第三章城市氣候?qū)W

一、影響城市氣候的因素二、城市的輻射和日照三、城市的熱量城市熱島效應四、五、城市的降水及水分平衡六、城市的大氣污染及與城市氣候的關系七、城市氣候與城市規(guī)劃和城市建設

第三章城市氣候?qū)W一、影響城市氣候的因素城市除了受當?shù)鼐暥取⒋髿猸h(huán)流、海陸位置、地形等區(qū)域氣候因素的作用外,還受人類(生產(chǎn)與生活)活動中放出熱量及水汽的影響,因而形成有別于近郊區(qū)和鄉(xiāng)村的局地氣候。通常我們稱之為城市氣候。城市氣候所涉及的范圍主要包括三個部分:即城市覆蓋層、城市邊界層和市尾煙氣層。

第三章城市氣候?qū)W城市氣候所波及的范圍

第三章城市氣候?qū)W

在城市高強度的經(jīng)濟活動中,要消耗大量能源。據(jù)統(tǒng)計一個百萬人口的城市,每天要消耗煤3000t,石油2800t,天然氣2700t,同時排放出粉塵約150t,二氧化硫150t,一氧化碳450t,一氧化氮100t。當這些粉塵和有害氣體進入空氣后,會改變大氣的組成成分,影響城市空氣的透明度和輻射熱能收支,減弱能見度,為云霧提供豐富的凝結(jié)核,從多方面影響氣候。如果污染物超過大氣的自凈能力,還會造成城市大氣污染。

第三章城市氣候?qū)W由于城市居民的生活和生產(chǎn)活動,使城市比郊區(qū)增加了許多額外的熱量收入。這種人為的熱量在某些中高緯度城市可以接近或超過太陽輻射熱量。如在德國的漢堡每天從煤燃燒所產(chǎn)生的熱量為167Jcm2,而冬季地面從太陽直接輻射和天空輻射一天中所得到的熱量為175Jcm2。在莫斯科,人為熱竟超過太陽輻射熱的3倍,對城市增溫的影響十分顯著。

第三章城市氣候?qū)W此外由于城市供水、排水的方式和農(nóng)村不同,在燃燒和某些工業(yè)生產(chǎn)過程中還產(chǎn)生一定量的“人為水汽”進入大氣,致使城市中的水分平衡與農(nóng)村有明顯差異。

第三章城市氣候?qū)W

城市日照總時數(shù)和日照百分率小于鄉(xiāng)村1大氣污染物多,云霧多,透明度小;2熱島效應所引起的對流云經(jīng)常出現(xiàn)城市內(nèi)部日照地區(qū)差異明顯此為建筑物遮陰所致,主要取決于街道走向,及建筑群高度與街道寬度之比:H/D

北墻冬半年完全蔭蔽,夏半年一天兩次日照,但時間不長;南墻每天一次,但隨太陽赤緯增加而減少

第三章城市氣候?qū)W

3.3城市的熱量平衡與城市熱島效應熱量平衡人為熱的大量輸入:工業(yè)生產(chǎn)、家庭爐灶、空調(diào)制冷、機動車排放、冬季取暖等下墊面導熱率高出鄉(xiāng)村3倍,熱容量較鄉(xiāng)村大1/3倍,因而貯熱量大熱收入遠高于鄉(xiāng)村

第三章城市氣候?qū)W城市熱島效應城市熱島(urbanheatisland)—城市內(nèi)部氣溫比周圍郊區(qū)高的現(xiàn)象，城市氣候中最典型的特征之一，無論是在中高緯度或低緯度地區(qū)，這一現(xiàn)象均普遍存在。城市熱島效應可以從兩個方面來分析：同一時間城市和郊區(qū)氣溫的對比同一城市歷史發(fā)展過程中氣溫的前后對比城市熱島溫度剖面示意圖

第三章城市氣候?qū)W城市發(fā)展過程中氣溫的前后對比隨城市化發(fā)展,市區(qū)呈現(xiàn)出越來越暖的趨勢.如東京歷史時期氣溫逐年變化可分三個階段1920~1942年:氣溫變化趨勢逐年上升(城市發(fā)展)1942~1945年:氣溫變化趨勢逐年下降(值第二次世界大戰(zhàn)期間,東京城市受到大規(guī)模的破壞,城市熱島效應不存在)1945~1967年:氣溫變化趨勢逐年上升(戰(zhàn)后城市建設迅速恢復,氣溫又開始回升)

第三章城市氣候?qū)W城市熱島強度的變化周期性日變化:夜晚強,白晝午間弱。年變化:冬秋兩季比夏春兩季表現(xiàn)更明顯,可能歸因于冬季城市取暖耗能較多,釋放大量人為熱量。周變化:明顯受工休日周期影響,周末弱,周內(nèi)強蒙特利爾夏季熱島強度的日變化(無云無風天氣)逐時降溫率

T/t(C.h-1)熱島強度

Tu-r

(C)城市鄉(xiāng)村維也納城市和郊區(qū)氣溫差值的日變化

第三章城市氣候?qū)W非周期性（1）臨界風速：風速大則熱島效應小，超過臨界風速時則消失（2）云量：強熱島大多出現(xiàn)在無云的天氣狀態(tài)下

第三章城市氣候?qū)W北京地區(qū)熱島消失的臨界風速

第三章城市氣候?qū)W城市熱島強度的地區(qū)差異城市熱島強度與城市的布局形狀、城市地形等有密切關系。團塊狀緊湊布局，城中心增溫效應強。條形分散結(jié)構(gòu)，城中心增溫效應弱。盆地或凹地，由于風速小，熱島效應特別強，這里不僅抵消了冷空氣的下沉作用，反而成為最暖的熱島中心城市規(guī)模（面積、人口及其密度等）對熱島強度亦有影響

第三章城市氣候?qū)W上海市區(qū)公園同其附近街道的氣溫平均差值(℃)

第三章城市氣候?qū)W城市附近自然景觀以及城市內(nèi)部下墊面性質(zhì)亦對城市熱島強度起一定作用。無綠化的寬闊街道和廣場，到中午時劇烈增溫，在夜里又急劇冷卻，氣溫日振幅最大。林蔭道和有綠化的廣場白晝較涼爽，氣溫的日振幅較小。

第三章城市氣候?qū)W此時郊區(qū)因近地面層空氣流失需要補充，于是熱島中心上升的空氣又在一定高度上流回到郊區(qū)，在郊區(qū)下沉，形成一個緩慢的熱島環(huán)流(localheatislandcirculation)，又稱城市風系。在近地面部分風由郊區(qū)向城市輻合,稱為鄉(xiāng)村風(countrybreeze)。應該指出,向城市中心輻合的鄉(xiāng)村風,并不是很穩(wěn)定的,它往往具有間歇性或脈動性(周期性),即吹一段時間,要停一段時間。此脈動周期約為1.5~2.0h。這種脈動性在夜間特別明顯。

第三章城市氣候?qū)W城市發(fā)展對盛行風的影響隨著城市的發(fā)展，人口增多，建筑物的密度和高度增加，下墊面的粗糙度加大，因而有使城市年平均風速減小的趨勢。上海歷年風速(m/s)

第三章城市氣候?qū)W城市的平均風速比郊區(qū)小。城市與郊區(qū)風速的差值還因時、因風速而異:一般是白天差值大，晚上?。幌募敬?，冬季小。上海地區(qū)1980年年平均風速示意圖

第三章城市氣候?qū)W城市覆蓋層內(nèi)部風的局地差異從城市整體而言，其平均風速比同高度的開曠郊區(qū)小，但在城市覆蓋層內(nèi)部風的局地性差異很大。有些地方風速極微；而在特殊情況下，某些地點其風速亦可大于同時期同高度的郊區(qū)。造成城市覆蓋層內(nèi)部風速差異的主要原因是由于街道的走向、寬度、兩側(cè)建筑物的高度、形式和朝向不同,當風吹過城市中鱗次櫛比、參差不齊的建筑物時,因阻障效應產(chǎn)生不同的升降氣流、渦動和繞流等,使風的局地變化復雜化。

第三章城市氣候?qū)W城市覆蓋層內(nèi)部風的局地差異從城市整體而言，其平均風速比同高度的開曠郊區(qū)小，但在城市覆蓋層內(nèi)部風的局地性差異很大。有些地方風速極微；而在特殊情況下，某些地點其風速亦可大于同時期同高度的郊區(qū)。造成城市覆蓋層內(nèi)部風速差異的主要原因是由于街道的走向、寬度、兩側(cè)建筑物的高度、形式和朝向不同,當風吹過城市中鱗次櫛比、參差不齊的建筑物時,因阻障效應產(chǎn)生不同的升降氣流、渦動和繞流等,使風的局地變化復雜化。

第三章城市氣候?qū)W盛行風遇到不能穿透的建筑物時,在迎風面上一部分氣流上升越過屋頂,一部分氣流下沉降至地面,另一部分則繞過建筑物的周側(cè)向屋后流去。當盛行風向與街道平行時,由于狹管效應,風速會加大。如果風向與街道成一定角度則風受阻而速度減小。在街道中部風速要比人行道靠近建筑物的部分大些。如果以街道中心的風速算作100%的話,那么在迎風面的人行道風速為90%,背風面的人行道風速只有45%。人行道旁如果種植行道樹,樹葉茂盛時風速將再減低20%~30%;在公園的濃蔭中,風速更會削弱50%上下。3.5城市的濕度、降水及水分平衡城區(qū)年均絕對濕度和相對濕度比郊區(qū)低歐洲幾座城市年平均濕度的城鄉(xiāng)差異

維也納柏林特利爾科隆弗羅茨瓦夫慕尼黑

(20年平均)(14年平均)(2年平均)(3年平均)(9年平均)(4年平均)城鄉(xiāng)絕對濕度差(Pa)

-20-20-50 -40 -50 -25城鄉(xiāng)相對濕度差(%)-4-6-6 -6 -6 -5.5

第三章城市氣候?qū)W

城區(qū)比郊區(qū)霧多，能見度低城市多霧的原因，首先是因為人為造成的大氣污染，顆粒物質(zhì)為霧的形成提供了豐富的凝結(jié)核。城市中鱗次櫛比的建筑物群，增加了下墊面的粗糙度，減少了風速，為霧的形成提供了合適的風速條件。又由于城市熱島環(huán)流，郊區(qū)農(nóng)村帶來的水汽，使低空輻合上升凝結(jié)成霧的機率增大。

第三章城市氣候?qū)W3城市氣候?qū)W

城市的大霧阻礙交通，使航班停開，增加城市交通事故。大霧阻滯了空氣中污染物的稀釋與擴散，加重了大氣污染。城市霧還減弱了太陽輻射，不利于人類與其它生物的生活。

第三章城市氣候?qū)W

城市的降水與水分平衡1)城市水分收入項比郊區(qū)大城市水分收入比郊區(qū)大,首先在于城市中的降水量一般比郊區(qū)多,一般比郊區(qū)多5%~15%。形成城市降水較多的原因有三：第一,

城市熱島效應。城市由于有熱島效應,空氣層結(jié)不穩(wěn)定,有利于產(chǎn)生熱力對流,當城市中水汽充足時(城市中還有一定量的人為水汽和人工管道供應的水分),容易形成對流云和對流性降水。

第三章城市氣候?qū)W

第二,城市阻滯效應。城市因有高高低低的建筑物,其粗糙度比附近郊區(qū)平原大。它不僅能引起機械湍流,而且對移動滯緩的降水系統(tǒng)(如靜止鋒、靜止切變、緩進冷鋒等)有阻滯效應,使其移動速度減慢,在城區(qū)滯留時間加長,因而導致城區(qū)的降水強度增大,降水的時間延長。第三,城市凝結(jié)核效應。城市因生產(chǎn)和生活強度較大,空氣中塵粒及其它微粒比周圍地區(qū)多,為形成降水提供了豐富的凝結(jié)核。

第三章城市氣候?qū)W3城市氣候?qū)W

2)城市下墊面蒸散量和水分貯存量比郊區(qū)小城市由于地面一般經(jīng)人工鋪裝,植被覆蓋率低,不透水面積大,降雨后雨水滯留地面時間短,地面水分蒸發(fā)量及植物蒸騰量均小于郊區(qū)。根據(jù)在美國東北部一個小流域的觀測研究估算:當流域面積的25%為不透水區(qū)時,其年蒸騰量要減少19%;若不透水面積增加到50%,年蒸騰量減少38%;不透水面積增大到75%時,則年蒸騰量減少59%。

第三章城市氣候?qū)W

城市下墊面善于貯存熱量,卻不善于貯存水分。這自然是由于城市中建筑物密集,植被覆蓋率小,又有人工排水管道,降水后水分滲透并貯存在下墊面中極少的緣故。

第三章城市氣候?qū)W3)城市徑流量比郊區(qū)大,峰值出現(xiàn)時間早城市下墊面的水分收入量比郊區(qū)多,而向空氣的蒸散量和向下墊面內(nèi)部的滲透貯存量比郊區(qū)少,則其徑流量必然要比郊區(qū)大得多。城市在降雨后,徑流量急劇增高,很快出現(xiàn)峰值,然后又迅速降低,其徑流曲線非常陡峻,急升急降。郊區(qū)徑流曲線則平緩得多,其峰值比市區(qū)低,出現(xiàn)時間比市區(qū)遲,

緩升緩降。

第三章城市氣候?qū)W降雨后城市與郊區(qū)徑流曲線的圖式曲線下的面積

代表徑流總量3.6城市大氣污染與城市氣候的關系城市中大氣污染物和污染源污染源固定源：燃料燃燒、廢物焚化、工業(yè)生產(chǎn)流動源：汽車、火車、輪船、飛機等

第三章城市氣候?qū)W自然環(huán)境與城市環(huán)境比較:城市大氣污染源城市大氣中的主要污染物

分類 成分 煙塵,粉塵碳粒,飛灰,碳酸鈣,氧化鋅,氧化鋁硫化物二氧化硫,三氧化硫,硫酸,硫化氫,硫醇氮化物

一氧化氮,二氧化氮,氨等 氧化物臭氧,過氧化物,一氧化碳等 鹵化物氯,氟化氫,氯化氫等 有機化合物甲醛,有機酸,焦油,有機鹵化物,酮等

第三章城市氣候?qū)W

城市大氣污染與氣象條件對大氣污染物的稀釋和擴散作用1風和湍流的影響風對排入大氣中的污染物有顯著的輸送、沖淡、

稀釋和擴散作用。城市中嚴重的大氣污染現(xiàn)象都出現(xiàn)在風速小的時候,一般在風速2m/s或3m/s時

第三章城市氣候?qū)W大氣中污染物濃度與風速的關系3城市氣候?qū)W

風速與污染濃度的關系是比較復雜的,如其它條件相同,一般呈反比關系。但如果風速劇增,在煙囪的下風方向近地面層反而會出現(xiàn)較高的污染濃度。這是因為煙囪下風方向近地面空氣污染濃度不僅與風速有關,也與煙囪的有效高度有關。煙囪的有效高度：煙囪的實體高度與煙氣高度之和,也就是煙流中心線完全變成水平時的高度

第三章城市氣候?qū)W煙囪的有效高度3城市氣候?qū)W

煙囪有效高度越高,下風方向地面濃度也越小,但隨著風速增大煙氣離煙囪口以后的上升高度隨之降低,從而使煙囪有效高度也隨之降低,這樣使地面附近濃度增大。這個效果正好與風速對濃度影響效果相反。所以當風速增大到某一定值時,在煙囪附近的下風方向,就有可能出現(xiàn)最高的地表濃度。特別是當煙氣從煙囪口排出的速度小于風速時,煙氣就在煙囪背后發(fā)生渦流,在附近建筑物影響下,渦流卷入渦旋,急速降落地面。這種現(xiàn)象稱為下曳氣流(downdraft)。

第三章城市氣候?qū)W煙囪附近的下曳氣流

(使煙囪附近地面層空氣形成高濃度污染)

2

大氣穩(wěn)定度的影響大氣穩(wěn)定度():表示空氣是否安于原在的層次,是否易于發(fā)生垂直運動,即是否易于發(fā)生對流的量度。假定有一微團空氣受到對流沖擊力的作用產(chǎn)生上下移動后,如果該空氣微團減速,并有返回原來高度的趨勢,這時的氣層對于該空氣微團而言是穩(wěn)定的;

第三章城市氣候?qū)W

如果空氣微團一離開原位后,就逐漸加速運動,并有遠離起始高度的趨勢,這時的氣層對于該空氣微團而言是不穩(wěn)定的;如果空氣微團被推到某一高度后,既不加速也不減速,而是隨遇而安,這時的層,對于該空氣微團而言,它的穩(wěn)定度是中性的。大氣是否穩(wěn)定，通常用周圍空氣的“溫度直減率(γ)”與上升空氣微團的“干絕熱直減率(γd)”的對比來判斷

第三章城市氣候?qū)W

干絕熱直減率γd是每上升100m溫度降低1℃。而周圍空氣氣溫隨高度變化的直減率γ是多種多樣的：γ>γd:每隔100m高度氣溫降低很快,空氣層處于不穩(wěn)定狀態(tài)(不穩(wěn)定層結(jié))γ<γd:每隔100m高度氣溫降低很少,甚至隨高度而遞增,稱為“逆溫”,空氣層處于穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定層結(jié))γ=γd:每隔100m高度剛好是減低1℃,空氣層的穩(wěn)定度處于中性狀態(tài)(中性層結(jié))

第三章城市氣候?qū)W城市上空空氣層結(jié)對污染物擴散的影響

大氣穩(wěn)定度是影響污染物在大氣中擴散的極重要因素當大氣層結(jié)不穩(wěn)定時,熱力湍流發(fā)展旺盛,對流強烈,污染物容易擴散當大氣層結(jié)穩(wěn)定時,湍流受到抑制,污染物不易擴散稀釋。特別是當有逆溫層出現(xiàn)時,通常風力微弱甚或平靜無風,低空好象蒙上一個“蓋子”,使煙塵聚集地表,造成嚴重污染。

第三章城市氣候?qū)W從煙囪排出的煙流形狀看大氣穩(wěn)定度的影響：全層不穩(wěn)定(波浪型):晴午后;煙源附近污染全層中性(錐型):風力較大的夜間出現(xiàn)全層穩(wěn)定(扇型):晴,風小的夜或晨;易污染下層穩(wěn)定上層不穩(wěn)定(屋脊型,上揚型):日落后不久出現(xiàn);地面可免受污染下層不穩(wěn)定上層穩(wěn)定(熏煙型,漫煙型):日出后風力微弱時易出現(xiàn);下風處嚴重污染

第三章城市氣候?qū)W大氣穩(wěn)定度和煙型全層不穩(wěn)定(波浪型)全層中性(錐型)下層穩(wěn)定上層不穩(wěn)定(屋脊型)下層不穩(wěn)定上層穩(wěn)定(熏煙型)全層穩(wěn)定(扇型)環(huán)境層結(jié)線干絕熱線對大氣污染物的沖洗、凝聚和化學反應影響降水的淋洗作用:雨滴在下降過程中捕獲顆粒污染物,從而“清冼大氣”霧的凝聚作用:水汽與凝結(jié)核結(jié)合形成霧滴.高濃度的SO2污染常與濃霧相伴出現(xiàn)光化學反應作用:高溫與強光照下易發(fā)生,光化學煙霧呈淺藍色,其化學反應復雜

第三章城市氣候?qū)W城市大氣污染實況1城市大氣污染的地區(qū)差異不同城市對比雷克雅未克(Reykjavik,冰島首都):無煙城市,可謂天藍、地綠、水清、氣爽中國城市:屬煤煙型污染,北方城市比南方城市更甚,尤其是在冬天我國因能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主,因此各大城市大氣污染狀況基本上類似

第三章城市氣候?qū)W同一城市內(nèi)部不同區(qū)域大氣污染濃度分布不均勻:靠近工業(yè)區(qū)污染最為嚴重;靠近市中心的交通和商業(yè)區(qū)污染次之,也較嚴重;綠化區(qū)稍好些當市內(nèi)的污染區(qū)風速較小,低空又有逆溫層存在時,在市區(qū)上空往往形成一穹隆形的塵蓋。如果風速達到3.5m/s,就會使穹形塵蓋破壞,形成鳥羽狀塵蓋。在強污染源的排放下,如果低空層結(jié)穩(wěn)定,地面風能將城市羽狀塵蓋向下風方向擴展數(shù)百千米

第三章城市氣候?qū)W城市上空的塵蓋2城市大氣污染的類型及其日變化和年變化倫敦型：大氣污染源主要來自工業(yè)爐窯和民用爐灶,使用燃料為煤炭類,排出的主要污染物為煙塵、SO2、CO等。在冬季因取暖用的燃料較多,排放的煙塵量大,再加上冬季輻射逆溫頻率大,湍流弱,煙塵不易擴散,因此大氣中煙塵濃度冬季最高,春秋次之,夏季最小。日變化煙塵濃度以早晨8時左右為最大。

第三章城市氣候?qū)W洛杉磯型：大氣污染源主要來自汽車等交通工具。污染物為汽車尾氣排出的一次污染物

NOX、HXCX、CO和鉛塵等經(jīng)光化學變化產(chǎn)生的二次污染物光化學氧化劑PAN。濃度年變化:夏、秋季節(jié)(5月~9月)為最濃,冬季最淡。日變化:光化學煙霧只在白天出現(xiàn),以中午附近為最濃。夜晚無日照,因而不會有污染現(xiàn)象出現(xiàn)。

第三章城市氣候?qū)W城市大氣污染的影響1對城市氣候的影響 城市大氣污染與整個城市氣候是相互影響相互制約的。城市中的風、大氣穩(wěn)定度、天氣形勢、降水、霧、溫度和日照等影響和制約著城市大氣污染的濃度及其時空分布；而城市大氣污染又反過來影響城市的氣候。其中最突出的影響有以下幾方面：減少太陽入射輻射和日照時數(shù)增加城市煙霧頻率、減小能見度改變城市的熱狀況

第三章城市氣候?qū)W2 對城市居民健康的危害呼吸道疾病、致癌、心血管、消化道、神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)疾病等3對各種物品的腐蝕城市紀念性建筑物(30=500)、藝術品等4酸雨及其危害pH＜5.6；跨地區(qū)、跨國界；我國西南嚴重，以貴州、重慶、四川盆地較集中；北方較輕

第三章城市氣候?qū)W3.7城市氣候與城市規(guī)劃和城市建設1合理布局減輕居住區(qū)的大氣污染1914年德國學者Schmaess提出,在考慮城市布局時,工業(yè)區(qū)應布置在主導風向的下風方向,居住區(qū)在其上風方向,以減少居民受工廠煙塵的危害。該原則對歐洲各地比較適用。我國在上世紀50年代以來也一直沿用。然而我國屬季風氣候區(qū),該原則其實并不適用。

第三章城市氣候?qū)W

因為我國冬季風與夏季風一般是風頻相當,風向相反的,在冬季屬上風方向的區(qū)域夏季就會成為下風方向。此外,該原則對全年有兩個主導風向以及靜風頻率在50%以上的或各風向頻率相當?shù)牡貐^(qū),也都不適用朱瑞兆于1980年根據(jù)我國600多個氣象臺站1月、7月及年的風向頻率玫瑰圖進行相似形分類,將我國按風向大致劃分為4大類型區(qū):

第三章城市氣候?qū)W季風變化型:中國東半壁多屬之,盛行風向隨季節(jié)變化而轉(zhuǎn)變,冬季風向偏N,夏季偏S主導風向型:一年中不管什么季節(jié)都有相同的盛行風向,新疆-內(nèi)蒙(W),云貴(SW),青藏(W)無主導風向型:全年風向不定,各方位風向頻率相當,沒有一個較突出的盛行風向,寧夏-甘肅河西走廊-隴東-內(nèi)蒙阿拉善準靜止風型:全年靜風頻率在50%以上,年平均風速在1.0m/s以下的地區(qū),四川,西雙版納

第三章城市氣候?qū)W城市規(guī)劃風向分區(qū)圖(朱瑞兆,1980)季風變化型:中國東半壁多屬之,盛行風向隨季節(jié)變化而轉(zhuǎn)變,冬季風向偏N,夏季偏S例如南昌市,冬季盛行北風,風頻27%,加上東北偏北風,風頻為52%;夏季盛行西南風,風頻為19%,加上西南偏南風,風頻為36%,夾角為135~180,全年最小風頻方向為西北偏西,風頻為0.6%,工業(yè)企業(yè)應布置在這個方向,居住區(qū)應在東南偏東方向。

第三章城市氣候?qū)W南昌風向頻率玫瑰圖(于志熙,1992)主導風向型:一年中不管什么季節(jié)都有相同的盛行風向,新疆-內(nèi)蒙(W),云貴(SW),青藏(W)可將排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布置在常年主導風向的下風側(cè),居住區(qū)布置在主導風向上風側(cè)無主導風向型:全年風向不定,各方位風向頻率相當(<10%),沒有一個較突出的盛行風向,寧夏-甘肅河西走廊-隴東-內(nèi)蒙阿拉善這類區(qū)域在城市規(guī)劃布局時常用污染系數(shù)(煙污系數(shù),衛(wèi)生防護系數(shù))Cp來表示:

第三章城市氣候?qū)W準靜止風型:全年靜風頻率在50%以上,年平均風速在1.0m/s以下的地區(qū),四川,西雙版納。在規(guī)劃布局上,必須將向大氣排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布置在居住區(qū)的衛(wèi)生防護距離之外。一般說來,在風速不大,大氣較穩(wěn)定和地形較平坦的條件下,污染物質(zhì)最大著地濃度出現(xiàn)在煙囪煙體上升有效高度10~20倍之間,因此居民區(qū)應布在煙囪有效高度20倍距離之外的地區(qū)。

第三章城市氣候?qū)W考慮風對大氣污染影響作用的城鎮(zhèn)布局圖式

上面所指均是對平原地區(qū)而言。在地形復雜的山地、海濱或盆地地區(qū),情況較為特殊:在一山地的迎風區(qū),居民區(qū)與工廠區(qū)的安排按前述原則是適宜的(下頁圖左邊位置);但在背風區(qū)(下頁圖右邊位置),雖然居民區(qū)位于上風方向,然而因渦流作用,不但山下工廠的煙塵擴散困難,并且還會反卷至山坡,對居民區(qū)產(chǎn)生嚴重的污染,這樣的布局顯然不妥當

第三章城市氣候?qū)W地形對工廠區(qū)布局的影響沿海城市(如日本神戶,大阪,橫濱,中國的天津等)為了海運方便，往往將工業(yè)區(qū)設在海濱,生活區(qū)放在內(nèi)地。然而由于海濱地區(qū)有海陸風的影響，白天工業(yè)區(qū)的污染物會順著海風吹向內(nèi)地生活區(qū),從而造成污染。世界許多沿海城市均有過這樣的“經(jīng)歷”，一時成為空氣污染防治的難題。因而沿海地區(qū)城市功能分區(qū)應與海岸平行布局。

第三章城市氣候?qū)W海濱地區(qū)城市功能分區(qū)布局圖式在山嶺環(huán)抱的盆地城市,氣流不通暢,靜風日數(shù)多,又因熱力作用形成山谷風局地環(huán)流,在夜晚山風作用下,極易發(fā)生“地形逆溫”。這些氣象條件對污染物的擴散十分不利,在這種城市中不宜建立可能會嚴重污染環(huán)境的工業(yè)區(qū)。

第三章城市氣候?qū)W谷地晝夜空氣環(huán)流情況山風谷風2城市總體規(guī)劃與日照日照不僅可以殺菌抗病,促使人體生成維生素D,給寒冷的冬季室內(nèi)增加溫暖,而且更重要的是促進人們的精神爽快和精力充沛,對人們的健康狀況和工作效率起著有益的作用。原則:在城市總體規(guī)劃和小區(qū)規(guī)劃中,必須考慮日照的變化規(guī)律,根據(jù)日照標準,合理確定道路網(wǎng)的方位,寬度,建筑物的朝向,間距及建筑形體,綜合考慮通風,采光及調(diào)溫等,做出合理規(guī)劃設計。

第三章城市氣候?qū)W建筑日照間距—保證建筑物朝陽面有不過少日照持續(xù)時間而留有的建筑物與建筑物間的空地,以間距系數(shù)—日照間距與建筑物計算高度的比值,亦稱間距比,來表示。建筑日照標準—衡量建筑物日照效果的最低限度指標,因地理位置,氣候條件,生活習慣,居住衛(wèi)生要求和節(jié)約用地的不同而異。日照間距和日照標準兩者之間是相輔相成的關系:標準高,則相應的間距大;間距大則標準高。

第三章城市氣候?qū)W室內(nèi)日照時間指標(吉林省)

通常計算建筑日照標準的日子是以最不利的情況即冬至(12月22日)前后為準。這時北半球太陽高度角在一年中最低,晝最短,夜最長,只要這一天能達到建筑日照時間的要求,其它所有的時間都能滿足要求。但若以冬至為標準日,則要求建筑間距太大,同時使文化、衛(wèi)生和商業(yè)等設施的服務范圍增大。舉例說,如果北京在冬至日日照保證2h,其間距系數(shù)為1.89,在大寒日(1月22日)日照保證2h,其間距系數(shù)為1.64。

第三章城市氣候?qū)W北京日照時間和間距系數(shù)

第三章城市氣候?qū)W

建筑布局形式對日照的影響在建筑群體間安排通道,不僅有利于交通聯(lián)系和小區(qū)內(nèi)部通風,還可以大大地改善日照時間南北平行兩幢住宅樓日照示意

第三章城市氣候?qū)W房屋間缺口安排對街坊內(nèi)日照的影響高層塔式住宅不僅有加大建筑的南北進深，增加電梯服務戶數(shù)，減少過道面積等優(yōu)點，而且在充分保護采光日照條件下，可以大大縮小建筑物間距系數(shù)，以達到節(jié)約用地的目的。如北京20層60m高塔樓，南北排列距離只30m，冬至日后排每日仍有5h的日照。

第三章城市氣候?qū)W街道走向?qū)θ照盏挠绊懫珫|南或偏西南平行布置的居住建筑，較正南北向布置的居住建筑有利于日照。如北京正南北向的建筑，在冬至日后排見不到陽光，若將正南北朝向扭轉(zhuǎn)30時，可得到日照約5h。這樣雖造成夏季的部分東西曬之弊，但在冬半年卻能適當改善日照條件，適于高緯度地區(qū)。如果按間距系數(shù)1.8計算冬至日各種不同走向街道中的最多可照時間。

第三章城市氣候?qū)W各種不同走向的街道中冬至日的最多可照時間

在同樣走向的街道中,由于街道相對間距(L/H,L是街道寬度,

H是建筑物高度)不同,每天被兩側(cè)房屋遮擋太陽光線的時間長短不同,其可照時間也有很大差異。如以北緯32為例(下頁圖),隨著相對間距的增大,街道可照時間增加。但當相對間距增大到3(即L/H=3)以后趨于平緩,再后就很少增加了。同時街道可照時間夏季比冬季平均多1~2h。在城鎮(zhèn)街道規(guī)劃時,應適當考慮這些因素。

第三章城市氣候?qū)W在北緯32處南北走向街道中的

可照時間隨街道相對距離的變化3城市居住區(qū)的自然通風城市居住區(qū)自然通風,可以排出室內(nèi)的污濁氣體,有利于居住衛(wèi)生,