysiolScand.1965,64(4):314-322.[10]NielsenB,KassowK,AschengreenF