盧山

摘要：近10年，我國霧-霾、高溫的日數(shù)和強度明顯增加，并頻現(xiàn)大中城市，已嚴重威脅生態(tài)環(huán)境與市民身心健康。通過對濟南、信陽兩市城區(qū)不同地段的風(fēng)速、能見度及氣溫等資料進行統(tǒng)計，分析其分布規(guī)律。信陽市新區(qū)的“兩縱一橫”寬直街道很好的承擔了城市通風(fēng)道功能；而濟南市尚沒有構(gòu)建城市通風(fēng)道措施。城市通風(fēng)道的構(gòu)建應(yīng)依據(jù)城市盛行風(fēng)設(shè)置街道走向，當作城市通風(fēng)道的街道宜筆直貫穿城區(qū)，較大城市，還應(yīng)設(shè)置多條平行的通風(fēng)道。當城市盛行風(fēng)向不明顯時，宜設(shè)置多條相互垂直的通風(fēng)道，同時應(yīng)當與山谷風(fēng)、海陸風(fēng)等自然環(huán)流風(fēng)向相近。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)道；風(fēng)速；能見度；高溫；霧霾

1城市通風(fēng)道對城市風(fēng)速的影響分析

1.1濟南地面風(fēng)特點

筆者從濟南市氣象站64年資料數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，隨著城市化發(fā)展，濟南市區(qū)地面風(fēng)速呈現(xiàn)逐年下降的趨勢。與21世紀初相比，1.5米，秒以下的靜小風(fēng)發(fā)生概率由16%至20%提升到接近30%。而根據(jù)2011年—2014年間龜山站和城區(qū)站得到的資料，在10-3月霧-霾高發(fā)的月份，平均風(fēng)速呈現(xiàn)非常明顯的逐年遞減的趨勢，而且越靠近中心城區(qū)，平均風(fēng)速逐年遞減的趨勢越顯著。近年來，近地層風(fēng)速變小的趨勢還在持續(xù)。

濟南站在十六里河龜山頂上，海拔高度為170米，我們以濟南龜山站為實際大氣環(huán)境風(fēng)，來分析濟南市城區(qū)風(fēng)分布規(guī)律。而城區(qū)大部海拔高度在30-50米，所測風(fēng)向多受周圍街道影響，沒有可比性，僅比較分析風(fēng)速大小特點。由于我們分析下墊面對風(fēng)速影響，就忽略海拔高度對風(fēng)速的影響。

泉城廣場站周圍有東西向長約2km，南北寬約200m的狹長地帶為廣場公園綠地或高度小于20m的多層建筑。

市政府站位于市政府院內(nèi)，周圍為建筑包圍，門前道路狹窄只有30m左右，東邊站前路和緯二路也不足45m，道旁樹木高大，且街道彎曲。

從圖1可以看出，龜山站靜風(fēng)較少，城區(qū)站≥4.1m/s基本一致，百花公園和泉城廣場兩站僅靜風(fēng)差11%，其它差別不大，也反映出泉城廣場稍開闊，對靜穩(wěn)風(fēng)抑制小。市政府站風(fēng)速受周圍環(huán)境建筑物和高大樹木阻擋，>4m/s風(fēng)速出現(xiàn)極少，且≤1.0m/s和靜穩(wěn)風(fēng)占比達86%，說明周圍街道對地面風(fēng)阻擋最嚴重。

1.2信陽地面風(fēng)特點

信陽市新區(qū)第七大街東西筆直長17km，路面寬度80m，加上建筑退讓達到180-200m，是名副其實的城市通風(fēng)道，第七大街中段北側(cè)有一個0.6*0.6km2百花園；南北向有第六大街和第二十四大街筆直長均超過6km。信陽市老城區(qū)東風(fēng)路口為主干道近南北向的民權(quán)路（最寬處僅38m）和東西向的東方紅大道（最寬處為45m）交叉口，兩條主街道彎曲，是老城區(qū)中心，街道兩邊高樓林立。測點位于西南角小廣場內(nèi)，廣場80m*50m，四周被10-20米高的樹和建筑包圍。

我們借用兩臺手持三杯輕便測風(fēng)表分別在百花園和東風(fēng)路口進行對比觀測，并將譚山包站風(fēng)經(jīng)訂正后，得到表1數(shù)據(jù)。由于新、舊城區(qū)人工對比測風(fēng)有效數(shù)據(jù)僅有565組，我們將其分為五個區(qū)段。

從表1可以看出，信陽老城區(qū)東風(fēng)路口3.0米，秒以下的靜小風(fēng)發(fā)生概率為74.1%，比譚山包站和百花園分別高28.6和21.5個百分點。主要原因除因城市發(fā)展、高樓林立，下墊面的粗糙度增加外，更為主要的是街道狹窄彎曲，無長、直、寬街道貫穿市區(qū)，不利于城市風(fēng)的形成，阻礙郊區(qū)風(fēng)的進入和高層風(fēng)向地面?zhèn)鲗?dǎo)。

2城市通風(fēng)道對城區(qū)能見度的影響分析

2.1濟南霧霾特征

由于濟南市南依泰山，在春季溫度回暖時，偏小的西南風(fēng)受泰山的阻擋抬升作用，將懸浮顆粒物吹落到泰山腳下堆積，容易形成霾；而在秋、冬季的主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)，受泰山的阻擋抬升作用，弱冷空氣來臨時，濟南風(fēng)速較小，逆溫層不易被破壞，霾的持續(xù)時間較長。

從圖2中可以看出霧霾總?cè)諗?shù)與城區(qū)范圍呈正相關(guān)。而霾的日數(shù)分布更明顯，依次為濟南、章丘、長清、濟陽、平陰和商河。輕霧（霧）日數(shù)還與水汽相關(guān)，黃河邊水汽充沛濕度大，輕霧（霧）日數(shù)就多（如商河、濟陽）。

以濟南市區(qū)二測站（龜山、燕山立交）2013年10月-2015年3月間的10-3月的能見度監(jiān)測儀每分鐘自動測試記錄（45萬—47萬有效數(shù)據(jù)），統(tǒng)計分析濟南市區(qū)能見度分布特征。

從表2可以看出，≤5.0km能見度兩站基本無差別，高濃度霧霾多為天氣環(huán)流影響所致，兩站基本相同，而5-8.5km燕山立交是龜山站的2.5倍，且≤8.5km時段占71.2%。說明濟南市區(qū)10-3月多達70%以上被霧霾籠罩，也說明其中至少有2/3為城市影響所致。還可以從測站周圍道路分布可以看出，燕山立交位于市區(qū)中心，東西向有經(jīng)十路與南北向二環(huán)東路交匯，車流量大，同時道路兩邊高樓林立，且縱橫街道都彎曲，東、南方向被山體阻擋，氣流不易順暢穿過，造成燕山立交周圍的灰霾不易擴散。說明市區(qū)“濁島”效應(yīng)非常明顯。

2.2信陽市霧霾特征

在信陽市新、老城區(qū)我們僅以霧霾時段36對人工觀測資料結(jié)合譚山包站自動觀測資料分析，由于人工觀測精度低，數(shù)據(jù)僅分三段分析。

表3反映，老城區(qū)能見度沒有>10.0km的，5-10.0km明顯多于新區(qū)和觀測站，新區(qū)與觀測站相差不大。且老城區(qū)霧霾形成快、消散慢、持續(xù)時間長、濃度高，與濟南類似。同時還有一個特點，有通風(fēng)道區(qū)域的霧霾消散提前時段比形成落后時段明顯。

3城市通風(fēng)道對城市熱島效應(yīng)的影響分析

僅以濟南市2013、2014年7、8月份日最高氣溫分布說明城市熱島效應(yīng)，由于百花公園站記錄缺測較多，沒有統(tǒng)計意義，故僅以泉城廣場和市政府站記錄分析，并以信陽新舊城區(qū)輕便通風(fēng)溫度表觀測32天317組氣溫數(shù)據(jù)進一步佐證。

從表5信陽新、舊城區(qū)氣溫與觀測站平均差值表可以看出：舊城區(qū)比新區(qū)要高2℃以上，個別最大達到4.2℃，新區(qū)與觀測站差值在0.3℃左右，比較穩(wěn)定。

我們以濟南2013年8月11日8時—12日7時氣溫紀錄，進一步分析24小時溫度演變分布情況，如圖3。

全天記錄有輕霧，能見度為6.9—8.5km。13時至次日5時升溫明顯，特別是在15時至3時差值較大，最大的市政府站達到5.8℃，“熱島”效應(yīng)特別明顯。5-10時差值較?。粡臏囟戎悼?，37℃以上差值更大。23時15分龜山測站記錄開始降雨，各測站于12日23時3分前后相繼轉(zhuǎn)偏北風(fēng)，龜山站風(fēng)速達11.9m/s，氣溫下降，城區(qū)內(nèi)測站降溫緩慢。

我們又分析了濟南城區(qū)三站高溫日數(shù)、平均最高氣溫和極端最高氣溫分布特征，均呈逐年遞增趨勢，且它們相互間存在顯著的正相關(guān)。從另—個方面佐證，通風(fēng)道對城市熱島效應(yīng)的影響。

結(jié)語：通過分析霧霾天氣條件下濟南和信陽兩市低能見度的分布和演變特征，并結(jié)合觀測數(shù)據(jù)進一步研究城市通風(fēng)道影響城區(qū)風(fēng)速、能見度、高溫的原因，驗證了緩解城市“熱（濁）島”的通風(fēng)道措施效果明顯。主要結(jié)論為：（1）通風(fēng)道措施可以有效減少5-10.0km低能見度霧霾時段，緩解霧霾影響時間。還有利于霧霾消散，且消散提前時段比形成落后時段明顯。（2）城市通風(fēng)道宜筆直長度大于2km，寬度大于50m，無障礙物橫亙，街道邊緣建筑物高度差異小。（3）濟南市沒有城市通風(fēng)道，信陽市新區(qū)的“兩縱一橫”寬直街道（第六、第二十四和第七大道）很好的承擔了城市通風(fēng)道功能。endprint