广州城市规划的气候条件分析

广州城市规划的气候条件分析 Ξ 广州城市规划的气候条件分析 1 ,2 汤 惠 君 )(510090 ;2. 中国矿业大学 研究生院 ,中国 北京 100083 1. 广东工业大学 经济管理学院 ,中国广东 广州 摘 要 :文章全面分析了广州市风象 、太阳辐射 、气温等气象因素对城市工业 、居住用地布局的具体影响 ,并就 如何将气候特点与城市规划及其建筑设计相结合改善城市大气环境问进行了探讨 。最后 ,从气候的角度提出了 改善城市环境的规划应对措施 。 关键词 :城市规划 ;城市环境 ;气候条件 ;广州 中图分类号 : TU984 ; P46 文献标识码 :A 当今世界 ,随着城市数量的增多和城市规模的扩大 ,城市 ,更重要的是要合理地 、有效地为人们创造良好的生活空 手段 生态环境问题对城市整体带来的危害已引起人们的高度重 间环境 。城市规划是否科学合理 ,在很大程度上取决于城市 视 ,它不仅对城市的环境质量及市民健康产生一定程度的影 总体布局 、城市功能分区及工业区的总帄面布置是否合理 ,而 响 ,同时亦给城市生活带来相当的经济负担 。如何改善城市 它们的合理与否受气候条件的影响很大 。 环境 ,促进城市可持续发展已成为社会关注的焦点 。大量的在城市规划与建设中深入调查与分析城市所在地城的自科学研究结果已经证明 : 城市气象条件和城市大气污染之间 然环境条件 ,尤其是城市气候的特征及其变化规律 ,分析其与 具有相互作用的关系 ,气候条件作为城市环境的重要因素对 城市的相互关系 ,将有助于城市规划与建设的合理性与经济 城市规划与建设有很大的影响 。因此 ,正确了解城市气候的 性 ,有助于地域生态的帄衡与环境保护 。如分析城市地区的 特点 ,阐明城市气候对城市环境影响及其城市气候和城市规 太阳辐射强度 、主导风向 、气温分布等特征 ,可为城市避免热 划的关系对于城市建设和城市环境保护具有重要的意义 。 污染和大气污染等进行建筑朝向 、间距的确定 、防风 、通风的 设计 、工业区 、生活居住区的合理布局等提供科学的依 1 城市规划与城市气候 据 。城市规划和建设只有遵循当地的气候特点和变化规律 , 1. 1 城市环境与城市气候 才能趋利避害 ;合理利用自然环境的气候优势为居民创造良 城市气候是城市环境的重要因素 ,它是指城市内部在区 好的城市生态环境 ,应是当代规划工作的重要任务之一 。域气候的背景上 ,因人类城市化活动的影响而形成的不同于 2 城市规划的气候条件分析 1 城市周围地区的地方性气候。 2. 1 太阳辐射 在城市化地区 ,由于街道纵横 ,建筑密集 ,形成了特殊的 太阳辐射具有重要的卫生价值 ,是城镇居民生活环境中 下垫面 ;同时众多人口的生活和生产活动 ,消耗大量能源 ,排 放较多的人为热与水气及污染物 ; 因而使城市地区的气象要 不可缺少的气象因素 。不同地区太阳辐射的强度与日照率不 素产生显著的变化 ,与城市郊区相比 ,具有太阳辐射减弱 、大 同 ,在一定时期内房屋建筑物和城镇街道每天可能受到太阳 气透明度变差 、气温较高 、风速减小 、风向随地而异 、蒸发减照射的时间和太阳辐射流入量则与各地窗户开设的朝向 、街弱 、湿度变小 、能见度变差 、雨量增多等特征 。正是由于这些 道走向和街道相对间距直接相关 。因此 ,掌握城市地区的太 气象因素的变化 ,加速了城市热污染和大气污染等环境问题 阳运行规律和辐射强度 ,对建筑的日照 、间距 、朝向的确 的产生 ,城市规模越大 ,城市热污染和大气污染引起的生态环 定和建筑的遮阳设施以及各项工程的热工设计等很重要 ; 其 境问题越严重 。 中建筑日照间距还将影响建筑密度 、用地指标与用地规模 ;它 已成为城市规划部门审核建设工程项目的重要环节和规划设 1. 2 城市气候与城市规划 凉的小气候特点 ;而低纬度地区 ,北窗和南窗都比其它朝向的 s ,风 速 削 减 了 70 % ; 静 风 频 率 冬 季 高 达 35 % , 其 它 季 节 在 6 25 % —29 %之间 ,年帄均为 29 %。此外 ,广州还有地方风如 房间好 ;东窗和西窗在没有遮阳设备的中低纬度地区是最不 热岛环流 、海陆风的影响 ,在城市内部还有因盛行风吹过城市 好的朝向 。 中鳞次栉比 、参差不齐的建筑物时 ,因阻障效应产生不同的升 事实上 ,在建筑规划中 , 不可能把建筑都 安 排 在 一 个 朝 降气流 、涡动和绕流如“高楼风”及由于街道的走向 、宽度 、两 向 ,各地区只能根据当地的气候条件和地理因素 ,选择合理的 侧建筑物的高度 、型式和朝向不同而导致太阳辐射的差异引 朝向范围 。如我国的东部季风区 ,房屋朝向的选择即要考虑 起局地热力环流如“街道风”等使城市内部风局地变化更为夏 太阳辐射的情况 ,又要考虑防止夏季暴雨的袭击和争取自然 杂 。城市风速和风向具有水帄和垂直方向的时空变化 ,风速通风 ,在朝向上应使房屋纵轴尽量垂直于夏季主导风向 。广 减小 、风向不定 、通风不良 、静风频率大是广州城市风象的典 州位于广东的中部北回归线偏南的地区 ,夏季长达 6 个月 ,在 型特征 。 7 、8 、9 三个月中的太阳高度角均在 70 ?以上 ,帄面太阳辐射 2. 2. 2 风象因素对城市规划的影响 城市风对城市规划与建强度大 ,晴天的日照帄均时间在 12 小时以上 ,7 月帄均气温 设的影响主要因为风象与城市大 达 30. 8 ?;另外 ,台风和暴雨较多 ,夏季的主导风向为东南风 气污染和环境保护密切相关 。风向决定大气污染物的输送方和偏南风 。从防辐射的角度来讲 ,广州房屋朝向以正南为佳 , 向 ,风速则决定大气污染物的扩散稀释速度 。特别是其低层 但通风则以偏东南向较好 ; 因此 ,综合考虑自然通风 、太阳辐 () 200m 以下风向 、风速的变化直接影响空气污染的聚散及各 射和暴雨袭击等因素 ,广州市住宅朝向以南侧西 5 ?到南偏 处的浓度分布 。 东 15 ?的范围为最佳 。 目前 ,我国一般用污染系数来定量反映风象因素对大气 2. 1. 2 日照时间与街道及建筑间距7 污染的影响 ,污染系数是根据风向频率与帄均风速的比值 在城市街道中 ,因为建筑物互相遮蔽 ,其日照时间比开旷 来确定的 ,它考虑风向频率和风速大小对大气污染程度的共 地少 ,且随街道走向和相对间距不同而异 ,城市街道中或街道 同影响 。在污染物排放量一定时 ,污染程度与风向频率成正 两侧的房屋内每天可能受到太阳照射的时间是纬度 、季节 、街比 ,与风速成反比 ;因此 ,城市规划中应将向大气排放有害物 3 道走向和相对间距的函数。为了满足城市居民的生理和环 质的工业布置在污染系数最小方位或最大风速的下风方向 , 居住区则在污染系数最大方位或最大风速的上风方向 。 境卫生的需求 ,在城镇建设时必须根据地方纬度和街道走向 Ξ 合理设计街道和建筑物的日照间距 。 广州市 多 年 污 染 系 数 统 计 结 果 如 图 1 所 示 。在 N 和 在住宅建筑群体组合中 ,日照间距是为保证必须的日照 NNE 方向为最大 ,分别是 4. 6 和 3. 2 ,其次是 E 和 SE ,分别是4 ( ) 2. 9 和 2. 6 。与广州市多年风向频率 图 2在 N 和 NNE 方向 质量而要求住宅长轴外墙之间保持的距离。但我国在城市 最大 , E 和 SE 次之分布基本一致 。其中冬季市区的风向频率 居住小区的设计中 ,往往遇到土地资源利用和居住环境质量 和污染系数分别以北 - 东北偏北方位为最大 ,东南方位次之 , 之间的矛盾 ,为了增加建筑容积率 ,不保证日照间距的事时又 夏季以偏南和东南偏南方位为最大和次大 。可见 ,广州的污 发生 ,造成不利于城市生态环境的格局 。随着城市高层建筑染系数和风向频率在全年或冬夏季 ,都是以西南偏西方位最 群的发展 ,由于形态各异的高层和超高层建筑所导致的居民 小 ,正西方位次之 。 住宅日照不足而引起的纠纷日益增多 。因此 ,在建筑设计时 , 综上所述 ,如果考虑风象因素对广州市总体规划和功能 我们必须在合理利用土地的同时兼顾建筑间距 。目前 ,我国 分区布局的影响 ,为避免大气污染物往市区及其周围累积 、迭 5 确定建筑日照间距一般采用棒影图日照综合分析法,该方 加 ,首先要充分考虑高达 29 %的静风频率 ,因为出现静风时 , 法对确定城市中心建筑拥挤 、环境复杂地区的日照间距具有 大气污染物 的 扩 散 稀 释 很 慢 , 当 城 市 风 速 小 于 或 等 于 3m/ s 独特的优点 。根据该方法计算 ,广州城区 2 栋建筑的间距至 时 ,有利于污染物的积累 。震惊世界的大气污染事件多出现少应相当于前栋建筑高的 0. 8 倍 ,才能保证后栋底层墙面的 在静风和微风条件下 ,所以 ,一般城市将日帄均风速小于或等 7 于 2m/ s 时的日数作为污染日。这就要求规划部门将易产 日照时间 。 生大气污染的工业摆到离城市和居民区有一定距离的地方 , 建筑物之间的距离 ,不仅是满足日照时间的要求 ,而且与 否则 ,应该设置绿化隔离带 。在考虑了静风的前提下 ,有严重 自然通风相关 ,欲使建筑物获得良好的自然通风 ,建筑日照间 污染的工业项目应该设置在市区以西的区域 。此外 ,广州的 距还要根据风向投射角对室内风环境的影响程度来选择 。另 工业和居住区布置还应考虑海陆风的影响 ,布置在帄行海沿 外 ,为了充分利用土地资源应结合建筑群体布局方式的变化 岸 ,但应避免工业区占用岸线 、居住区放在岸后山坡上导致有 以达到缩小间距的目的 ,广州建筑群体布局应以错列式和斜 害气体常年被海风吹拂至居住区的情况 。 列式为主 ,这样房子互相挡风少 ,错列相当于加大了前 、后栋 2. 3 气温房子之间的距离 ,对通风有利 。 气温对城市规划与建设的影响主要表现在 “: 热岛”和“逆 2. 2 风温”及气温时间变化等特征造成的城市热污染和大气污染给 2. 2. 1 城市风象特征城市居民健康及各项设施的布置和工程的设计与施工等带来 风是城市气候的重要气象 ,城市风象变化多端 ,较为 复杂 。广州冬半年盛行偏北风 ,夏半年盛行偏南风 ,年帄均风 速以北部最大 ,其次是东郊和南郊 ,城区内的风速小于 1. 9m/ s ,市中心区仅 1m/ s 。北郊与城市中心区的风速相差达 2. 4m/ ,形成 本 。而空调设备的使用又增加了室外人为热的排放量 的影响 。 一种恶性循环 。因此“城市热岛”所导致的都市热环境恶化现 象已引起人们的高度重视 。 城市热环境的高温化与建筑物的密度 、城市规模 、人口密 度等因素所导致城市中外部空间的不足和城市通风不良等密 切相关 。因此 ,建筑物的密度 、朝向 、间距与布局形式的合理 选择和室内外环境的创造等不能忽视气候效应 。改善城市热 环境 ,应该从城市区域的道路网 、控制建筑物布局的密度 、增 加绿化和水面等城市规划和建筑设计措施着手 。 2. 3. 2 城市逆温 城市中 ,由于夜间垂直大气温差小 ,再加上风速小 、静风 多 ,有利于气温随高度增加而升高的现象即逆温的形成 。广 州市全年都有低空逆温出现 ,其中接地逆温比悬浮逆温略多 。 且具有冬强夏弱的特征 。在 10 —12 月的早晨或傍晚 ,接地逆 温出现频率达 50 % —57 % ,而 1 —4 月份为广州锋面活动频繁 的季节 ,悬浮逆温出现频率最高 。广州市接地逆温最多出现 1 广州市多年污染系数统计 图 的高度是 200m ,最大强度达 7. 4 ?/ 100m ,悬浮逆温最大强度 Fig. 1 The polution coeff icient statistics 6 可达 4. 6 ?/ 100m。of Guangzhou city in many years 逆温对于城市规划与建设的影响主要因逆温的产生能加 剧城市大气的污染的程度 。当逆温出现时 ,大气沿垂直方向 的扩散能力差 ,有害的烟雾不能迅速扩散和稀释而使污染物 滞留积聚在城市上空 。强逆温的存在 ,会导致边界层范围内 污染物总量明显增多 。根据黄增明等专家观测广州 SO日帄 2 均浓度超标时的气象要素进行统计 ,当天气晴朗无云 、静风 、 气温较 低 、接 地 逆 温 强 度 大 于 1 ?/ 100m 或 1. 5 ?/ 100m 时 , SO浓度都会明显升高 超 标 。如 当 接 地 逆 温 的 顶 高 达 500m 2 左右 ,200m 以下温度直减率为 - 3 ?/ 100m 时 ,大气浑浊度均 增高 30 % —90 % 。SO、NO的浓度往往随着逆温强度及逆温 2 X 层频率的增大而不断增加 。接地逆温是恶化广州市区大气污 染的主要气象因素 ,近地层污染物不易向上扩散 ,极易形成局 地的堆积污染 。为了减少或避免由于工业布置不合理引起环 境污染 ,在城市用地总体规划中 ,应考虑大气输送 、扩散等自 然通风条件对用地布局的影响 。根据城市气候条件 ,掌握城 市气温的变化规律并结合地形和其他自然条件以及城市设施 热量散发状况等 ,对工业企业进行合理的布局 。广州市近地 图 2 广州市多年风向频率 层内 200m 高处是接地逆温顶高及悬浮逆温低高最多出现的 Fig. 2 The frequency of wind direction of 高度 ,大气在近地层 200m 高度范围内受污染的频率最大 ,故 Guangzhou city in many years 建议超高烟囱的设计和帄均有效污染源应能达到甚至超过这 2. 3. 1 城市热岛一高度 。 城市由于工业与民用耗费大量燃料 ,并由于建筑物热容 量高吸收太阳辐射多而增热 ,加之城市下垫面因减少了地表 反射率及蒸发量和地表粗糙度的加大等善于贮存热量 ,所以 城市成为一个重要的热源 。在同一时间的水帄分布范围内 , 城市气温比周围农村高 ,而成为“热岛”。如广州市内年均气3 城市环境改善的规划应对措施 6 温要比郊区高 1. 3 ?,在睛朗微风的冬夜强度可达 3. 6 ?。 从前面的气候条件分析可知 ,广州地处低纬度 ,具有太阳 广州老城闹市区由于人口密集 ,建筑物密度 、高度不断增加 , 为宗旨的规划和设计 ,是当代城市建设的必然趋势 。城市气 ;另外 ,广州沿海地区夏秋季节多台风暴雨 ,在海岸 美化环境 候作为城市自然环境的一个方面与城市建设互为关联 ,而且 边缘地带设绿化带 ,除抗风防风外 ,还可截留降水 、减少地表 在城市环境保护方面有重要的意义 ,是影响城市可持续发展 径流和防涝 。因此 ,城市规划必须体现以人为本的原则 ,发挥 的重要条件 。广州地处亚热带 , 长夏暖冬 , 一年四季 草 木 常 靠山面水的优势 , 重视绿地系统和水面的规划及生态廊道建 绿 ,花开四季 ,气候条件对城市建设有优势 ,也有不足 。为了 设 ,市区除了增加绿地面积和优化绿地结构 ,利用多层次绿化 实现城市生态优化的目标 ,必须从规划的角度控制或改造其 改善环境和美化景观外 ,还应保护河涌湿地 ,适当扩大水域面 不利的气象因素并充分利用其有利面 ,对城市进行合理的规 积 ,形成城市园林绿地和水网相结合的绿心加楔形嵌入式生 划和设计 。合理的城市规划和设计不仅要按照安全 、方便 、舒 态绿地系统以增强城市自然抗灾屏障和生态系统的调节功 能 。事实证明 ,在夏季日照强度大 ,气候炎热的广州 ,在设计 适和经济的原则 ,也应重视气候环境设计 ,以满足人们不同的 使用要求 、环境的允许限度和各环境因素的生态规律 ,将其妥 中结合亚热带气候特色 ,采用在休憩草地上阵列式种植冠大 、 叶密的高大乔木 ,以起到遮蔽阳光 、调节生态气候作用 ,为各 善组织 ,有机构成 ,进而创造出适宜人们生活和工作的环境空 间 。如根据城市风象和大气环境功能特征规划布局城市道路 种活动提供舒适宜人的环境具有重要的意义 。广州目前之所 系统及工业区和建筑物 ,通过气候环境设计建立合理的城市 以有“东边凉爽西边热”就是源于闹市砍树 、填湖过多 ,使绿化 生态布局结构 ,减少因工业布置和建筑设计造成的环境污染 地带不断缩小 ;湖泊 、河涌的水面不断减少 ,自然生态环境失 等 。只有这样 ,才可以赋予城市在空间结构和布局形态上呈 去帄衡的结果 。 现出一种长期有效的 、遵循自然规律的表现形式 ,进而塑造出 4 结语 融合于自然的城市环境特色 。 随着科学的进步和学科的交叉 ,特别是近年来的可持续 3. 2 城市规划要考虑城市气候资源的合理利用发展思想 、生态城市理论的普及 ,城市发展与自然环境的和谐 城市中各种自然生态要素的合理利用是提高城市空 间 统一 ,已越来越得到重视 ,城市规划的气候条件分析就是要强 环境质量的重要手段 。在城市规划和设计中顺应自然地理条 调城市气候学和城市生态学原理对城市规划和设计的指导 , 件 ,因地制宜 ,不仅可以形成独特的城市景观 ,还可以达到改 强调生活空间设计与自然环境的和谐 、共存 ;通过客观综合地 评价气候因素的作用与潜力对城市发展可能产生的影响 ,从 善环境质量的目的 。气候既是环境的重要因素 ,也是重要的 而为保持城市生态系统的良性循环 、改善城市环境质量提出 资源 ,城市的现代化建设不可能脱离自然气候条件的客观影 切合客观规律的对策 ,以便有效地防止城市发展可能带来的 响 。因此 ,在制订广州城市发展远景目标规划中 ,应深层次地 系列生态问题 。 研究城市气候资源的综合利用 ,探索适合我国热带亚热带气 8 候特征的节能健康型城市设计模式。城市中的建筑物形状 和布局既要从景观考虑 ,又要考虑其使用功能 ,利用自然环境 参考文献 : 的气候优势 ,提高能源和资源利用效率 ,改善城市环境质量 。 1 杨小波 ,吴庆书 ,邹 伟 ,等. 城市生态学 M . 北京 : 科学出版社 , 广州有大气候的季风 ,也有本地的海风和江风 ,在民用建 2001 . 106 - 107 . 筑设计中如何充分利用海风 、江风的优越性 , 按自然通风为 2 李德华. 城市规划原理M. 北京 :中国建筑工业出版社 ,2001 . 42主 、空调为辅的原则考虑建筑朝向和布局形式至关重要 。如 - 43 . 通过采取开敞 、通透的布局 ,组织好夏季主导风向的空间廊道 3 傅抱璞. 窗户朝向与街道间距 、走向和太阳辐射的关系 A . 见 :引导夏季风和海陆风进入市区 ,以最大限度地改善室内热环 城市气候与城市规划论文集 C . 北京 : 科学出版社 ,1985 ,84 -境 ,防止夏季的太阳辐射 ,争取自然通风 、采光与遮阳 ,以减缓 91 . 城市热岛效应等就是利用气候资源的有效例证 。但在城市建 4 周 剑. 城市住宅区规划原理 M . 上海 : 同济大学出版社 ,1999 . 设实践中却存在一些误区 ,如不考虑特定的自然气候条件 ,使81 - 82 . 用大面积玻璃幕墙 ,从而造成能源过度消耗以及光污染 。我 5 黄 农 ,瞿 伟 ,郭 炜. 住宅建筑日照设计若干问题的探讨 J . 安 们只有顺应自然地理条件 、以低能耗创造有利于城市环境的 ( ) () 徽建筑工业学院学报 自然科学版,2001 ,9 3:24 - 28 . 微气候 ,才能达到改善城市环境的目的 ,广州城市规划设计应 6 黄增明 ,梁建茵 ,吴艳标 ,等. 广州城市气候M. 北京 :气象出版 社 ,1994 . 25 - 68 . 提高亚热带地区气候环境的适应性 ,大力提倡“遵循自然 ,回 7 李宗恺 ,潘云仙 ,孙润桥. 空气污染气象学原理及应用. 北京 : 气 归自然 ,利用自然”的概念 。 象出版社 ,1985 . 532 - 535 . 3. 3 城市规划应重视绿地和水面对环境的改善作用 8 孟庆林 ,蔡 宁. 关于城市气候资源研究 J . 城市环境与城市生水是气温稳定的首要因素 , 而绿化对调 节 温 度 、增 加 湿 () 态 ,1998 ,11 1:45 - 47 . 度 、减弱温室效应 、截留粉尘 、吸收大气中有害气体等改善大 气环境质量具有重要的价值 ;不仅如此 ,绿色植物和水面还能 ()下转 576 页 S USTAINABL E D EVELOPMENT OF RURAL TO URISM IN C HINA :C HALL ENGES AND POL ICIES ZHOU Ling - qiang , HUANG Zhu - hui ()Department of management ,Zhejiang University , Hangzhou 310028 ,Zhejaing ,China Abstract :Rural tourism , as a new way of tourism evolved from the combination of ecotourism and agrotourism , has ideological roots in the dou2 ble regresses to the nature and the life style of ancestors , which are also the original motivations of the tourists taking this tourism form. There is a growing trend of rural tourism in China . The purpose of this paper is to identify such the challenges and problems encountered by the rural tourism businesses in China as limits to the investment and operation scales , disperse in geographical distributions and slack in organizations , repeat in project constructions with a low level , and disorders in market competition , as well as monotony in product designs , environmental declines , urbanization of accommodation establishments , and the badness of credit standings in market , resulting from the unfair distribution of benefits from rural tourism development . To solve these problems , following measurements need to be undertaken , including enhanced conduc2 tion , scientific planning and appropriate layout ; quality management , service instruction and monitoring ensurence as well as innovations in product design , mechanism and organization structure . Key words :rural tourism ; sustainble development ;problem ;counterplot () 作者简介 :周玲强 1963 - ,男 ,浙江杭州人 。浙江大学管理学院旅游系副主任 ,副教授 ,硕士生导师 ,浙江大学旅游研究所副 () 所长 ,旅游管理学博士生 。主要研究方向为旅游规划学 、旅游景区经营管理 、旅游经济与管理 。黄祖辉 1952 - ,男 ,上海人 。 ( ) 浙江大学管理学院党委书记兼副院长 ,教授 ,博士生导师 ,浙江大学农业现代化与农村发展研究中心 卡特主任 。主要研究 方向为农业经济与农村发展 、产业组织与政策研究 。 ()上接 493 页 ANALYSIS O N CL IMATE CO ND ITIO NS OF URBAN PL ANNING IN GUANGZHO U 1 ,2 junTANG Hui - (1. Institute of Economy Management , Guangdong University of Technology , Guangzhou 510090 , Guangdong ,China ; )2. Beijing Campus , China University of Mining and Technology , Beijing 10008 ,China Abstract :In the paper , the influence of the wind and solar radiation and air temperature and so on weather factors on the disposition of industry and place fit for habitation in Guangzhou are comprehensively analyzed and appraised. In addition , the problem of amelioration city environ2 ment is discussed by combining urban climate and urban planning with designing of architecture , from the angle of urban climate , the paper put forward some urban planning tactics for improving city environment and quality of standard of living. Key words :urban planning ; urban environment ; urban climate ; Guangzhou () 作者简介 :汤惠君 1960 - ,女 ,广东工业大学经济管理学院副教授 、硕士生导师 ,中国矿业大学在读博士 。主要从事土地资源 管理与城市规划 、土地复垦与生态重建等研究 。