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治霾风神榜︱北京利用城市通风廊道治理灰霾效果存疑
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(编号:1116)
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2016-04-13 00:00:34
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SustainableCity & Transportation
编辑团队
作者 / 姜鹏、徐颖、周利亚
校核/ 众山小
编辑/ 众山小 排版/ 周利亚
译者萌像&导读:
治霾是一项长期的艰巨任务,需要标本兼治。有效的治本措施主要是调整能源结
构,控制污染源,而城市局地微气候的改善也有助于在漫长的治本过程中减少灰
霾侵袭。针对具体城市,风道规划建设是不是合理,可以在多大程度上改善城市
微气候,能否有效辅助治理灰霾,还存在很大的研究空间与实践距离。只是,面
对复杂而且无法回避的问题,各种有意义的尝试都是值得鼓励的。
改革开放以来,我国城镇化发展从1979 年的18.96% 增长到2015年的56.10%。随之而来的是生态环境面临着巨大挑战,很多的城市患上了“城市病”。近年来频繁发生的大面积灰霾天气,一时间各种治霾对策纷纷浮出水面,其中颇具争议的是近期通过建设“城市通风廊道(以下简称为“风道”)”来“吹跑”灰霾的探索。很多人不禁想问,究竟风道是什么?有何科学依据?能否有效治霾?
什么是“风道”
风道(Ventilationsbahn)一词源于德语,由Ventilations(通风)和Bahn(廊道)两词组成,最早将气候环境改善与城市土地利用进行关联研究的也是德国人。德国气候学之父诺赫(K.Knoch)1950 年代初提出建立以规划应用为目标的城市气候地图系统;1970 年代末,德国学者Kress 进一步将城市通风系统划分为作用空间、补偿空间与空气引导通道(又称风道或通风道),并借助评价系统,可以确定城市里的哪些区域适宜作为风道。
Kress认为,作用空间即需要改善风环境的地区(如市区);补偿空间是新鲜空气或局地风系统的来源地区;而风道是这两类空间之间的连接通道。“风道”即风的通道,系指空气动力学粗糙度较低、气流阻力较小的区域,即使在静风天气中也不会阻碍新鲜空气由城郊补偿空间向市区流动。Kress 在1979年给出的这一“风道”定义至今仍然经典。
研究证明,在城市的尺度上,风向、风速与城市空气污染的扩散有着密切的关系。理论上,科学规划的城市风道能为风在城市中的良性运动创造便利条件,有利于城市“局地环流”的加强及污染物扩散,可以降低污染水平。即便在街道和建筑群这一尺度,风道对大气环境改善的作用也十分显著。
研究归研究,想在城市中预留通道作为风道的过程其实并不容易。首先,风道建设必须严格基于城市的风环境特征、热岛分布、各类土地利用与地理信息、肌理布局等其他现实条件;其次,高时空分辨率的数值模拟是保证风道有效性的必要前提,更详实的气象和地理数据,更准确的城市风环境模拟分析,以及针对规划方案的风环境模拟评估,都是科学决策的必要依据;最后,完成了计算机模拟,还需要实证,对比模拟结果与实际观测值,进一步验证和调整风道规划。
城市是个复杂系统,风道规划建设也是项综合工程,需要多学科支撑,并涉及到城市不同职能部门。我国目前关于“风道吹霾”的谈论热潮可谓众说纷芸,各路专家都从自己所在学科、专业领域出发进行解读,但一直未能形成系统的认知。
图
一、
近日北京市规划委对外发布,北京市计划打开5条宽度500米以上的一级通风廊道,并形成10多条宽度达到80米以上的二级通风廊道,形成一套完整的通风廊道网络系统。 何天培/制图
可喜的是,2016年初由国家发展改革委与住建部联合制定的《城市适应气候变化行动方案》明确提出,城市规划要充分考虑气候变化因素,依托现有绿地、道路、河流及其他公共空间,打通风道;并通过规划对未来城市建设、功能、空间布局进行引领,以增加城市的空气流动性,改善城市微气候,缓解 “热岛效应”和灰霾等问题。方案还重点强调了多部门协调、各类数据共享和气候环境知识普及。
另一方面,有关风道建设是否会大拆大建,也是风道讨论中的一个焦点。依据国外城市经验,风道的构建是在现有通风潜力的评估之后,对于未来城市建设的一种基于风环境优化角度的规划指引。风道的构建大多是着眼于未来的增量建设部分,严格控制建设规模、建设高度及街道方向、建筑物排布等,保持规划中的主要通风廊道的开敞程度。对于风道的关键节点,在条件允许的情况下,借助目前城市更新的契机进行综合整治。
相对于常见的城市灰色基础设施,风道可以视为一种城市绿色生态基础设施。有些城市最初也规划了风道,只是在实施中变了形。就我国城市的发展阶段来言,恢复并重建风道的核心工作,可以通过保护和修复绿色生态系统来实现。风道建设完全可以融入河道修复、海绵城市建设、园林建设、路网绿化、旧城改建等工作,作为一项长期工程予以实施,避免大拆大建。而在未来的通风廊道规划范围内,建筑物的规模、高度、密度等都将按照具体量化标准予以严格控制,以确保风道的实施效果。
风道规划建设有许多案例可以借鉴
在世界范围内,风道规划建设有很多成熟的城市实践案例可以借鉴,比如德国的斯图加特和中国的香港。而中国大陆地区的一些城市也进行了初步探索。
1、德国斯图加特
德国的风道规划是基于内容更全的城市气候地图(Urban Climate Map)形成的,很好地实现了规划部门同气象部门的工作协调,以区域气候环境分析来引导城市规划,进而有效缓解“热岛”、灰霾等城市气候问题,取得了较好的实施效果。半个世纪前,德国就摒弃了利用盛行风向来评估城市风环境、指导城市规划建设的传统思路,转向关注静风条件下的局地环流及其城市气候环境的影响。上世纪80 年代鲁尔区的25座城市(如多特蒙德、埃森、杜伊斯堡)针对旧工业区金属污染物扩散问题分别编制了“气候功能图”,然后通过信息采集、土地气候功能评估、规划目标方针制定、措施概念明晰四大步骤确定了各自的城市风道规划。
斯图加特是其中最早编制并实施了城市气候地图的城市,该市为此制定了一整套与空间规划体系相配套的政策体系。实践证明,通过30多年的努力,该市中心区的城市气候问题已显著改观。即便在机动车数量持续增加的背景下,市中心CO、SO2、NO、PM10 等大气污染物含量也明显降低了。上世纪80 年代的“雾都”斯图加特如今已成为著名的疗养胜地。
2、中国香港
香港处于亚热带气候区域,城市高密度发展,深受热岛效应困扰。由于空气不流通,更诱发了各种疾病,增加了能源消耗,降低了生活质量。香港政府因此在城市规划和设计方面制订了一系列导则、规范、策略,旨在改善城市通风,缓解高温,提高人居舒适度。香港中文大学吴恩融教授团队完成了《空气流通评估方法可行性研究》,新增了一系列用以改善空气流通的规划指引与设计策略,并被纳入至《香港规划标准与准则》,成为我国第一个明确定义和应用风道的规范。该团队最终绘制完成香港城市环境气候图,在高密度城市形态肌理的特点下,提出了降低地面建筑覆盖率,增加绿化植被以改善街道行人层的通风环境和舒适度等规划策略,有效的改善或减轻了现存问题。自2007年起,该项成果被逐步纳入到香港各地区的规划与法定发展图则中。
3、我国大陆地区城市的初步探索
近年来随着热岛效应、暴雨、灰霾等城市气候问题的频繁发生,国内开始反思城市空间规划在环境、气候方面前期评估中的缺失,一些城市开始有针对性地开展工作,进行补救。以“火炉”著称的武汉,工业排放压力较大,一直饱受热岛效应之苦。2009 年武汉市提出“一心、六楔、十带”的绿地系统规划格局,在城内外广泛布绿,构建了六条“风道”,最窄的二三公里,最宽的有十几公里。2012年,在《武汉市城市风道规划管理研究》的基础上,武汉市确定了主要的城市风道,并提出了不同尺度下的城市设计控制引导要求。风道在夏季发挥了巨大的作用,使武汉市区最高温度平均下降了1-2度。
福州市也规划了“一轴十廊、一门多点”的通风格局,依托内河水网,将海上季风引入城内各处,并编制了《福州城市热环境与风道控制规划研究》和《降低福州城区热岛效应技术导则》。
杭州市则探索运用大数据为城市降温,在国内首次运用计算机对城市风道的建设进行数据模拟分析,结合总体规划中的河流、道路、绿地形成的6条生态带,建设城市风道,从钱塘江引风。上海、广州、南京、北京、济南、西安等多个城市也纷纷着手开展城市风道规划,试图治理大气污染。
风道到底能否驱霾
灰霾的成因很复杂,在国内尚未形成明确定论,但一般认为大气扩散条件是影响灰霾生成的关键性要素。我国北方地区近期多发的大范围严重灰霾,就是因为遭遇了静稳天气,城市区域内风速较低,扩散条件不利,污染物容易长时间在近地面大气中聚集而造成的。这也是为何风来了,霾就跑了的原因。
国内城市气候学泰斗周淑贞教授很早就提出了“城市五岛效应”(热岛、污染岛/ 浑浊岛、雨岛、干岛、湿岛)。灰霾是其中的污染岛的一种反映,实际中会增强热岛效应,进一步地加剧灰霾。目前,风道可以改善城市气候,缓解热岛效应的作用已经被公认。而在治理空气污染方面,良好的城市通风也有助于大气污染物扩散,降低城市污染水平。这在德国鲁尔区、斯图加特市、日本旭川市等很多案例得到了证实。即便香港这样的城市,应用风道的主要目的是缓解热岛效应,也还是可以促进空气流动,减弱热岛与污染岛之间的连带效应,达到一定的治霾效果。
但是,对于北京这样周边地形较封闭,自身体量异常巨大,污染物来源与天气状况又十分复杂的城市,简单地利用传统思路来规划建设风道推动灰霾治理已经难以科学可信了。全面搜集气象监测信息、下垫面数据资料,利用融合交叉的学科知识和计算机辅助技术(CFD 模拟)对城市风环境进行系统评估,整体考量城市气候特别是风环境然后形成规划指引,同时挖掘城市适宜的通风潜力来促进污染物扩散,并通过长期评估不断优化调整风道布局,才能真正实现辅助治霾的积极作为。
风道规划建设是引导未来城市发展的前瞻性策略。国际上很多实践经验都证明了基于风环境考虑下,合理的城市规划设计能够缓解大规模开发建设及人口产业集聚引发的各类城市病。在人居环境备受重视的当下,城市规划实践过程中需要设立此类专项规划或专题研究,为城市发展提供科学系统的城市气候参考。
但这并不等同于,城市可以依靠风道来一举解决灰霾等污染问题。治霾是一项长期的艰巨任务,需要标本兼治。有效的治本措施主要是调整能源结构,控制污染源,而城市局地微气候的改善也有助于在漫长的治本过程中减少灰霾侵袭。同时,我国城市气候类型多样,地形地貌和城市形态等因素往往也差异较大,不同城市在开展风道规划的时候必需因地制宜,对于建成区与新建区的气候问题也需要区别对待,分开研究。针对具体城市,风道规划建设是不是合理,可以在多大程度上改善城市微气候,能否有效辅助治理灰霾,还存在很大的研究空间与实践距离。只是,面对复杂而且无法回避的问题,各种有意义的尝试都是值得鼓励的。
(姜鹏单位系国家发展改革委城市和小城镇改革发展中心规划院;徐颖单位系香港中文大学地理与资源管理学系;周利亚单位系温州市城市建设投资集团有限公司)
(本文原载于《中国战略新兴产业》杂志2016年第07期,经我号根据微信文章特性略加处理后发表。其中徐颖、周利亚系一览众山小-可持续城市与交通志愿者,姜鹏系一览众山小-可持续城市与交通的特约撰稿人。)
我们为本文提供的免费下载资料有:
1、《香港规划标准与准则》第十一章 城市设计指引-空气流通篇
2、香港规划署都市气候图及风环境评估标准-可行性研究报告》
3、《大型建筑物周围涡流和峡谷效应的行人风环境研究——以深圳为例》
4、
《德国城市气候地图发展及其规划引导作用衍化》
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