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《生態(tài)經(jīng)濟(jì)雜志》2015年第七期

1新風(fēng)資源的環(huán)境效應(yīng)

1.1減輕城市熱島效應(yīng)隨著城市化進(jìn)程的加速，城市建筑物密集度越來(lái)越大，建筑物、硬化的路面比土壤和植被具有更大的吸熱率和比熱容，導(dǎo)致城市地區(qū)氣溫普遍高于周圍的郊區(qū)氣溫，高溫的城區(qū)仿佛置身中的島嶼，學(xué)術(shù)界稱此現(xiàn)象為城市熱島效應(yīng)。城市熱島效應(yīng)的形成有兩個(gè)原因：氣象條件和人為因素。氣象條件主要包括天氣形勢(shì)、風(fēng)速、云量、大氣穩(wěn)定度等；人為因素主要包括下墊面的改變、人為熱、大氣污染等[3]。學(xué)術(shù)界的研究成果已經(jīng)表明，城市中的風(fēng)與熱島效應(yīng)存在著重要關(guān)聯(lián)。霍飛、陳海山利用耦合模式WRF-UCM模擬了上海、南京兩個(gè)地區(qū)4次城市熱島現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)城市熱島效應(yīng)高溫的水平分布與大尺度環(huán)境風(fēng)場(chǎng)之間有著密切的聯(lián)系，下風(fēng)向郊區(qū)的氣溫受到上游城市的影響，明顯高于其他方位郊區(qū)的氣溫[4]。黃柏良分析了2005～2009年長(zhǎng)沙市混合層高度特性及其與近地面氣象參數(shù)關(guān)系，證明了熱島強(qiáng)度隨混合層高度和風(fēng)速增加而降低，在熱源和污染源強(qiáng)度不變的前提下，提高城市通風(fēng)系數(shù)能有效改善城市熱島效益和空氣污染[5]。張艷統(tǒng)計(jì)了1987～2004年上海四季平均熱島強(qiáng)度，證實(shí)了風(fēng)速大小與城市熱島效應(yīng)有著明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系：風(fēng)速小，氣壓梯度小有利于熱島的生成。費(fèi)翔鷹針對(duì)福州晉升2007年新“四大火爐”事件對(duì)福州風(fēng)口與江濱區(qū)的建筑布局進(jìn)行了相關(guān)性分析，證實(shí)了江濱區(qū)建筑格局的“屏風(fēng)”效應(yīng)加劇了福州市的熱島效應(yīng)[6]。因此，城市若引進(jìn)新風(fēng)資源，可借助“新風(fēng)流動(dòng)場(chǎng)”原理驅(qū)散積滯在區(qū)域內(nèi)的熱量，大大減輕城市熱島效應(yīng)。

1.2延展綠地的生態(tài)效應(yīng)城市風(fēng)資源不僅僅可以發(fā)揮其自身對(duì)空氣污染物的稀釋和散熱效應(yīng)，它對(duì)其它生態(tài)資源的生態(tài)功能也發(fā)揮著顯著的輔助、延展作用。馮嫻慧認(rèn)為風(fēng)可以稀釋受污染的空氣，綠地可以過(guò)濾污染的空氣。風(fēng)與綠地的結(jié)合可以最大程度地發(fā)揮二者的空氣凈化功能，風(fēng)能夠顯著擴(kuò)大綠地的生態(tài)效應(yīng)范圍。她認(rèn)為綠地的凈化能力有限；有了綠地吸收過(guò)濾的配合，風(fēng)的凈化效果才能更好[7]。城市需要的是大面積結(jié)構(gòu)疏透、能夠通風(fēng)過(guò)濾的生態(tài)綠地來(lái)改善整體環(huán)境，大面積的綠地才能發(fā)揮其調(diào)節(jié)區(qū)域氣溫、改善城市環(huán)境質(zhì)量的生態(tài)功能。但現(xiàn)實(shí)中我國(guó)很多城市的綠地面積無(wú)法滿足實(shí)際需要，許多研究人員對(duì)城市綠地的空氣凈化情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)：一是道路綠地對(duì)有害氣體如NOX等的吸收作用非常微弱；二是綠地內(nèi)的氣溫與周圍道路相差無(wú)幾。相較而言，降雨或通風(fēng)對(duì)大氣污染的凈化效果優(yōu)于道路綠地；三是大型綠地對(duì)城市環(huán)境的影響強(qiáng)度隨著城市半徑的擴(kuò)大而逐漸減弱，綠地的空氣凈化和溫度條件功能通常只作用于其內(nèi)部及周圍很小的范圍內(nèi)。綠地只有在風(fēng)的協(xié)同作用下才能充分發(fā)揮綠地的凈化功能，擴(kuò)展綠地的凈化范圍。對(duì)風(fēng)而言，風(fēng)雖然能夠稀釋氣態(tài)污染物，但若缺失綠地“相助”，風(fēng)對(duì)大氣中的氣溶膠和粉塵無(wú)法發(fā)揮其凈化效果，反之還極有可能加劇揚(yáng)塵污染。因此，風(fēng)與綠地協(xié)同作用可以延展綠地的生態(tài)服務(wù)功能，最大限度地發(fā)揮兩者的功用。馮嫻慧認(rèn)為，城市內(nèi)部公園綠地與通風(fēng)廊道若能聯(lián)通，城市大氣質(zhì)量將能得到很大的改善。

2風(fēng)口和風(fēng)道的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

風(fēng)口和風(fēng)道研究是構(gòu)建城市通風(fēng)廊道、發(fā)揮風(fēng)的生態(tài)服務(wù)功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。城市風(fēng)口，是指城市盛行風(fēng)進(jìn)出的位置。城市風(fēng)道，即通風(fēng)道，是風(fēng)的通道，其空間形態(tài)可以是點(diǎn)、線、面中的任何一種，或幾種彼此相連[8]。風(fēng)道是城市和區(qū)域間的熱傳遞網(wǎng)絡(luò)，幫助城市大氣循環(huán)良性運(yùn)轉(zhuǎn)。基于風(fēng)資源的生態(tài)服務(wù)功能，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)城市風(fēng)口、風(fēng)道進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究，如趙旭春等對(duì)烏海市冬季大氣污染與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行分析時(shí)[9]，發(fā)現(xiàn)1990～1997年烏海市冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，偏南風(fēng)頻率遠(yuǎn)高出偏北風(fēng)，西南部是城市的風(fēng)口。然而烏海市的污染企業(yè)中有許多分布在城市的西南方向，城市正處于下風(fēng)口，工廠排出的污染物隨風(fēng)進(jìn)入烏海市區(qū)，形成明顯的新風(fēng)增霾效應(yīng)和灰塵承接效應(yīng)。吳彥等對(duì)烏魯木齊大氣污染物的空間分布和地面風(fēng)場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行了相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)該市冬季偏南和偏北有輻合型流場(chǎng)，夏季整個(gè)城市為輻散型流場(chǎng)。烏市地面和高空風(fēng)場(chǎng)常年都有偏南風(fēng)，也即該市的風(fēng)口主要位于城市南部地區(qū)，然而該市西南方向、偏南方向、東南方向分布著天山水泥廠、紅雁池發(fā)電廠及紅雁池第二發(fā)電廠，西南方向城區(qū)外是大片采石場(chǎng)。這些污染物排放量大的企業(yè)分布在城市的上風(fēng)口，顯著影響了烏市的空氣質(zhì)量[10]。新疆老風(fēng)口是世界聞名的風(fēng)區(qū)，其夾于兩山之間的特殊位置造就了老風(fēng)口地區(qū)明顯的狹管效應(yīng)，整個(gè)區(qū)域處于巨大的風(fēng)道之中，各種自然災(zāi)害頻發(fā)。針對(duì)這種情況，趙晶等采用“以災(zāi)治災(zāi)”的理念對(duì)老風(fēng)口地區(qū)進(jìn)行了生態(tài)發(fā)展設(shè)計(jì)[11]，該設(shè)計(jì)利用風(fēng)力對(duì)積雪進(jìn)行合理的引導(dǎo)和攔截，將攔截、融化后的雪水用于改善土壤，增加土壤蓄水能力，改善土壤干旱情況。同時(shí)，該設(shè)計(jì)還將治災(zāi)與景觀塑造相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多重效益。費(fèi)翔鷹等研究了福州熱導(dǎo)效應(yīng)形成原因，他們通過(guò)專家訪談和實(shí)地調(diào)查得出結(jié)論：閩江是福州唯一的風(fēng)口，但風(fēng)口區(qū)域卻聚集了許多高層建筑，對(duì)福州市的風(fēng)道造成了人為阻滯，客觀上形成屏風(fēng)效應(yīng)。基于該結(jié)論，他們建議福州在進(jìn)行上風(fēng)口地塊規(guī)劃時(shí)應(yīng)對(duì)建筑布局進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)、合理規(guī)劃，形成有利于建筑自然通風(fēng)的空間格局。莫芳等利用涼山州17站點(diǎn)近四十年10米風(fēng)塔和部分區(qū)域站有關(guān)風(fēng)的觀測(cè)資料，對(duì)涼山州風(fēng)速的年際變化、月變化、日變化及風(fēng)速頻率、有效風(fēng)時(shí)數(shù)、平均風(fēng)能密度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)涼山州風(fēng)資源地形效應(yīng)顯著，季節(jié)性強(qiáng)、風(fēng)向穩(wěn)定，有兩個(gè)較為顯著的風(fēng)帶：一是以德昌為代表的安寧河沿線，風(fēng)資源豐富，是風(fēng)資源可利用地區(qū)；二是鹽源、普格、喜德縣境內(nèi)一些地區(qū)的平壩、山口、河谷為季節(jié)性風(fēng)帶，研究建議季節(jié)性開發(fā)利用。

該研究成果著眼于開發(fā)涼山州的風(fēng)電功能，但對(duì)如何利用城市風(fēng)帶發(fā)揮風(fēng)資源的生態(tài)服務(wù)功能研究尚欠缺。實(shí)踐層面，國(guó)內(nèi)一些城市如武漢、南京、杭州、福州、合肥等均陸續(xù)開始謀劃利用城市風(fēng)道發(fā)揮風(fēng)資源的生態(tài)服務(wù)功能。武漢是國(guó)內(nèi)最早開展城市風(fēng)道研究和實(shí)踐的城市，早在2009年該城就出臺(tái)了規(guī)劃，明確要利用東湖、湯遜湖等6片生態(tài)楔形綠地，形成6條風(fēng)道，引城外涼風(fēng)入市，減輕市區(qū)熱島效應(yīng)。但是規(guī)劃并未得到完全落實(shí)，部分風(fēng)道被商業(yè)房地產(chǎn)項(xiàng)目蠶食，一些風(fēng)口被高層建筑堵塞。為此，2012年武漢在國(guó)內(nèi)率先啟動(dòng)《城市風(fēng)道規(guī)劃管理研究》的編制工作，利用氣候數(shù)據(jù)、地理地貌信息、規(guī)劃和土地利用信息等，對(duì)武漢風(fēng)道基礎(chǔ)條件進(jìn)行定量分析，建立城市風(fēng)道評(píng)價(jià)體系，形成武漢市風(fēng)道總體布局初步設(shè)想。南京則制定了《南京大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，欲打造南京“清潔空氣廊道”。南京環(huán)保局的研究資源顯示，南京的地理形勢(shì)為三面環(huán)山，一面臨江，呈簸箕狀，客觀上不利于空氣中污染物的擴(kuò)散和排除，這也是南京位列三大火爐的原因之一，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)南京的長(zhǎng)蘆—玉帶—八卦洲之間有一條4公里寬的風(fēng)道，是南京的生態(tài)通風(fēng)走廊，若能保障這條城市主風(fēng)道的暢通，可以顯著減少污染物在城市上空的滯留時(shí)長(zhǎng)，對(duì)凈化城市大氣、消減熱島效應(yīng)將發(fā)揮比較明顯的作用。“清潔空氣廊道”計(jì)劃擬利用城市主導(dǎo)風(fēng)向——東北風(fēng)及山體河谷等自然條件，形成有利于大氣污染物擴(kuò)散的城市和區(qū)域空間格局，確保郊外的新鮮空氣與城市的熱空氣進(jìn)行有效置換，爭(zhēng)取在2017年底之前將風(fēng)帶內(nèi)排放廢氣的企業(yè)全面清退。2013年，杭州市規(guī)劃局和環(huán)保部門也已開始研究城市風(fēng)道，希望在杭州建設(shè)一個(gè)城市風(fēng)道，將郊外的新風(fēng)引入主城區(qū)。但有些專家表示，杭州的氣候特征決定了風(fēng)道的主要作用是緩解城市熱島效應(yīng)，驅(qū)霾效果無(wú)法保證，因?yàn)楹贾荻練鉁剌^低，城市和郊區(qū)的溫差相對(duì)較小，難以形成風(fēng)道[14]。福州市于2014年1月出臺(tái)了《生態(tài)福州總體規(guī)劃》，規(guī)劃中，城市風(fēng)道建設(shè)被列為福州生態(tài)建設(shè)的重要內(nèi)容。閩江是福州市的唯一通風(fēng)口，由于江邊高層建筑的不合理布局阻礙了風(fēng)口形成屏風(fēng)效應(yīng)，城區(qū)悶熱不堪，加劇了城區(qū)大氣污染。按照通風(fēng)廊道、通風(fēng)口的建設(shè)模式，福州將規(guī)劃“一軸十廊、一門多點(diǎn)”的通風(fēng)格局，以閩江和烏龍江河道為主通風(fēng)軸，選取10條連接主通風(fēng)軸、向城市各方向放射的內(nèi)河河道，在這些風(fēng)道走廊內(nèi)控制建筑物高度，以期達(dá)到風(fēng)在通道內(nèi)來(lái)去自由，夏天降溫、冬天除霾的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)。此外，合肥的大氣污染也比較嚴(yán)重，2014年6月合肥市政府表示，要籌劃研究城市風(fēng)帶，借風(fēng)吹散霧霾。

3北京及周邊地區(qū)的風(fēng)口與風(fēng)道研究

北京作為首都城市，其日益嚴(yán)重的霧霾污染嚴(yán)重制約了北京的可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家形象。北京處于內(nèi)蒙高原與華北平原的過(guò)渡地帶，西北以西山為依托，東北憑軍都山作屏障，兩大山脈在昌平關(guān)溝一帶交匯，城市依山面向東南渤海傾斜走低，構(gòu)成了面向東南渤海凹向展開的半圓形簸箕狀地勢(shì)，學(xué)者稱其為“北京灣”。北京屬于季風(fēng)氣候區(qū)，冬季盛行偏北風(fēng)，夏季盛行偏南風(fēng)，春、秋為南北風(fēng)向轉(zhuǎn)換季節(jié)。北京盛行風(fēng)向因不同的地形條件而異，河谷地帶盛行風(fēng)向多與山谷、河流的走向一致[15]。氣象統(tǒng)計(jì)資料顯示，一年中北京地區(qū)偏北風(fēng)頻率略高于偏南風(fēng)頻率，并形成三個(gè)比較典型的風(fēng)帶：北京密云潮河谷、昌平南口和門頭溝永定河谷三大風(fēng)帶。與其相對(duì)應(yīng)，北京灣內(nèi)小平原有三大新風(fēng)進(jìn)口，分別是昌平南口、密云水庫(kù)，以及門頭溝三家店。丁軍認(rèn)為，北京半封閉的地理環(huán)境造就了關(guān)溝南口獨(dú)特的新風(fēng)資源生態(tài)服務(wù)價(jià)值[16]。丁軍認(rèn)為，南口具有有別于其他風(fēng)口的七大特征：一是南口處于冬春主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)的北京城區(qū)的上風(fēng)向，它距離中關(guān)村約25公里，對(duì)城區(qū)空氣質(zhì)量影響最大；二是與同處于城區(qū)上風(fēng)向的密云水庫(kù)距離城區(qū)更近；三是南口還是包括流村、馬池口、陽(yáng)坊和南口農(nóng)場(chǎng)在內(nèi)的五大風(fēng)沙危害治理區(qū)之一；四是該區(qū)域聚集了相當(dāng)多的低端產(chǎn)業(yè)；五是南口還是同一風(fēng)帶上游五大風(fēng)沙危害治理區(qū)之二——康莊風(fēng)沙區(qū)揚(yáng)塵的承接區(qū)；六是三大風(fēng)帶中，西北風(fēng)帶風(fēng)速最大，南口新風(fēng)庫(kù)一帶瞬間風(fēng)速可達(dá)122.4公里/小時(shí)；七是南口處于北京城區(qū)西北高位，空氣干燥，極易揚(yáng)沙起塵。上述七重因素的疊加作用，使得南口新風(fēng)帶成為對(duì)城區(qū)空氣質(zhì)量直接影響最大的上風(fēng)口。馬池口西部處于南口新風(fēng)帶區(qū)域的核心位置，其轄區(qū)內(nèi)溫南路坦克博物館至葛村路段周邊方圓十余平方公里內(nèi)，不僅是各大溝口風(fēng)帶的交匯區(qū)，還是重度污染源群落的聚集區(qū)。馬池口西部及周邊聚集的砂石場(chǎng)、煤場(chǎng)、混凝土攪拌站、瀝青材料冶煉廠、建筑垃圾場(chǎng)、重卡運(yùn)輸通道等低端產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致隨風(fēng)卷起的灰塵暴和長(zhǎng)期彌漫的瀝青煙等給下風(fēng)向的北京城區(qū)帶來(lái)了嚴(yán)重的、源源不斷的“新風(fēng)增霾效應(yīng)”和“粉塵承接效應(yīng)”。北京城市規(guī)劃應(yīng)當(dāng)確立“新風(fēng)大系統(tǒng)”理念，按照“新風(fēng)流動(dòng)場(chǎng)”的原理，優(yōu)化北京生態(tài)空間布局。在目前城區(qū)風(fēng)道建設(shè)困難重重的情況下，可從城市上風(fēng)口—南口風(fēng)帶區(qū)域的風(fēng)庫(kù)和風(fēng)廊道的生態(tài)規(guī)劃建設(shè)開始做起，充分發(fā)揮風(fēng)口生態(tài)區(qū)域?qū)π嘛L(fēng)的過(guò)濾、降解、抑塵、增氧、加濕和調(diào)溫之馴化和涵養(yǎng)功能。2014年7月1日，北京召開了城市環(huán)境國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)。北京市環(huán)科院生態(tài)與城市環(huán)境研究所所長(zhǎng)劉春蘭表示，目前北京正在修訂的城市總體規(guī)劃中，設(shè)置了專門的章節(jié)闡述風(fēng)道內(nèi)容，這是北京首次系統(tǒng)性和全規(guī)模地進(jìn)行風(fēng)道研究，有關(guān)北京主導(dǎo)風(fēng)向的通道識(shí)別、維護(hù)等研究結(jié)果會(huì)不日。但也有學(xué)者對(duì)北京規(guī)劃建設(shè)城市風(fēng)道持有異議：有專家表示，北京霧霾嚴(yán)重時(shí)，混合層高度在300～1000米左右，即使利用建筑群形成所謂的風(fēng)道，高度也遠(yuǎn)不及1000米，無(wú)法驅(qū)散霧霾。此外，在既定的北京建筑格局內(nèi)再規(guī)劃風(fēng)道困難重重，高樓密集，即便風(fēng)道建成，風(fēng)向?qū)α鞯男Чy以確定[18]。張薔等對(duì)北京大氣污染物的監(jiān)測(cè)結(jié)果曾指出，北京地面污染物垂直擴(kuò)散受阻，在200米高度附近形成了一個(gè)滯留帶，造成高層污染濃度大于地面[19]。但馮嫻慧、魏清泉的研究結(jié)果顯示，近地面風(fēng)環(huán)境狀況對(duì)于汽車尾氣污染的稀釋清除有重要的影響[20]。北京市林業(yè)局提供的數(shù)據(jù)顯示：2000年北京出現(xiàn)的十多次揚(yáng)塵天氣中，低空揚(yáng)塵本地污染率占到80%，而高空揚(yáng)塵本地污染率僅占20%，可見，北京治霾的重心在于解決低空污染物，上風(fēng)口污染源的治理是重心中的首要任務(wù)。

4主要結(jié)論與展望

雖然學(xué)術(shù)界對(duì)城市風(fēng)道建設(shè)的意義尚存爭(zhēng)議，然而合理規(guī)劃城市建筑格局，因勢(shì)利導(dǎo)，開發(fā)風(fēng)資源的生態(tài)服務(wù)功能卻已是國(guó)內(nèi)外諸多城市規(guī)劃的共識(shí)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外城市通風(fēng)廊道建設(shè)的分析，我們可以得出一個(gè)啟示：新風(fēng)資源對(duì)城市，尤其是對(duì)北京這樣空氣污染十分嚴(yán)重的大城市而言，是不可多得的稀缺綠色資源，新風(fēng)生態(tài)資源的合理利用不容忽視。建設(shè)城市風(fēng)道能幫助城市調(diào)節(jié)微氣候、改善城市微循環(huán)、清潔城市空氣，降低城市熱島效應(yīng)。對(duì)風(fēng)口新風(fēng)資源的研究和利用是發(fā)揮城市新風(fēng)資源生態(tài)功能的關(guān)鍵。城市新風(fēng)資源的研究方興未艾，涉及自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)兩大領(lǐng)域中的多門學(xué)科，融合性高，協(xié)作跨度大、應(yīng)用性強(qiáng)，甚至涉及地方利益格局的調(diào)整可能面臨的困難，需要城市規(guī)劃、生態(tài)經(jīng)濟(jì)、氣象學(xué)、地理學(xué)、建筑工程、環(huán)境保護(hù)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)、城市管理等多學(xué)科專業(yè)研究人員的分工協(xié)作和艱辛探索，希望城市新風(fēng)資源的生態(tài)服務(wù)功能可以盡早造福我們的城市和人民。

作者：丁軍 白玉華 單位：北京市社會(huì)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)所 廣西財(cái)經(jīng)學(xué)院