《城市气象学》课件：10城市气象灾害.ppt

1、第十章第十章 城市气象灾害与城市气象灾害与气候资源利用气候资源利用 参考文献：参考文献：1 1、金磊，城市灾害学原理概述，新建筑，、金磊，城市灾害学原理概述，新建筑，19981998，2 2，6363 65652 2、肖永全，叶殿秀，郭兆夏，灾害学，、肖永全，叶殿秀，郭兆夏，灾害学，19971997，12(1) 12(1) , 2327 , 23273 3、陈亚龙，现代城市气象灾害及其防御，中国减灾，、陈亚龙，现代城市气象灾害及其防御，中国减灾，19981998， 8(2) 8(2)，151546464 4、孟庆林、孟庆林, ,蔡宁蔡宁, , 关于城市气候资源研究，城市环境和生态，关于城市气候

2、资源研究，城市环境和生态， 19981998，11(1), 14511(1), 1454747内 容一、城市灾害学一、城市灾害学二、分支学科及研究方向二、分支学科及研究方向三、城市气象灾害种类三、城市气象灾害种类四、城市气象灾害特点四、城市气象灾害特点五、城市气象灾害原因五、城市气象灾害原因六、城市气象灾害防御六、城市气象灾害防御七、城市气候资源利用七、城市气候资源利用一、城市灾害学一、城市灾害学人类对于事故、灾害本质的认识是随着时代的进步、经验的积人类对于事故、灾害本质的认识是随着时代的进步、经验的积累和技术的发展而不断提高的累和技术的发展而不断提高的, ,并在此基础上不断改进减灾的并在此基

3、础上不断改进减灾的措施。无论是中国还是外国措施。无论是中国还是外国, ,人类在城市化发展的同时都在为人类在城市化发展的同时都在为城市的经济发展付出巨大代价城市的经济发展付出巨大代价, ,致使每个城市不得不考虑自身致使每个城市不得不考虑自身可持续发展的保障条件可持续发展的保障条件, ,因此自因此自19901990年以来国内外格外年以来国内外格外关注城关注城市减灾的综合性研究市减灾的综合性研究。我国在。我国在9090年代初年代初, ,国家自然基金委员会国家自然基金委员会便立项开展大型工程及典型城市防灾减灾研究便立项开展大型工程及典型城市防灾减灾研究; ;中国国际减灾中国国际减灾十年委员会专门组织如

4、十年委员会专门组织如“地震、地质灾害及城市减灾重大技术地震、地质灾害及城市减灾重大技术研究研究”、“城市抗震减灾规划及城市综合减灾工程研究城市抗震减灾规划及城市综合减灾工程研究”等专等专题研究。在全国题研究。在全国666666个大中城市的城市总体规划中都已开始涉个大中城市的城市总体规划中都已开始涉及城市防减灾内容及城市防减灾内容 。1、城市灾害学基本概念城市灾害属集自然性与社会性为一体的混合灾害城市灾害属集自然性与社会性为一体的混合灾害 城市灾害学要完成的工作有城市灾害学要完成的工作有: : 进行灾害分类进行灾害分类, ,包括致灾因分类、承灾体分类、城市社会性包括致灾因分类、承灾体分类、城市社

5、会性 分类等分类等, ,尤其要关注原生尤其要关注原生次生次生衍生的灾害扩大化衍生的灾害扩大化; ; 研究灾害等级研究灾害等级, ,这里并非仅指地震强度及裂度这里并非仅指地震强度及裂度, ,而应包括城而应包括城 市灾害市灾害“震、水、风、火震、水、风、火”及及“新灾新灾”的方方面面的方方面面; ; 研究承灾体受灾程度研究承灾体受灾程度, ,其中城市社会灾损度尤应关注其中城市社会灾损度尤应关注 2 2、城市灾害学的、城市灾害学的“时时空空”原理原理 灾害具有一种超越灾区而可能危害波及一个更大时空的特性。就时间特性而言,主要包括灾害发生速度、灾害持续时间、灾害演变过程等内容。速度和时间具有一定的相关

6、性,灾害发生速度快则持续时间短;发生速度慢则持续时间长据此有突发性灾害和缓发性灾害之别。前者如地震、水灾、火灾等,在短期内发生,危害性、破坏强度十分明显;后者如城市地面沉降、人口爆炸、沙漠化等,长期缓慢,个别事件的危害不易察觉,带有隐蔽性,而整体效应十分显著。缓发性灾害在一定程度上会加强突发性灾害的灾度,如沿海城市地面沉降问题,宁静之时不觉其危害,一旦地震、台风等灾害悄然而至地面沉降的破坏性立即显形,从而造成更大损失突发性灾害在某种程度上对城市的破坏会造成区域整体系统的结构性振荡。突发性灾害和缓发性灾害互相作用,共同对城市和区域的发展构成威胁和危害。3 3、城市灾害学的区域原理、城市灾害学的区

7、域原理 城市是一种综合的地理环境,又是区域的主要构成单元,区域科学十分关注这一地理实体。从区域原理去研究城市灾害学问题主要立足于城市空间、城市资源利用、城市生态环境、城市地貌与气候、城市水文等要素。若以城市生态灾害为例,要从居住地(HA)、支持地(SA)、功能影响地(FA)三方面关注,显然,HA、SA和FA属宏观的圈层结构满足如下集合式:FA SA HA,越是接近核心“城市病”的综合性越强,“病情”也越重。可见,城市系统是脆弱的,其脆弱性表现在城市系统是超稳定的。城市污染公害来自两方面,一是生产污染,二是生活污染。污染的扩散过程一般可用扩散方程来表示,开阔平坦地形条件下的大气污染小尺度点源扩散

8、可用高斯扩散模式表示等。4 4、城市灾害学的经济评估原理城市灾害学的经济评估原理应该指出我国城市防灾的严峻态势与城市化快速发展很不适应,最大的问题是对城市灾害损失估计不足,未进行工程项目灾害风险经济评估,原因之一是经费严重不足,如城市防洪“六五”期间仅投入2.3亿元;“七五”期间约7.1亿;“八五”期间增长幅度不大,仅占年均城建固定资产投入的1.2%1.5%。城市灾害学的经济评估准则提出了一套建设项目灾害影响及经济损益的定量方法,它全面涉及自然资源、生态和人的生命价值、洪灾、地震、火灾、污染(大气、水体、放射性)等,为城市减灾提供了最佳投资费用的结论,最终为灾害保险及灾害损失补偿提供依据。5

9、5城市灾害学的应急决策原城市灾害学的应急决策原理理城市减灾对策有技术性措施和社会性措施两大类,而城市灾害应急决策原理旨在强调城市要建成完整的防减灾网络及预警预案,在灾害事故到来时能有效指挥管理,使市府及公众有充裕时间按预案要求有计划地搬迁、救灾避难,最大限度减少伤亡及控制灾情,应急决策即按应急法令办事。建筑师尤其要按备灾要求制定应急规划,如现代化城市应急救灾必须具有便捷畅通的道路系统并充分开发利用城市地下空间等,但至今成果甚微,不少新区规划也缺少此内容。二、城市灾害学分支学科及重二、城市灾害学分支学科及重点研究方向点研究方向1 1城市综合减灾规划城市综合减灾规划城市综合减灾规划是城市总体规划的

10、组成部分,其内容及发展态势是由单项规划趋向综合规划,即制定各单项减灾规划时要考虑城市全局及灾害的多发性、连锁性。从系统的层次讲,编制城市综合减灾规划时,要抓住重点,全面设防,具体坚持三个要素:1科学选择城市用地;2科学安排城市功能布局;3遵照各项防灾技术法规,无论对新区还是旧城按防灾级别统一规划,采取减灾措施。国务院批复的北京城市总体规划(19912010年)中强调“北京是重点设防城市,要在2010年前建成北京总体防灾体系”,可迄今北京并未作过专项城市减灾规划设计,此项战略无人落实。2 2城市小区及住宅的安全度城市小区及住宅的安全度随着人类住区机能和设施的不断完善,人、自然和环境之间的关系变得

11、愈来愈复杂,致灾的因素有不断增多的趋势。提高人类住区的防灾抗灾能力,保障人居环境的安全,已成为全人类共同关心的问题。“八五”期间,国家科委支持的城市建筑和生命线工程抗震新技术研究,在供水管网、砌体结构和中高层钢筋混凝土结构房屋的隔震减震和耗能技术方面开展了攻关研究;建设部结合墙体改革的需要,重点支持了空心砖、砌块建筑和底层框架砖房抗震性能研究工作,在一定程度上拓宽了这些结构的使用范围,提高了抗震能力,为进一步的研究和发挥综合社会经济效益奠定了基础。建设部提出“小康住宅质量标准”的最大缺陷是没有关于小区及住宅安全度的要求,更缺少定量化室内外环境质量指标,因此从一定意义上讲,现在都市的住区安全度问

12、题令人担忧,其住宅质量只能是正常状态下的舒适,一旦出现突发事件将很难把握。3 3城市生命线系统防灾减灾研究城市生命线系统防灾减灾研究交通运输、情报通讯、能源供应、供排水等工程系统对于维持现代社会生活是必不可少的,犹如人体中的动脉、神经、消化、呼吸等系统对人类生命的重要性一样,故可形象地将其统称为人类社会活动的生命线系统,一般集中表现在城市。具体内容:1埋地管道的抗震设计指标和方法,发展考虑地面运动输入机制及土与管道相互作用的设计方法;2发展供水和煤气系统在灾害条件下的可靠度评价和监测、调度方法;3研究城市生命线系统的专用GIS系统和防灾减灾信息管理系统;4研究城市基础设施的综合减灾对策;5城市

13、快速交通系统及其枢纽工程的防灾、减灾设计和现有结构的诊断与加固;6建筑和设备意外爆炸事故的防御技术等。我国在这些方面的研究起步不算晚,并已具备较好的基础,但是在研究范围及观测试验和实时监控等方面尚有较大的差距。4 4城市地震综合减灾技术研城市地震综合减灾技术研究究城市地震综合减灾对策强调“软”、“硬”并重软对策指工程抗震设防标准、地震灾害损失预测地震诱发相关灾害机理研究、地震文化宣传等;硬对策指结构抗震控制即被动控制、主动控制、混合控制等。在被动控制方面有基础隔震技术、耗能减震技术、吸振减震技术等。目前国外广为开展并可借鉴的具体项目有:1高烈度地震区低造价居住和公用建筑(包括多层砌体房屋、底层

14、框架砖房和内框架房屋等)的实用隔震减震体系和配套技术;2发展和改进隔震机构,提出降低材料和加工费的实用途径和方法;3预测在基本烈度地震和罕遇地震作用下隔震建筑的加速度和位移反应,提出相应的安全保障措施;4通过示范工程和批量推广,提出隔震建筑的设计施工要点及质量控制和维护要求等。5 5城市地下空间的防灾减灾研究城市地下空间的防灾减灾研究国外很注重地下空间环境的自动化控制技术、内部环境的设计艺术与改善技术措施(如太阳光的引入、地面景观的引入等),以及防灾救灾措施与成套技术设备。我国在这一技术领域与国外差距太大,一些重大地下工程的主要设备大都采用进口设备,一般性设备的可靠性较低且尚未形成配套生产能力

15、。其具体项目有:1地下空间环境设计技术标准与自动化控制成套技术设备的开发;2太阳光引入技术及设备开发;3地下空间中人的心态特征与诱导设计;4地下空间中火灾的自动探知、警报,灭火系统的设计与产品开发;5地下空间的消防救护技术与设备开发等。6 6城市灾害社会心理与社区安全文化城市灾害社会心理与社区安全文化现代文明带来的负面效应是人们对突发事故缺少警觉,并不大的“灾情”往往导致扩大化,所以城市减灾引入文化机制十分必要。安全文化是指在人类发展的历程中,在其生产、生活、生存及科学实验的一切领域内,保障人类身心安全与健康,并使其能顺利、舒适、高效从事一切活动;预防、避免、控制和消除意外事故和灾害;建造安全

16、可靠、和谐无害的环境及匹配运行的安全体系;促进全人类的友爱与和平。社区安全文化建设必须在这四个层面上投入,有计划地传播、吸收、优化和发展,而最重要的载体和手段就是安全宣传和教育。为完成这一目标,一切宣传教育的形成和方法均可通过电视、广播、办学、培训、科普、文艺、文学、专题宣传、知识竞赛、全民安全知识教育、中小学安全自护教育、公众安全技术教育、企业安全技能比赛等途径。面对世纪之交尤应开展以小康安全文化及家庭安全文化为中心的安全减灾建设。7 7城市灾害救援医学研究城市灾害救援医学研究由于现代城市灾害的突发性及社会性,应使患有“文明恐惧症”的市民得到及时救助。为此在城市灾害学框架中,应建立相应的现代

17、医学科学的学科,使危重急症、灾害卫生救援工作科学化、规范化。这门新的学科即为“现代救援医学”。1989年在瑞典斯德哥尔摩由世界卫生组织举行的“首届世界预防事故和伤害会议”提出并产生了“安全社区宣言”,肯定安全的生活是人的一个基本权利。使“人人安全”,这是基于现代城市意外伤害、天灾人祸此起彼伏的现状,严重地威胁着人类的安全生产、生活而形成的共识。无疑,城市灾害救援学科的建立将对建筑“时空”无障碍环境的形成提供强有力的支撑。三、城市气象灾害三、城市气象灾害气象灾害种类气象灾害种类 热害热害 烟霾（幕）烟霾（幕） 雾雾 酸雨酸雨 洪涝洪涝 冰雹冰雹 大风大风 火灾火灾 污染污染 雷电雷电1、热害2、

18、烟霾3、雾4、酸雨5、洪涝6、冰雹7、大风8、火灾9、污染10、雷电四、城市气象灾害特点四、城市气象灾害特点1、城市气象灾害具有明显的季节性 由于气候变化的周期性和季节性,城市气象灾害也 多呈周期性和季节性,如热带气旋(台风)、暴雨、 龙卷风和雷电等重大灾害性天气多发生在夏季,大 雪、冰冻、大雾等灾害性天气 多发生在冬季。2、城市气象灾害具有连锁性 城市中,交通、通讯、供水、供电、供气等生命线 工程之间联系十分紧密,一旦发生气象灾害,损害其 中的某一个生命线系统,很容易造成连锁反应,产生 一系列次生灾害和衍生灾害。如雷电引起供电系 统故障,供电系统故障造成水厂不能生产,水厂停产 造成供水困难,

19、无水可供又会影响市民生活。3、城市气象灾害具有多样性 由于城市所具有的特殊性,同样的天气在郊区可能 不成为灾害,而在城市却会形成灾害或加重灾害。 如大雾在郊区旷野并不是灾害,而在城市就会影响 交通,甚至引发交通事故。同时,由于城市工业废气 排放多,雾中的有毒微粒浓度比郊区高,容易对人体 健康造成伤害。4、城市气象灾害损失重,越是经济发达的城市经济 损失越重。由于城市人口和财富集中,发生同等剧 烈程度的气象灾害,损失要比周围地区大得多。如 1991年江淮洪涝灾害中,城市密集,经济繁荣的苏南 损失就要比安徽大好几倍。5、城市气象灾害影响大城市通常是周围区域的经济政治中心和交通 枢纽,具有很强的辐射

20、作用,发生重大气象灾 害后,必然影响到周围农村和中小城镇的经 济发展和社会稳定。五、城市气象灾害原因分析五、城市气象灾害原因分析1 1、城市所具有的抗灾能力与灾害性天、城市所具有的抗灾能力与灾害性天气的巨大自然力不平衡造成灾害气的巨大自然力不平衡造成灾害天气的自然力作用于城市有三种方式。一种是直接作用于城市内部,如暴雨降落在城市、狂风袭击城市等等。当城市的某一部位承受不了这种灾害性天气的袭击,就会发生灾害。另一种是天气的自然力发生在城市周围,然后向城市逼近、袭击城市。如上游暴雨引起洪水或泥石流袭击下游城市、热带气旋(台风)掀起的高潮巨浪袭击沿海城市等等。一旦城市的防灾设施不能承受这种袭击,灾害

21、就会发生。第三种是天气的巨大自然力既作用于城市内部,又发生于城市周围,共同给城市施加压力而导致灾害。2 2、城市的地理位置容易产生城市气象灾害、城市的地理位置容易产生城市气象灾害古代的交通一般都以水运为主,所以,城市大多建造在既便利交通,又容易取水的沿江沿湖沿海地区,但这给气象灾害的形成创造了条件。如沿江型城市,城区附近的江堤,一旦不能承受上游洪峰的压力而决口,城市就会遭洪水围困,特别是城市上游有病险水库时,对城市的威胁就更大;如滨湖型城市,当汛期湖泊水位升高时,城市的低洼地区就会遭受水灾的威胁,而且湖泊受风的影响,在下风一测湖面水位壅高,城市排水困难,易使城市内涝加重;再如滨海型城市,由于地

22、面沉降、气候变暖海平面升高等因素,往往内涝灾害严重,特别是受热带气旋(台风)、风暴潮、海啸的威胁,更易受灾。3 3、城市地表面的不透水性、城市地表面的不透水性, ,加重城市水灾加重城市水灾在建设城市或扩建城市占用周围的农田后,地表被房屋、混凝土和沥青路面所覆盖,透水性急剧降低,城市越发展覆盖面积越大,城市内雨水渗入地下的部分越少,地表流动的部分就越多。如北京在50年代地表流动部分约占降雨量的40%,到80年代变成了80%。这样就抑制了水的自然循环系统,带来两个不良后果:一是城区渗入地下的雨水减少,地下水位下降,而地下水位下降就有可能加快地面下沉,使得城市更易遭洪涝灾害;二是地表流动部分的雨水增

23、加,促使雨水集中到下水道和河道,加大了下水道流量,下水道压力过重来不及排放时,就会出现城市积水。4 4、城市防汛排水设施不能满足实际需、城市防汛排水设施不能满足实际需要要, ,引起局部洪涝引起局部洪涝由于历史原因,在过去的城市建设中,对城市防汛基础设施往往不够重视,地下排水系统设计标准不高,排水能力不足。如上海1979年以前建造的地下排水系统一般按每小时27毫米的降雨量标准设计,1979年以后建造的排水系统标准提高到每小时36毫米,而上海的暴雨有时会达到每小时100多毫米,排水系统不能满足排水的实际需要,致使暴雨后积水现象比较严重。5 5、城市建筑布局不合理和抗风能力不、城市建筑布局不合理和抗

24、风能力不强强, ,造成风灾造成风灾城市中密布各种建筑物,当郊区盛行风向城市吹来时,由于建筑物的阻挡,风速风向就会改变,出现涡旋、升降气流、穿堂风等各种“怪风”。建筑布局越不合理,这种怪风就越多,特别是风进入狭窄区域时,风速就会急增,对下风方向的建筑物、汽车、行人安全产生危害。另外,在设计高层建筑时,对风力估计不足,就有可能在狂风袭击时,造成玻璃幕墙脱落等灾害。6 6、城市防雷设施薄弱、城市防雷设施薄弱, ,容易造成雷电灾害容易造成雷电灾害城市建筑物多,有些建筑尽管安装了避雷装置,但不定期检测,年久失修,起不到避雷作用;有些企业改建扩建,但没有调整避雷设施,致使扩大的厂房不在避雷装置的保护范围之

25、内。加上近年来电器设备大量增加,通信、计算机网络等系统的迅速发展,雷电灾害的潜在威胁很大,一旦防御不力,就会出现击坏建筑物,破坏通信、计算机网络系统等雷电灾害。六、城市气象灾害防御六、城市气象灾害防御1 1、因地制宜、因地制宜, ,制定城市气象防灾减灾规划制定城市气象防灾减灾规划要根据不同城市的主要气象灾种、特点及其规要根据不同城市的主要气象灾种、特点及其规律律, ,制定具有针对性、适合不同城市特点的气象制定具有针对性、适合不同城市特点的气象防灾减灾规划防灾减灾规划, ,并纳入城市总体规划和城市减灾并纳入城市总体规划和城市减灾规划规划, ,对洪涝、台风、大雾等重大灾种应建立预对洪涝、台风、大雾

26、等重大灾种应建立预案案, ,实现经济建设、城市发展与灾害防御一起抓。实现经济建设、城市发展与灾害防御一起抓。2 2、加强工程性防御措施、加强工程性防御措施, ,提高城市承灾能力提高城市承灾能力减轻城市气象灾害,加强工程性防御措施是一个十分重要的方面,这是保护城市安全的长久之计。如根据不同城市的实际情况,以千年一遇、百年一遇的防洪标准修筑加固沿江、沿湖、沿海堤坝和挡潮闸等;以510年一遇标准修建扩建城市排水系统;营造防风林带等等。日本为减轻城市水灾,除采取修建堤坝、排水渠或水库、排水泵站等工程性措施以外,还提出“综合治水对策”,如修建地下洪水调节池、使用透水性铺路材料、雨水渗井、渗透管等设法让雨

27、水渗入地下,还鼓励在住宅楼间、校园、公共建筑物也修建雨水贮留设施,作为防泛滥对策。我国上海在“七五”、“八五”期间,大力兴修水利,修建苏州河挡潮闸,加固加高黄浦江防汛墙,扩建地下排水系统,使抗御气象灾害的能力获得很大提高。根据苏州河挡潮闸的成功经验,上海有关专家还提出在吴淞口修建档潮闸,以阻挡海水入侵。3 3、重视建筑设计、重视建筑设计, ,充分考虑气象条件充分考虑气象条件人类建村、建镇、建城,从某种意义上讲就是为了躲避灾害,所以,历来人们总愿意把城市建在没有自然灾害的地方,但实际上很难找到这样的“世外桃园”,这就要求我们面对现实,发展城市首先要选择灾害性天气相对比较少的地区,同时还要考虑所选

28、择地区灾害性天气的最剧烈程度,以便根据天气的最大破坏力来设计高楼、港口、码头、机场等重要设施,避免出现不该发生的灾害。4 4、加强雷电防避、加强雷电防避, ,减轻雷击灾害减轻雷击灾害当前,城市快速发展,建筑物高度和密度增加,电子设备、通信网络日益增多,现代化程度越来越高,但同时也给雷击灾害创造了条件。因此,对高层建筑、工业烟囱、水塔、重要物资仓库、易燃易爆化工企业、油库、露天堆场、供变电设备、程控电话广播通讯设备、电视卫星接收设备、计算机房、安全报警系统等设施,必须按照有关的防雷技术规范安装相应的防雷装置,并定期进行检测,确保防雷装置可靠有效。5 5、削弱夏季热岛强度、削弱夏季热岛强度, ,减

29、轻城市高温减轻城市高温危害危害城市高温灾害的严重程度与城市热岛效应有密切关系。因此,要尽可能采取措施削弱热岛强度以降低城市高温。一要扩大城市绿地覆盖率,绿树有遮阳效应,绿地的蒸腾作用可耗去大量潜热,另外也能改善空气质量;二要减少人为热和温室气体的排放量,要调整能源结构,减少煤炭、燃料油用量,尽量利用太阳能,大力发展风能、水力能;三要增加城区水域面积和喷水、洒水设施,以增加蒸发耗去热量来降低城市下垫面温度;四要以浅色涂料为主粉刷城市建筑物和构筑物外表,增大城市下垫面的反射率,减少城市吸热。6 6、开展人工消雾、开展人工消雾, ,减轻城市雾害减轻城市雾害根据目前的科学技术,开展人工消雾已成为可能,

30、因此,在城市尤其是大城市的机场、港口、渡口、码头等重要交通地区应安装消雾装置,必要时实施人工消雾,尽量减轻大雾危害。7 7、视灾害性天气研究、视灾害性天气研究, ,加强城市气象加强城市气象警报服务系统警报服务系统实践证明,对灾害性天气防与不防,减灾的效果截然不同。预防灾害性天气,首先要有正确的预报,气象部门要加强对灾害性天气的研究,不断提高预报准确率,为政府部门和社会各界提供可靠的防灾决策依据。同时要尽快把正确的灾害性天气信息公布于众,以便人们能够抢在灾害性天气来临之前采取防御措施。快速传递灾害性天气信息,一要充分利用报纸、广播、电视等新闻媒介和声讯电话;二要巩固、发展气象警报网络、高频电话和

31、微机服务终端;三要大力发展气象警报寻呼系统,使寻呼机成为带在身上的“气象台”;四要在大中城市尤其是大城市建立气象专用电视频道,全天候播放各种气象信息;五要建立大屏幕电子显示网络,在城市的车站、码头、机场、广场和开阔地设置大型电子显示屏,以便及时为公众传递灾害性天气信息。七、城市气候资源利用七、城市气候资源利用1城市气候资源研究的背景2解决城市病态气候问题的理论基础3我国热带亚热带气候资源水平4城市气候资源应用基础研究的新方向5城市气候资源化研究的战略1 1城市气候资源研究的背景城市气候资源研究的背景我国的大部分疆土受热带亚热带气候控制, 城市的现代化建设不可能脱离这种自然气候的客观影响城市急剧

32、发展的重大危害性后果有三点: 1 城市的人居环境质量恶化, 城市居民的健康受到严重威胁, 城市 人口疾病增多, 素质下降, 寿命降低; 2 为抵御这种城市病态气候环境所投入的人工能源增多(如增大 空调和通风系统投入等) ;3这种城市病态气候危害过程表现出持续和渐变特征,有很强的 麻痹性, 不易引起关注。2 2解决城市病态气候问题的解决城市病态气候问题的理论基础理论基础近代城市物理学的研究发现, 单纯依靠气候要素(太阳辐射热; 天然降水; 风速) 之间的自然调和行为, 完全能够实现城市表面及其气候环境的被动蒸发冷却效果, 从而找到又一条依靠自然界气候要素的自我调节行为来改善城市气候环境的新的科学

33、方法。把蒸发冷却理论与城市设计理论以及城市气候资源理论三者交叉结合, 所形成的城市环境形态的自然调和理论, 将会对现代和未来健康城市环境模式的形成, 起到正面的推动作用3 3我国热带亚热带气候资源水平我国热带亚热带气候资源水平 太阳辐射太阳辐射 风资源风资源 天然降水天然降水 蒸发力水平蒸发力水平 蒸发比特点蒸发比特点太阳辐射太阳辐射在夏热季节在夏热季节, , 我国热带亚热带地区的太阳辐射强烈我国热带亚热带地区的太阳辐射强烈, , 城市的太阳辐照度日总量值相差不大城市的太阳辐照度日总量值相差不大, , 均在均在73007300 7900W/m 2, 7900W/m 2, 如广州为如广州为731

34、8W/m 2 , 7318W/m 2 , 尽管该值不算尽管该值不算大大, , 但夏热时间持续长但夏热时间持续长, , 这是引起城市环境过热的主这是引起城市环境过热的主要热量来源要热量来源, , 即是要通过城市表面的被动调和功能即是要通过城市表面的被动调和功能所要消化的部分。当然所要消化的部分。当然, , 从正面应用来说从正面应用来说, ,丰富的太丰富的太阳能资源也可以有条件地替代电能用于热水供应或阳能资源也可以有条件地替代电能用于热水供应或制冷等制冷等风资源风资源在热带亚热带地区内比较在热带亚热带地区内比较, , 云贵川和福建、广东、广云贵川和福建、广东、广西的山区西的山区, , 风速风速3m

35、/s 3m/s 近近2000h, 2000h, 长江中下游的江苏、长江中下游的江苏、浙江的东部浙江的东部, 3m/s, 3m/s的风速为的风速为20002000 4000 h, 4000 h, 与东北、与东北、华北和西北的风能资源状况相近华北和西北的风能资源状况相近, , 而东南沿海及其岛而东南沿海及其岛屿为我国最佳风能资源区屿为我国最佳风能资源区, 3m/s , 3m/s 的风速全年有的风速全年有60006000 8000 h8000 h。如广州市虽靠近沿海。如广州市虽靠近沿海, ,但风力资源并但风力资源并不及华南沿海和东南沿海城市不及华南沿海和东南沿海城市, , 广州城区夏热时期的广州城区

36、夏热时期的热岛消失临界风速按热岛消失临界风速按400 400 万人口计算应为万人口计算应为10.9m/s, 10.9m/s, 而而广州城区的夏季平均风速仅为广州城区的夏季平均风速仅为1.8m/s1.8m/s。因此。因此, , 单纯依单纯依靠有限的风力资源恐怕难以消除城区的热岛现象靠有限的风力资源恐怕难以消除城区的热岛现象, , 但但是是, , 如果把这部分风力资源与其它的单项资源如果把这部分风力资源与其它的单项资源( (天然降天然降水、太阳辐射水、太阳辐射) ) 有机结合有机结合, ,将会产生可观的功效将会产生可观的功效天然降水天然降水我国亚热带地区的天然降水特点表现为我国亚热带地区的天然降水

37、特点表现为, , 长江以南的各地年降长江以南的各地年降水量均在水量均在1000mm1000mm以上以上, , 四川盆地为四川盆地为1800mm , 1800mm , 台湾省可在台湾省可在2000mm , 2000mm , 而西北内陆只有而西北内陆只有100100 200mm ,200mm ,广州地区为广州地区为1694.1mm1694.1mm。从降水的时间分配规律上看。从降水的时间分配规律上看, , 夏半年夏半年( (春分至秋分春分至秋分) ) 降水量约占年降水量的降水量约占年降水量的78.5% 78.5% 左右左右, , 夏季夏季(6(6、7 7、8 8 月月) ) 降水量降水量占占53.3

38、5% 53.35% 左右。左右。蒸发力水平蒸发力水平从气候蒸发力的表现来看从气候蒸发力的表现来看, , 长江流域年蒸发力为长江流域年蒸发力为10001000 1500mm , 1500mm , 华南地区在华南地区在1500mm 1500mm 以上以上, , 海海南西部甚至超过南西部甚至超过2000mm ,2000mm ,西北干旱地区在西北干旱地区在2500mm 2500mm 以上。可见以上。可见, , 长江以南地区的天然降水长江以南地区的天然降水能力高于气候蒸发力水平能力高于气候蒸发力水平, , 因此可以从根本上肯定因此可以从根本上肯定在长江以南地区运用气候资源实现城市表面及环在长江以南地区运

39、用气候资源实现城市表面及环境的被动蒸发冷却的可行性境的被动蒸发冷却的可行性蒸发比特点蒸发比特点上述气候特征表明上述气候特征表明, , 我国亚热带地区的主要气候要素我国亚热带地区的主要气候要素较为完整较为完整, , 天然降水能力和气候蒸发力水平基本相当。天然降水能力和气候蒸发力水平基本相当。用实际蒸发量用实际蒸发量(E)(E)与蒸发力与蒸发力( (最大可能蒸发量最大可能蒸发量Eo ) Eo ) 的比的比值值( (即蒸发比即蒸发比B= E/Eo ) B= E/Eo ) 可以定量地评价地区被动蒸发可以定量地评价地区被动蒸发冷却技术的适应性。从全年蒸发比分布状况来看冷却技术的适应性。从全年蒸发比分布状

40、况来看, , 长长江中下游地区为江中下游地区为0.9, 0.9, 其余南方大部为其余南方大部为0.80.8。而华北地。而华北地区为区为0. 40. 4 0. 6, 0. 6, 西北地区仅为西北地区仅为0.050.05 0.20.2。夏热季节。夏热季节(6(6、7 7、8 8 月月) ) 是降水集中时期是降水集中时期, , 江南大部为江南大部为0.9, 0.9, 中部中部地区短时出现地区短时出现0.60.6 0.8, 0.8, 而西部地区仍在而西部地区仍在0.2 0.2 以下甚以下甚至更低。可见至更低。可见, , 长江以南城市依靠气候要素自给能力长江以南城市依靠气候要素自给能力实现城市环境被动蒸

41、发的自然条件十分优越实现城市环境被动蒸发的自然条件十分优越, , 其保证其保证率在率在80% 80% 以上以上, , 如果有效地限制城市表面的径流因素如果有效地限制城市表面的径流因素这一比率还会提高这一比率还会提高4 4 城市气候资源应用基础研究城市气候资源应用基础研究的新方向的新方向利用城市表面铺装材料的蓄水本领利用城市表面铺装材料的蓄水本领, , 结合城市表面特殊的结合城市表面特殊的构筑方法来有效限制城市表面的径流构筑方法来有效限制城市表面的径流, , 能够使城市非绿地表面能够使城市非绿地表面具备蓄存天然降水的能力具备蓄存天然降水的能力, , 通过多种气候要素通过多种气候要素( (降水、风

42、能太阳降水、风能太阳辐射辐射) ) 在这种城市表面上所产生的自然调和行为在这种城市表面上所产生的自然调和行为, , 可以实现城可以实现城市非绿地表面及其环境的被动降温市非绿地表面及其环境的被动降温, , 进而有效地削减城市热岛进而有效地削减城市热岛效应。这种气候要素的自然调和理论效应。这种气候要素的自然调和理论, , 是建立在对材料物理性是建立在对材料物理性质、城市空间环境特征和气候要素特征等进行一体化的综合研质、城市空间环境特征和气候要素特征等进行一体化的综合研究基础之上的究基础之上的, , 是城市气候资源应用基础研究的一个新的研究是城市气候资源应用基础研究的一个新的研究方向。它不同于过去在

43、单纯利用气候要素应用方面所做的研究方向。它不同于过去在单纯利用气候要素应用方面所做的研究, , 如单纯研究利用太阳能降温或单纯利用风能发电如单纯研究利用太阳能降温或单纯利用风能发电, , 或单纯研究或单纯研究天然降水的利用等。天然降水的利用等。到目前为止到目前为止, , 发现和开发强度高、耐磨性好、蓄水能力强的城发现和开发强度高、耐磨性好、蓄水能力强的城市铺装材料工作市铺装材料工作, , 仍然是实现利用气候资源的自然调和理论达仍然是实现利用气候资源的自然调和理论达到改善城市环境质量目的的重要环节。到改善城市环境质量目的的重要环节。5 5城市气候资源化研究的战城市气候资源化研究的战略略关于城市气

44、候资源问题的研究关于城市气候资源问题的研究, , 是城市面向是城市面向21 21 世纪发展的一项具有世纪发展的一项具有战略意义问题之一战略意义问题之一, , 是关系到我国城市发展能否以一个健康的形象走是关系到我国城市发展能否以一个健康的形象走进进21 21 世纪并能走向兴旺与发达的大事世纪并能走向兴旺与发达的大事, , 是城市向可持续发展战略目标是城市向可持续发展战略目标迈进的一个实际步骤。在全球范围内迈进的一个实际步骤。在全球范围内, , 在其它能源逐渐枯竭或负面作在其它能源逐渐枯竭或负面作用日趋严重的形势下用日趋严重的形势下, , 必须重视气候资源的开发与利用。因此必须重视气候资源的开发与

45、利用。因此, , 面向面向21 21 世纪的我国城市建设工作中世纪的我国城市建设工作中, , 一项重要的使命就是要创造健康的有生一项重要的使命就是要创造健康的有生命力的城市形象命力的城市形象, , 整治和根除城市病态气候现象整治和根除城市病态气候现象, , 使我国城市气候资源使我国城市气候资源的研究开发应用工作走在同纬度的发达国家之前。为此应采取以下具的研究开发应用工作走在同纬度的发达国家之前。为此应采取以下具体战略步骤并尽快加以实施。体战略步骤并尽快加以实施。(1) (1) 组建城市气候资源研究机构组建城市气候资源研究机构, , 研究城市气候资源、开发、应用等。研究城市气候资源、开发、应用等。(2) (2) 由城市开发建设的经费中有计划地提出一定比例用于城市气候资由城市开发建设的经费中有计划地提出一定比例用于城市气候资 源的研究。源的研究。(3) (3) 结合我国城市气候环境的实际问题确立一批有价值的研究项目结合我国城市气候环境的实际问题确立一批有价值的研究项目, , 为为 政府决策提供科学可靠的依据。政府决策提供科学可靠的依据。the endthe endthank youthank you