盆地城市通風(fēng)廊道營建方法研究

劉玉安　宿永昌　周振婷　夏源薇　陳海淵

【摘 要】 日趨嚴(yán)重的霧霾、熱島效應(yīng)等氣候現(xiàn)象逐漸成為困擾社會(huì)發(fā)展、威脅人們身心健康的重要原因，其中盆地城市首當(dāng)其沖。在社會(huì)上下大力治污減霾舉措中，通過調(diào)整城市生態(tài)及結(jié)構(gòu)布局，打通城市通風(fēng)廊道，改善城市微氣候環(huán)境成為減霾、降溫的可行方法之一。按照盆地城市通風(fēng)廊道修建方式的研究，與國內(nèi)外盆地城市前沿的設(shè)計(jì)理念結(jié)合，進(jìn)行通風(fēng)廊道布局特點(diǎn)的探討，提出修建盆地城市通風(fēng)廊道的規(guī)劃和設(shè)計(jì)思路。

【關(guān)鍵詞】 霧霾；熱島效應(yīng)；景觀生態(tài)；城市通風(fēng)廊道

【Abstract】 The increasingly serious climate phenomena such as haze and heat island effect have gradually become an important cause of social development and threaten people's physical and mental health， among which the basin cities bear the brunt. In the society's vigorous efforts to combat pollution and reduce pollution， adjustment of urban ecology and structural layout， opening up urban ventilation corridors， and improving urban micro-climate environment have become one of the feasible methods for reducing pollution and cooling. In accordance with the study on the construction methods of urban aeration corridors in the basin， combined with the design concepts of the frontiers of the basin cities at home and abroad， the characteristics of the layout of the ventilation corridors were discussed， and the planning and design ideas for the construction of the ventilation corridors in the basin cities were proposed.

【Key words】 Haze；Heat island effect；Landscape ecology；Urban ventilation corridor

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，霧霾、熱島效應(yīng)等氣候現(xiàn)象逐漸成為困擾社會(huì)發(fā)展、威脅人們身心健康的重要原因，其中以盆地城市顯現(xiàn)的氣候問題尤為突出。

盆地城市地形相對封閉，大氣逆溫層和由氣溶膠形成的污染物容易浮在城市上空無法及時(shí)擴(kuò)散，同時(shí)影響地面空氣的散熱和流通。就目前科技水平而言，在無法立即改變工業(yè)結(jié)構(gòu)迅速降低污染物排放的情況下，建設(shè)城市生態(tài)通風(fēng)廊道，將外部的風(fēng)引入城市內(nèi)部，利用自然風(fēng)吹走污染物，抑制霧霾天氣和熱島效應(yīng)的發(fā)生，成為改善城市生態(tài)環(huán)境的一種探索。

1. 盆地城市通風(fēng)廊道的營建思路

根據(jù)城市氣候特點(diǎn)，結(jié)合城市生態(tài)規(guī)劃，通過城市自然山水要素整合，利用生態(tài)綠地、江河湖泊水系等具有通風(fēng)排熱功能的綠地系統(tǒng)營造城市通風(fēng)廊道。對于靜風(fēng)頻發(fā)的盆地城市來說，完全依靠外來盛行風(fēng)調(diào)節(jié)城市氣候是明顯不夠的。目前國內(nèi)外針對盆地城市通風(fēng)廊道的研究設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)思路主要有以下兩種：一是打開城郊邊緣地帶通風(fēng)口，利用良好的城鄉(xiāng)邊緣結(jié)構(gòu)將自然風(fēng)引入城市；二是營建能產(chǎn)生冷空氣生成區(qū)的綠色植被區(qū)，利用空氣引導(dǎo)通道，打通城市內(nèi)部微循環(huán)，改善城市局部小環(huán)境。即使在靜風(fēng)頻發(fā)的條件下，也能促進(jìn)空氣局地環(huán)流，有效改善城市空氣質(zhì)量。

2. 盆地城市通風(fēng)廊道營建的方法

2.1 城郊邊緣地帶通風(fēng)口的營建方法。

城郊邊緣地帶是城市和郊區(qū)的氣候過渡區(qū)，也是新鮮空氣進(jìn)入城市的注入口。對于盆地城市來說，充分利用城鄉(xiāng)邊緣的楔狀綠地系統(tǒng)將新鮮空氣導(dǎo)入城市是改善城市通風(fēng)的重要措施之一。2001年王紹增等建議將風(fēng)玫瑰平均瓣長放大為城市半徑的2倍與城市平面圖進(jìn)行疊加，從而得出城郊邊緣綠地系統(tǒng)的大致形狀。2014年楊立新發(fā)表了改進(jìn)意見，指出僅僅依據(jù)風(fēng)玫瑰圖中的“風(fēng)向玫瑰圖”進(jìn)行綠地系統(tǒng)布局，而不考慮風(fēng)速是不夠的。僅依據(jù)風(fēng)頻容易造成布局結(jié)構(gòu)方向性的失誤。當(dāng)城市風(fēng)玫瑰圖的主導(dǎo)風(fēng)向與城市軟微風(fēng)玫瑰圖的主導(dǎo)風(fēng)向不一致時(shí)，綠地系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)構(gòu)和布局會(huì)截然不同。軟微風(fēng)玫瑰圖是在極坐標(biāo)底圖上點(diǎn)繪出的某一地區(qū)在某一時(shí)段內(nèi)各風(fēng)向出現(xiàn)靜風(fēng)和空氣質(zhì)量差的微風(fēng)頻率統(tǒng)計(jì)圖。利用軟微風(fēng)玫瑰圖進(jìn)行城郊綠地系統(tǒng)規(guī)劃才能夠有效提高微風(fēng)狀態(tài)下的城市風(fēng)速，降低城市污染物濃度，改善空氣質(zhì)量。

2.2 促發(fā)局地環(huán)流的城市冷空氣生成區(qū)的營建方法。

對于盆地城市靜風(fēng)頻發(fā)狀況，局地冷空氣流動(dòng)是引發(fā)空氣流通的重要手段。利用地表熱導(dǎo)與熱容較小的冷空氣生成區(qū)在不同時(shí)段產(chǎn)生局部低溫和局部高溫的氣壓差，引發(fā)熱力對流與氣體交換，形成城市局地小氣候環(huán)流，城市近郊冷空氣生成區(qū)主要包括與市區(qū)緊密相連的風(fēng)景游覽綠地和生產(chǎn)防護(hù)綠地、草地、水面、上坡林地等。

近郊林地提倡混合種植闊葉樹與針葉樹。上坡林地是盆地城市最好的冷空氣集結(jié)區(qū)，地形越陡峭，氣流流速越快。城市內(nèi)部冷空氣生成區(qū)是一些具備氣候調(diào)節(jié)功能的市區(qū)綠地。綠地規(guī)模越大，生成涼爽空氣的范圍就越大。研究表明面積15hm2左右的綠地降溫效率最高。冷空氣生成區(qū)布局時(shí)應(yīng)通過空氣引導(dǎo)通道相互連接形成網(wǎng)絡(luò)，以加大市內(nèi)綠地氣候調(diào)節(jié)的有效半徑，促進(jìn)城內(nèi)的空氣流動(dòng)。營建時(shí)植被應(yīng)松散種植，以增強(qiáng)通透性，有利于夜間冷空氣的生成與流動(dòng)。

2.3 城市空氣引導(dǎo)通道的營建方法。

通過城市內(nèi)部的河流、道路的綠色防護(hù)帶以及規(guī)劃建設(shè)的通風(fēng)廊道等網(wǎng)絡(luò)作為空集流通的廊道載體，根據(jù)城市的季節(jié)風(fēng)向，將城郊的冷空氣輸送至城市內(nèi)部，使其起到調(diào)節(jié)城市氣候的作用，其中河流綠色防護(hù)帶調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量最佳?？諝庖龑?dǎo)通道不僅應(yīng)將市內(nèi)的線狀空間（主要有江河、綠化帶等）連接起來，還應(yīng)串聯(lián)起市內(nèi)局部冷空氣生成區(qū)。分散的冷空氣生成空間在空氣引導(dǎo)通道的聯(lián)系下，生態(tài)效益要比相同面積的集中綠地還要大，更能發(fā)揮良好的整體通風(fēng)降溫效果。

3. 盆地型城市通風(fēng)廊道營建的實(shí)例研究

（1）斯圖加特市位于德國的內(nèi)陸，屬于山谷盆地類城市，常年風(fēng)速微弱，一年中有一半以上的時(shí)間存在“逆溫層”現(xiàn)象，城市空氣中的污染物濃度經(jīng)常達(dá)到污染的臨界值。為了改善這一現(xiàn)狀，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門研究后認(rèn)為城市西南部丘陵地區(qū)對大氣循環(huán)有重大影響，利用常年微弱季風(fēng)帶動(dòng)丘陵區(qū)干凈的空氣進(jìn)入市區(qū)是更替市區(qū)空氣的唯一方法。因此在丘陵外部邊緣布局放射狀的城市森林系統(tǒng)，面積達(dá)4 949hm2，并構(gòu)建了一條長達(dá)8Km，面積為200hm2的通風(fēng)廊道，把斯圖加特市的皇宮廣場、皇宮公園、玫瑰石公園、和平花園、高地公園串聯(lián)到整個(gè)綠色網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)樯鷳B(tài)通風(fēng)廊道規(guī)劃設(shè)計(jì)合理，把原本氣候環(huán)境惡劣的城市變?yōu)槁劽澜缥廴痉乐文７冻鞘小?/p>

（2）旭川市位于日本北海道中部的上川盆地。該市被山巒環(huán)繞，全年的風(fēng)力較弱，空氣質(zhì)量惡化成了阻礙城市發(fā)展的主要問題。為了處理此類問題，旭川市相關(guān)部門實(shí)施了風(fēng)道計(jì)劃。首先利用綠化帶分割熱島，將市區(qū)內(nèi)的神樂岡、常磐公園作為較大的冷空氣生成區(qū)，整合市內(nèi)較小的城市街頭綠地、花園等作為冷空氣的有效補(bǔ)充區(qū)。但是緩解熱島效應(yīng)不能僅靠城市綠地的調(diào)節(jié)，旭川市實(shí)施了街區(qū)內(nèi)河流和周圍綠化的連接工程。拆除阻擋通風(fēng)廊道的大型障礙物，保證風(fēng)道的暢通無阻。

（3）斯圖加特和旭川市的“風(fēng)道計(jì)劃”采用的是打開城市風(fēng)口以及將冷空氣生成區(qū)進(jìn)行有效串聯(lián)的方法，對我國盆地城市通風(fēng)廊道的營建具有良好的借鑒意義。

4. 結(jié)語

隨著人們生活水平的不斷提高，城市霧霾和熱島效應(yīng)等城市氣候惡化帶來的民生問題越來越引起人們的關(guān)注。城市通風(fēng)廊道利用物理方式促進(jìn)城市通風(fēng)進(jìn)而緩解城市污染問題，成為城市氣候調(diào)節(jié)的一種新思路。盆地城市通風(fēng)廊道研究是一項(xiàng)復(fù)雜的課題，需要通過建筑與規(guī)劃、氣象與地理信息系統(tǒng)、環(huán)境污染控制和景觀生態(tài)等多學(xué)科的交叉研究與協(xié)作。盆地城市通風(fēng)廊道營建研究可以有效地改善城市生態(tài)環(huán)境，并為盆地城市生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、管理決策和政策措施提供科學(xué)理論依據(jù)。

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[文章編號(hào)] 1619-2737（2018）01-15-610