改善上海城市热岛效应的对策研究.doc

改善上海城市热岛效应的对策研究张科平( 上海铁道大学管理科学研究所 ,上海 200331)摘 要 从城市热岛概念入手 ,探讨城市热岛效应的成因 ,着重探明上海城市热岛的表现特征以及对上海气候和居民生活带来的影响 。从生态角度详细分析了绿地在改善热岛中的作用 ,并实测分析各种形态的 绿地在改善小气候中的不同功效 ,最终提出通过绿化来改善上海城市热岛效应的对策 、建议 。关键词 绿化 ,热岛效应分类号 X173城市热岛及其研究1随着全球气候变暖 ,夏季也似乎变得越来越热 。特别是近年来市区高层建筑遍地开花 ,8 层以上的高层达 2 000 多幢 ,加之上海人口稠密 、植被稀少 “, 人为热源”剧增 ,上海城市热岛的强度越来越大 ,35 以 上的高温每年平均达 16 天 。从调查结果显示 ,市区的热岛中心也从 1992 年的 3 个增加到去年的 5 个 ,使身居城市中的市民饱受炎热燥闷之苦 。所谓“热岛效应”1 是指一个地区 (通常是城市) 由于工业集中 、人口稠密 、建筑密集以及植被稀少等诸 原因造成温度高于周围地区的现象 。如美国洛彬矶市区温度的年平均值比周围农村约高 1 . 5 ,德国的 柏林高 1 . 0 以上 ,我国北京 、重庆和武汉平均热岛强度也都在 1 . 0 以上 。2 。城市热岛效应对城市气候 、工农业生产和居民生活等各个方面都会产生很大的影响 ,3 特别是在炎热 的夏天 ,持续的高温影响更大 。连续的高温天气会使城市工商用电 、居民用电等能耗剧增 ,造成电力紧张 , 居民感到不适和烦燥 ,甚至会引起各种疾病 。还会使城市和郊县的季节气候发生变化 。如上海市区春夏 早于郊区 39 天 ,而秋冬迟于郊区 89 天 。夏季高温日日趋增多 ,从 70 年代平均每年只有 5 . 3 个高温日 到目前的 16 个高温日 。热岛效应使城市雷暴天气增多 ,降水过于集中 。每年夏季上海都要面临严峻的防 汛工作 ,汛期泛滥的洪水往往造成严重的经济损失和人员伤亡 。总之 ,热岛效应对一个城市的建筑 、交通 、运输 、旅游等诸方面都会造成许多有利或不利的影响 。3 )关于上海的城市热岛 ,许多学者专家已经做了不少工作 。4 6 进入 90 年代以来 ,随着上海城市建设的 进一步发展以及人口的迅速增长 ,再加上全球范围的气候变异 ,上海的城市热岛又有了新的变化 。3 3 ) 为了掌握最新的城市热岛状况 ,了解绿化在改善城市热岛效应中的作用 ,以合理地规划上海城市绿化布局 ,1995 年至 1997 年有关科研人员组织了迄今为止上海市规模最大的一次城市热岛及绿化效应测试 。从此 次测定来看 ,城市热岛效应在上海市 、郊之间的差距表现是十分明显的 。这种状况在发展中的浦东也明显 存在 ,值得引起有关方面的注意 。从城市热岛的强度来看 ,夏 、秋季市 、郊区的高低温度差最低值为 2 . 3 ,最高值为 4 . 4 , 尤为夏季 为盛 , 平均值在 34 之间 。在夏季如果郊区的温度达到 35 , 那么对市中心就是一个很大的“热”威3 ) 李嘉乐. 北京城市绿化在生态系统中的作用研究报告之二. 19923 3 ) 上海市航空遥感综合调查中关于绿化现状及对策研究. 园林 ,1990 ; (4) :11从城市热岛分布来看 ,上海市内各地段的“热”分布有所差异 ,这主要是与该地段的土地利用和建度 、人口密度 、交通状态以及绿化程度有关 。上海市最高热岛中心有两处 : 以南京东路西藏路一带为 的区域 ;以南市区方浜路为中心的整个上海老城区 。次高热岛中心有三个 : 以斜土路 、鲁班路为中心域 ;以浦东南路 、张杨路为中心的区域 ;以大连西路 、公平路为中心的区域 。经观测表明凡有大块绿地化密度较高 、高层建筑比较少的地带 ,其热岛效应就相对弱一些 ,且可将城市热岛分割成为多中心分布绿化在改善城市热环境中的作用2进入溽暑 ,申城连日高温 。但同是烈日当空 ,走在衡山路 、襄阳路和岳阳路上感觉就凉快多了 。要是由于绿化树木在改善城市小气候方面起着积极的作用 。有资料表明 ,绿化覆盖率每增加 10 % , 上气温最高可比理论最高值低 2 . 6 %左右 ,夜间则表现得更为强烈 。城市中的园林绿地能形成低温 或低温带 ,也就是说 ,绿色值物分割了城市热岛 。专家们对市中心区最大绿化地带 人民公园 、市区边缘地区最大的公园 长风公园以及市 通干线两侧最大绿化地带肇家浜路进行了绿化生态效应的测定 。结果反映如下 :同一时间不同生态环境条件下的气温值以及气温的昼夜变化有明显的不同 ( 见表 1) 。同一时间 生态环境的相对湿度不同 (见表 2) 。相同生态环境下夏秋季节生态效应不同 ( 见表 3) 。表中所测温为离地 1 . 5 m 高处的气温 。表 1 同一时间不同生态环境气温值的比较 (1996 - 08 - 11 ,长风公园)生境类型空旷地草地疏林密林水面14 :0034. 032. 831. 230. 831. 1时间20 :0030. 930. 130. 329. 828. 6昼夜温差3. 11. 70. 91. 02. 5表 2 同一时间不同生态环境相对湿度的比较 (1995 - 11 - 10 ,长风公园)地点类型空旷地 (A2 )草地 (D2 )密林 ( E2 )银锄湖下风向 ( F2 )14 :009. 69. 81011. 4时间20 :009. 510. 210. 510. 9表 3夏季与秋季绿化生态效应比较 (长风公园)夏季气温秋季气温类型14 :0020 :0014 :0020 :00裸地34. 030. 918. 813. 3草地32. 830. 118. 513. 2疏林31. 230. 318. 313. 1密林30. 829. 818. 113. 5从几次观测计算得出的结果来看 ,草地的生态效应夏秋均不及林地的明显 ,这说明林地在调节城早有专家测定 ,行道树养护较好地衡山路和外滩与人民广场相比温度要低 5 ,比江苏路低 4 。对肇家浜路一线进行测定时发现交通干道与其一侧绿化带有较为明显的温度变化 。行道林带的气温一般小 于干道的温度 。本次测定最大差异值为 0 . 8 (肇家浜路岳阳路口) 。这仅仅是干道与马路旁的绿化带的 温度差异 ,与 100 m 外的另一条马路上的温度相比差异达 1 . 5 左右 。可见行道林带具有遮荫降温的效 果 。通过绿化来改善上海城市热岛的建议与对策3城市绿化是城市生态的主要标志之一 ,也是城市生态的核心 。1992 年联合国环发大会 ,把环境保护和经济协调发展推向了一个新的高度 。从悉尼申办“绿色奥运”、欧洲提出建设一个“绿色欧洲”到日本提 出让地球重新绿起来的“日本未来 100 年度计划”,人类从来没有象现在这样关心过地球的绿色环境 ,其原因不言而喻 。世界范围内的“绿色运动”对上海的生态环境提供了大发展的机遇 ,更带来了严峻的挑战 。上海要建成国际化大都市 ,离不开城市绿化 。城市绿地是城市生态系统中的重要成份 ,它使整个城市 减缓环境压力 ,弱化城市热岛效应 ,最终实现城市生态良性循环 。但是 ,上海的城市绿化面积不仅列在世 界各著名大城市之后 ,而且在国内大城市中也处于落后状态 。如何改善城市绿化现有状态并通过绿化来弱化城市热岛效应 ,专家们认为可以从以下几个方面着手 。3 . 1增加绿化投资 ,提高绿化覆盖率 ,特别是中心城区诚然用“人均绿地面积”或“绿地覆盖率”指标来评价整个城市绿色风貌 ,具有一定的可比性 ,但不可忽视一个显见的事实 ,即同样的绿地指标 ,偏偶城市一角与均衡分布所起到的景观和生态效应是截然不同 的 。因此 ,从平衡中心城区和外围地区绿地分布 ,保障和提高良好的生态环境的观点来看 ,未来的上海市中心区绿地仍然明显不足 ,应该说城市中心城区大面积绿化对改善城市热岛效应有着极大的作用 。世界上许多发达国家的大城市就是如此 。在伦敦中心城的核心区 ,就具有大规模的开敞式公园 ;在巴黎塞纳河 两侧是一片大型公共建筑的花园 ,绿茵片片 ,隔而不断 ,而紧挨中心城区东西两侧的布格涅森林公园和万 桑森林公园面积达 15 km2 。综上所述 ,上海城市中心区域绿化不足是造成城市热岛效应产生的一个重要原因 ,要解决这个原因 ,就必须增加中心地区的绿地率 ,特别是几个城市热岛中心的“病灶”区域 。3 . 2营造城市楔形绿地和环城绿化带营造城市楔形绿地是指营造从城市郊区沿城市的辐射方向 ,插入城市内部的绿地 。从生态学来讲城市楔形绿地就是开辟了城市风道 。在城市规划建设中应考虑设置一定长 、宽的东南 、西北等方向风道 ,引 风入城 ,城市风道一般选择城市主导风向的一侧 ,与风向平行 ,如果能贯穿整个城市则更为理想 。如法国 巴黎的凯旋门地区经过精心规划的绿地系统 ,前苏联莫斯科的城郊绿地系统等在这方面做得比较成功 上海地区常年以东南风为主导风向 ,因此上海市的楔形绿地可选择与东南平行 。此外市区有黄浦江 、苏州 河流过 ,楔形绿地也可沿浦江或苏州河流两岸布局 。其基本功能是在城市中形成若干由郊区向城市腹地 输送新鲜空气的通道 ,驱散市内的浊热空气 ,起到降温和过滤空气的作用 。3 . 3提倡和发展屋顶绿化与垂直绿化城市中应占领一切可以用于绿化的空间 ,减少非生物因子的暴露量 ,做到见缝插绿 。从上海现状及发展情况来看 ,屋顶绿化是见缝插绿 ,增加绿化面积较为有效的方法之一 。特别是在城市用地紧张 、建筑密 度比例较大的情况下 ,显得更为重要 。屋顶绿化可以称之为是因地制宜美化城市环境 ,防暑降温 ,弱化城市热岛效应的高空花园 。城市垂直绿化的主要方法之一 。上海的建筑面积约占市区总面积的 60 %以上 。如果将市区 20 %的物表面绿化的话 ,全市区绿化面积可增加 900 万 m2 。3 . 4上海市区绿地系统发展要轻重有序 、缓急结合目前 ,要在上海中心城区开辟大片公共绿地的难度较大 ,因此城市绿地系统要以绿带集聚方式小匀地发展城区的小游园 ,并注意轻重有序 、缓急结合 。比较可行的方法如下 。(1) 结合各区的旧城改造工程辟建小区游园 。上海市区市区市级公园绿地为数不多 ,而且多分布 区的边缘 ,已难做到均匀分布 。但区级公园及居住区游园就有均匀分布的可能 。因此在各区的旧城和规划时按小 、散 、匀方式 ,设置小块绿地 。当城市向外扩散时 ,千万不要摊大饼 ,也应留出契型空地 ,是农田 ,中期为果园 ,远期为公园 。7(2) 结合城市热岛“病灶”轻重缓急地绿化环境 。所谓城市热岛“病灶”,就是城市热岛效应中的热心地区 。在城市规划 、绿化布局时应该对那些有“病灶”的区域重点布绿 ,快速值树 。而在那些相对“低地区 ,则可以缓之 。为了改变上海热岛中心环境质量 ,就得重点考虑老城隍庙一带 、南京路一带 、延安路威海路一带 、路周家嘴路带的绿化布局 ,针对当地情况采取平面绿化和垂直绿化相结合 。同时也要考虑浦东新区大道次热岛中心的绿化问题 。(3) 建设功能区的隔离林带 ,如在大气污染较为严重的工业区 (吴淞 、吴泾 、高桥 、宝山 、桃浦等) 建 耐污染树种构成的高大隔离林带吸收污染物质并可引导污染快速升空扩散 ,既提高了森森覆盖率又 降低大气中污染覆盖层的污染物含量 ,弱化城市热岛效应 。(4) 行道树投资少 、见效快 ,对缓冲道路交通污染 、减轻夏日行人在阳光下的暴晒有着重要的作用提到重要议事日程上来 。目前上海市区道路可绿化面积达 1 000 多万 m2 ,行道树只覆盖 600 多万 m2 ,37 % ,由此可见绿化潜力十分可观 。8总之 ,要弱化城市热岛效应 ,保证城市居民的健康和舒适 ,降低城市的温度效应是十分必要的 。 要途径是控制城市人口密度 ;改善能源结构 ;按主导风向规划建筑物的配置 ,并考虑通风工程 ,分散城层建筑物 ,降低建筑密度 ,减少其表面的粗糙等 ;扩大城市绿化面积 ,包括垂直绿化和屋顶绿化等 。特通过城市合理的乔 、灌 、草比例绿化 ,增加绿化覆盖率 ,减弱温室效应 。 热岛效应是人类在城市建设过程中没有遵循城市生态学的规律所交付的一笔昂贵的学费 ,城市已为此付出了沉重的代价 。而绿色植物则是二十一 世纪城市的生命 ,是城市未来的希望所在 ,是热 应的克星 。只要我们大家都能按照生态学的规律来改造和建设城市 ,广泛植树种草 ,使城市绿化覆盖 到 35 %以上 ,人均拥有绿地 40 m2 ,逐渐改“水泥圈”为“生物圈”“, 热岛”即可变为“绿岛”,并于夏季还 居民一个清凉的世界 。参考文献1 胡一民 . 城市“热岛效应”与绿化对策 . 园林 ,1995 ; 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Finally , sug2 gestions for mitigating the city heat - island effect in Shanghai are presented.Key words planting ,heat - island effect(收稿日期 :1997 - 12 - 15)(上接第 19 页)2 John P wolf . Dynamic Soil - structure Interaction. Prentice - Hall ,1985 :1323 丁春林 . 剪力墙 地基耦合体系的地震响应分析 (学位论文) . 成都 :西南交通大学 ,1996 :7224 吕 明 . 无界元及其在岩土工程中的应用. 见 :水利水电科学研究院研究论文集第 20 集 ( 岩土工程) ,北京 : 水利电 力出版社 ,1985 :37455 丁浩江 ,谢贻权 . 弹性和塑性力学中的有限元法 . 北京 :机械工业出版社 ,1989 :5558The Important Para meter Analysis of the Shear Wall - FoudationSystem on the Dyna mic BehaviorDing Chunlin(Dept . of Civil Eng. , Shanghai Tiedao Univ. , Shanghai 200331)Wang Yuanyuan(Dept . of Achitectural Eng. , Southwest Jiaotong Univ. ,