基于烏魯木齊基礎(chǔ)氣象資料分析的城市規(guī)劃有關(guān)問題探討

吳梅劉卉湯萬龍何亞平

（1新疆建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆烏魯木齊 8300262新疆氣象局氣象信息中心 新疆烏魯木齊 830002）

保持人與自然和諧共存的城市環(huán)境是城市規(guī)劃工作的基本原則。城市氣候是影響城市環(huán)境的重要因素，與城市工程建設(shè)活動(dòng)、城市居民日常生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，研究一個(gè)城市的氣候特征需要借助當(dāng)?shù)貧庀笾鞴軝C(jī)構(gòu)提供的氣象資料。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)《城市規(guī)劃基礎(chǔ)資料搜集規(guī)范》的公告中明確指出：城市總體規(guī)劃的基礎(chǔ)資料搜集包括風(fēng)玫瑰圖、四季主導(dǎo)風(fēng)向、平均風(fēng)速、最大風(fēng)速、太陽輻射、年均降水量等氣象資料。

本文在對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)氣象信息中心提供的烏魯木齊市1981年~2010年近30年的基礎(chǔ)氣象資料進(jìn)行整理的基礎(chǔ)上，分析了烏魯木齊市風(fēng)向、太陽輻射、氣溫分布、降水等氣象要素的基本特征及其對(duì)烏魯木齊城市規(guī)劃的影響，從而便于利用和分析氣象資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理規(guī)劃布局，避免產(chǎn)生潛在的城市環(huán)境問題。

1 風(fēng)向資料對(duì)于烏魯木齊城市規(guī)劃的影響分析

烏魯木齊市位于亞歐大陸腹地，地處北天山北麓、準(zhǔn)格爾盆地南緣，屬中溫帶半干旱區(qū)，具有典型的大陸性氣候特征。烏魯木齊市區(qū)東、西、南三面環(huán)山，地勢(shì)東南高、西北低，形成一個(gè)狹長葫蘆狀的河谷盆地。市區(qū)主要集中在最不利于污染物擴(kuò)散的低洼盆地底部，由于冬季采暖期較長，如果出現(xiàn)不利于污染物稀釋擴(kuò)散的風(fēng)向、風(fēng)速氣象條件，極易造成大氣污染。

1.1 烏魯木齊城市風(fēng)向特征

從烏魯木齊市1981年～2010年近30年的氣象統(tǒng)計(jì)資料（圖1、圖2）來看，市區(qū)近30年來地面盛行風(fēng)向?yàn)镹風(fēng)（風(fēng)向頻率11%）和NW風(fēng)(10%)，其次是NNW風(fēng)(9%)，全年靜風(fēng)（11%）頻率很高。市區(qū)冬季盛行NE風(fēng)（14%），靜風(fēng)頻率達(dá)19%；夏季盛行NW風(fēng)（14%）、N風(fēng)(11%)和NNW風(fēng)(11%)，靜風(fēng)頻率為6%。

圖1 烏魯木齊市1981-2010年各風(fēng)向頻率分布

圖2 烏魯木齊市1981-2010年冬季、夏季各風(fēng)向頻率分布

特殊的地理地形條件加上冬季漫長的采暖期，導(dǎo)致烏魯木齊冬季污染嚴(yán)重,極端污染天氣時(shí)有發(fā)生。據(jù)資料顯示2006年1月SO2月均濃度高達(dá)0.370mg/m3,超過國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的5.17倍[1]。2001~2006年烏魯木齊市非采暖季的環(huán)境質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),而采暖季(1、2、3、11、12月)則明顯超出三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2]。可吸入顆粒物2004-2010年1、2、3、11、和12月均超過國家規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其余各月均達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[3]。針對(duì)上述情況本次重點(diǎn)分析了烏魯木齊市近30年的12、1、2月各風(fēng)向頻率分布（見圖3）。

圖3 烏魯木齊市1981-2010年12月、1月、2月各風(fēng)向頻率分布

從圖3可以看出烏魯木齊市12、1、2月主要風(fēng)向?yàn)镹E風(fēng)，風(fēng)向頻率分別為13%、13%、15%，月平均風(fēng)速分別為1.6、1.6、1.8；其次是ENE風(fēng)，風(fēng)向頻率分別為8%、9%、10%；靜風(fēng)頻率非常高，分別為21%、20%、16%。

1.2 風(fēng)向特征下城市規(guī)劃工作應(yīng)注意的問題

從上述特征可以看出烏魯木齊市冬季平均風(fēng)速小，靜風(fēng)頻率高，最大風(fēng)頻方向?yàn)镹W、N、NE,最小風(fēng)頻方向?yàn)閃SW、W。當(dāng)前烏魯木齊市鋼鐵、冶金、石油化工等重要排放源分布在城市的東北郊和西北郊，恰恰不利于污染物的稀釋擴(kuò)散。城市規(guī)劃時(shí)應(yīng)將向大氣排放有害物質(zhì)的工業(yè)企業(yè)布局在WSW、W的方位上，居住區(qū)應(yīng)布局在最大風(fēng)頻NW～NE的上風(fēng)向。烏魯木齊市冬季靜風(fēng)頻率很高，對(duì)大氣污染物的稀釋擴(kuò)散極為不利，城市規(guī)劃應(yīng)盡可能加大產(chǎn)生大氣污染物的工業(yè)區(qū)與居民區(qū)的衛(wèi)生防護(hù)距離，靜風(fēng)時(shí)減少對(duì)城市及居民造成的污染。此外城區(qū)規(guī)劃要加強(qiáng)“城市通風(fēng)道”的建設(shè)以利于市區(qū)污染物的稀釋和排出。

2 大氣穩(wěn)定度對(duì)于烏魯木齊城市規(guī)劃的影響分析

與城市氣候相關(guān)的另一個(gè)主要?dú)庀笠厥谴髿夥€(wěn)定度，它是影響污染物在大氣中擴(kuò)散的重要因素。大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)逆溫層，它會(huì)阻礙空氣的上下對(duì)流，煙囪排出的各種污染物質(zhì)，不易擴(kuò)散大量的積聚起來，隨著時(shí)間的延長，局部地區(qū)大氣污染物的濃度逐漸增大，給地面造成嚴(yán)重污染。

2.1 烏魯木齊市大氣穩(wěn)定度特征

參考以往研究資料發(fā)現(xiàn)烏魯木齊市最為顯著的特征是一年四季都存在逆溫，11月至次年2月07時(shí)逆溫出現(xiàn)頻率高達(dá)87%～92%,1月逆溫頻率高達(dá)92.9%[4]。全年中冬季貼地逆溫層和脫地逆溫層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于夏季，冬季逆溫層的厚度最厚、底高和頂高最低，平均逆溫強(qiáng)度比蘭州、長春、貴陽、北京城區(qū)偏強(qiáng)[5]。楊靜等人對(duì)1979年～2008年烏魯木齊近30年的大氣混合層高度的月、日變化統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，12月至翌年2月混合層高度降至不足400m，1月最低為348m。混合層高度的日變化中，冬季02時(shí)混合層高度最低為290m，為全年的最低值[6]。混合層高度越低，大氣的垂向平均稀釋能力差，越不利于污染物垂直方向的擴(kuò)散。

2.2 應(yīng)對(duì)措施

城市規(guī)劃工作中要高度重視產(chǎn)生污染物的工業(yè)企業(yè)布局，烏魯木齊市大多數(shù)中小型企業(yè)工廠的煙源不高，遇到逆溫層頻率高、持續(xù)時(shí)間長的不利氣象條件，煙氣只能向下擴(kuò)散，極易造成熏煙型污染。大型污染企業(yè)應(yīng)注意超高煙囪的設(shè)計(jì)使高架污染源的煙云擴(kuò)散能達(dá)到甚至超過逆溫層底部高度。以往城市規(guī)劃工作中，對(duì)大氣穩(wěn)定度的氣象資料不做要求，但是這是一個(gè)重要參數(shù)，今后應(yīng)注意收集該資料。

3 太陽輻射對(duì)于烏魯木齊城市規(guī)劃的影響分析

3.1 烏魯木齊市太陽輻射基本特征

根據(jù)對(duì)烏魯木齊市1981年～2010年30年日照及氣溫資料分析，烏魯木齊市全年日照時(shí)數(shù)2570.7h，全年日照百分率為58%，冬季日照時(shí)數(shù)308.5h，冬季日照百分率35%，累年最冷月平均溫度為-15.9℃（1月），年平均氣溫7.3℃。冬季嚴(yán)寒漫長，供暖期自每年10月15日至翌年4月15日，長達(dá)6個(gè)月。

3.2 太陽輻射與建筑物朝向

烏魯木齊市冬季日照百分率較低，合理的建筑朝向布局對(duì)于爭(zhēng)取更多陽光，提高建筑室溫和建筑節(jié)能，十分重要。建筑朝向布局時(shí)，考慮到冬季盛行的東北風(fēng)向，從防輻射的角度來講，房屋朝向以正南為佳，但通風(fēng)則以偏西北或北向較好；因此，綜合考慮自然通風(fēng)、太陽輻射等因素，烏魯木齊市住宅朝向以南偏東40°到南偏西30°的范圍為最佳，適宜朝向是東南、東、西，不利朝向是北、西北。

3.3 建筑節(jié)能應(yīng)對(duì)措施

考察烏魯木齊現(xiàn)有居住建筑設(shè)計(jì)情況，前幾年普遍存在的封閉陽臺(tái)三面連續(xù)通長玻璃窗的現(xiàn)象已逐步在減少。新建住宅的陽臺(tái)開窗面積，外墻保溫措施和塑鋼窗體材料，均能符合國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。建議在冬季太陽高度角相對(duì)較小的情況下，加之近年逐步普及的地暖供暖方式，適當(dāng)降低窗臺(tái)高度，冬季可以引入更多陽光入室，增加室內(nèi)溫度。

4 降水特征對(duì)于烏魯木齊城市規(guī)劃影響分析

4.1 烏魯木齊市降水特征

烏魯木齊區(qū)域降水量少、蒸發(fā)量大。年平均總降水量298.5mm，年平均降雨量271.4mm（4月～10月）。年平均積雪72.5mm，積雪日數(shù)每年10月14日至次年4月22日，積雪初終期間日數(shù)為190.4天。水資源是內(nèi)陸干旱區(qū)的烏魯木齊最寶貴的資源，降水量少直接影響了水資源的補(bǔ)給變化。2011年烏魯木齊市常住人口達(dá)311萬人，人均水資源量僅為300余立方米，低于聯(lián)合國規(guī)定人均500m3的極度缺水標(biāo)準(zhǔn)，屬資源性極度缺水型城市。

4.2 應(yīng)對(duì)措施

城市規(guī)劃時(shí)可將雨(雪)水資源視為第二水源，大型建筑物如大型小區(qū)、體育場(chǎng)館、大廈、機(jī)關(guān)大樓等場(chǎng)所可建大容積的地下水池來儲(chǔ)存雨水，蓄集的雨水可用于綠化灌溉、沖洗廁所、應(yīng)急和消防用水；大學(xué)、工業(yè)、商業(yè)和大型居民小區(qū)，均要建立雨水收集利用系統(tǒng)。和平渠、水磨河、頭屯河、八道灣河、堿泉溝等河道應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃治理，便于雨(雪)水入渠、還可形成景觀水面，加速城市空氣對(duì)流。人行道、自行車道、步行街、居民區(qū)和公園等受壓小的地方，采用透水性能和滲水性能材料的面層鋪裝，促使降水充分下滲，補(bǔ)充地下水資源。

5 結(jié)語

5.1 烏魯木齊市現(xiàn)有的鋼鐵、冶金、石油化工等重要排放源分布在城市最大風(fēng)頻NW～NE東北郊和西北郊的上風(fēng)向，會(huì)對(duì)下風(fēng)區(qū)域帶來嚴(yán)重污染。城市規(guī)劃調(diào)整時(shí)應(yīng)盡可能加大工業(yè)區(qū)與居民區(qū)的衛(wèi)生防護(hù)距離，綠地隔離帶樹冠應(yīng)疏密適度，下部通風(fēng)適當(dāng)，靠近污染源部分則應(yīng)結(jié)構(gòu)緊密，迫使進(jìn)入林帶的氣流向上抬升，穿越林冠，達(dá)到良好的凈化效果。

5.2 烏魯木齊中心城區(qū)污染源點(diǎn)多，人口密度大，城區(qū)規(guī)劃要加強(qiáng)“城市通風(fēng)道”的建設(shè)，不能以建筑優(yōu)先為原則，城市綠地建設(shè)不能單獨(dú)提倡綠量指標(biāo)，綠地不能僅作為房前屋后建筑之間的點(diǎn)綴，城市綠地系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，城鄉(xiāng)邊緣地帶設(shè)置永久性的環(huán)城綠帶,創(chuàng)造郊區(qū)至城市通風(fēng)道良好的導(dǎo)入口，加大城市局地環(huán)流，打破大氣靜止?fàn)顟B(tài)，促使污染物質(zhì)稀釋擴(kuò)散，減輕大氣污染程度。

5.3 利用完備的地方氣象資料，科學(xué)合理的城市規(guī)劃、先進(jìn)的建筑節(jié)能技術(shù)和環(huán)境保護(hù)措施可有效控制溫室氣體的排放，減少環(huán)境污染，改善城市環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用，是烏魯木齊市構(gòu)建綠色生態(tài)城市的有效途徑。

[1]魏毅,王芳芳.烏魯木齊市大氣污染物排放及對(duì)策研究[J]．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23(7)：93-96．

[2]魏毅,王芳芳,楊煥明.烏魯木齊市大氣污染物排放與擴(kuò)散失衡的原因分析及其防治對(duì)策[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，22(5)：178-181．

[3]魏毅,孟亮，李朝陽.2004-2010烏魯木齊市可吸入顆粒物污染特征[J]．氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28(1)：82-85．

[4]李景林，鄭玉萍，劉增強(qiáng).烏魯木齊市低空溫度層結(jié)與采暖期大氣污染的關(guān)系[J].干旱區(qū)地理，2007，30(4)：519-524．

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