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福州城市热岛效应形成及应对方案

    改革开放二十多年来我市经济的迅猛发展,一改“纸褙福州市城”的旧貌,城市面貌焕然一新,并荣获了“国家卫生城市”、“全国优秀旅游城市”等称号。但近年来夏天酷热气候日益困扰着广大市民。我市每年夏天日最高气温在36℃以上的天数增多,并常居全国各大城市之首。尤其2003年的夏天温度之高、持续时间之长,都是有气象记录史以来的新记录:福州城区自2003年6月29日起已连续24天最高气温超过36℃,创下1957年以来持续高温时间最长的纪录;7月份市区日均气温除7月27日为29.3℃外,都超过30℃,26日的最高气温达41.7℃,均创下福州1880年有气象资料以来的新记录。这个夏天酷热难耐的日子回想起来仍让人心有余悸。气象局资料表明,我市气温上世纪六、七十年代市区仅比郊区高0.16℃和0.17℃,而80年代后,市区与郊区温差骤增至0.4—0.7℃,这种差别在夏天的傍晚最为明显,温差可达1.5—2℃。在盛夏的黄昏,由郊外驱车进入城区时,阵阵热风迎面扑来,郊外暮色之凉意瞬间被一扫而光;原先全家在傍晚时分全家在庭院纳凉,老人们含饴弄孙、享受天伦之乐的习惯也因酷暑难耐而成为渐去渐远的美好记忆。我市的城区“热岛效应”较为显著,加强生态环境建设以缓解城市“热岛效应”迫在眉睫。
     一、城区地表“热岛效应”分布情况
    据2003年职能部对我市“热岛效应”研究结果表明:我市城区热岛效应明显,从农村到城市边缘的近郊,温度有明显升高趋势,而市区温度因城市下垫面差异而稍有起伏。市中心区人口密度和建筑物密度都最大,温度也最高。尤其是鼓楼、台江老城区,因城市建筑、道路、广场等密集,建筑物密度高,人口集中,生活、交通热源多,热力强度高且变化小,“热岛效应”多呈连片分布。但由于闽江水体的分割削弱,福州市区“热岛效应”分为南北两大块,与建成区的分布对应一致。从城市南北温度场分布情况对比也可以看出,仓山区城市开发相对鼓楼、台江滞后,绿地面积较大,农田、河浦等夹杂在建成区中,导致热岛分布呈小而广的状态。
    二、城区“热岛效应”形成原因分析
    1、城区人口增长过快。据统计资料显示,1949年末福州市城区人口32.4万人, 2001年底城区人口 148.49万人(不包括数量庞大的流动人口),增长了4.58倍。由于城区人口增长过快,导致能源消耗增长较快,释放到大气中的热量也随之增高。尤其是汽车、摩托车、空调、冰箱的迅速增加,使能源的使用量剧增,向大气释放的热量增加。
    2、人工不透水铺面和大吸热表面积的增加。随着旧城改造和新区建设速度的加快,城区面积不断扩大,道路不断拓宽,高楼大厦拔地而起,而这些人工铺砌的道路、广场、建筑物几乎全部密不透水大量的人工不透水铺面,使自然植物生长的被覆面相对减少,地面的保水能力下降,调节气候的作用相应减弱。每一次降雨之后,宝贵的雨水很快就会从四通八达的排水管道流失殆尽,数分钟之后,城市又恢复为干渴的外貌。这使市区“热岛效应”和干燥化的倾向更加严重。
    3、不合理的人工排水系统。在城区,雨水、生活用水绝大部分是由人工排水系统迅速排放至内河,再由内河排放到闽江,从根本上阻止了水在市区环境内的渗透、保存,对缓解“热岛效应”产生不利影响。
    4、建筑物的无序排列使通风量和风速越来越小。高大的建筑群和凌乱的居民住房影响了通风量,使城里风速越来越小。据统计,福州市主导风向为东南风,频率为14.3%;其次为西北风,频率为9.15%;静风频率高达21%。80年代以后,由于城区东西部与南部高层建筑不断涌现,对主导风——东南风起着阻碍作用,市区内静风频率进一步升高,储热进一步增大。众所周知,风大冷暖空气极容易随风混和,城乡温差就不会十分明显。可是现在城市的非科学性布局,使城市风速迅速减小。不仅如此,大型建筑和汽车全面推行全密封、全空调设计增加了空气中的热量;一些大楼全玻璃幕墙设计造成玻璃将光直射到室内使温度上升,而为了室内降温就必须浪费能源以机械方式将热量排出户外;玻璃幕墙的强反射光线又促使周围住所装上更多的空调,形成热公害的恶性循环。
    5、城市大气污染增加。工厂企业消耗的能源、城市中众多机动车辆排放的大量尾气,工业生产及人群活动产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、煤灰、粉尘和气溶胶微粒等有害物的浓度增加,改变了城市大气的成份,并徘徊在城市上空不易稀释扩散,同时形成的低压旋涡吸引了周围地区热量向中心聚集。也增大了城市大气的吸热能力,而城市大气中有二氧化碳和污染物覆盖层,太阳的热辐射可穿透它射向地面,而地面反射的长波热辐射却被二氧化碳全部吸收,并以逆辐射的形式返回大地,这等于在城市上空盖了一层厚厚的“被子”,致使城区温度升高。
    6、城区绿化率较低。我市近年来在城区绿化方面投入不少,据园林部统计资料,1949年末城区绿化程度为3.5%,2001年为 33.2 %,相比增加了9.49倍。但这些数据却忽视了一个最基本的事实,就是近年用以新征用的土地原来多是菜地、水田、池塘或果园,它们可以发挥较大的生态效能。而现在由于被征用,农业植被覆盖面正在迅速减少。因此,总的说来城区的绿化面积是在不断减少。此外,目前,城区的建设工程如绿化面积不足,还可用补交绿化补偿费的办法通过验收。加上前些年部分道路建设和房地产开发工程没有严格按照城市绿化有关法规进行施工和验收,致使城区绿化面积不足、分布不均。如:1996年建成通车的二环路,在设计、审定方案时绿化用地宽度都达到其路幅总宽的15%,但实施时却不见两条绿化分车带;规划中确定的其两侧5—10米的环线绿带,在实施时大部分路段也被违章搭盖侵占,只剩下两侧各一排行道树,致使二环路成为福州市道路最宽、绿化面积最窄、“热岛效应”最明显和噪声最大的城市干道。
    7、湿地、水域面积锐减。福州城区依山傍水,闽江穿城而过,加上河汊甚多,主要内河有晋安河、白马河等 40多条内河(全长约80公里);除内河外,还有许多池塘。因此,福州素有“水乡泽国”之称,湿地、水域资源丰富,本来可以为削弱“热岛效应”起到较大作用。但是,近年来,盲目地填河、填塘建楼或铺路,使城市湿地、水域面积锐减严重,调节温度的功能不断削弱;另外,河道的缩小和泥沙淤积使河床蓄水量大为减少,大部分河道两岸被固化,也使河道对气候的调节功能削弱。绿色植物和水面都是维持生态平衡的关键性因素,现在由于这两个因素的削弱,使得福州城市的生态环境变得十分脆弱,难以缓解夏季的“热岛效应”。
    8、其它因素。我市的地理因素对城区热岛效应的形成也有一定的影响。我市属典型的河口盆地地貌,城区四周东有鼓山、西有旗山、南有五虎山、北有莲花峰, 城区被群山所环抱,不利于气流流动。再加上福州地热(温泉)资源丰富,并位于市区中心地带,总储量约为4373万吨。日开采量9800立方米左右。仅北区温泉水厂,日供热水就超过5000吨。地下热水开发利用,反映在热红外卫星图像上就是高温点或高温面积扩大,如温泉支路两侧高温区的扩大。这在一定程度上加剧了城区的“热岛效应”。
    三、加强我市生态环境建设,缓解城区“热岛效应”的对策
    1、设置卫星城,控制城市规模和城区人口。加强城市周边的卫星城镇建设,合理控制城市规模,防止人口过度集中于城区。在城市中心地带以发展第三产业和综合功能为主;在城市中心地带的外围,再环绕一个圈层,以绿色生态空间相间隔,并以便捷的交通网与外围城镇相连,这一地带可作为第二产业、交通枢纽及仓库基地的所在地;再外一圈以城市所管辖的乡镇为主体,可作为第一产业与乡镇工业所在地.应将高能耗的产业迁出市区。因此,城市总体规划应根据城区人口增长情况统筹考虑、在城市新区开发建设时,应采取主城区周围设置卫星城的办法,使主城区与四周卫星城之间能有10—20公里的耕地作隔离带,不搞连片建设,这是缓解城区“热岛效应”的一项有效办法。
    2、城市规划建设应注重环境优先原则。在城市建设设计中,要把环境作为首要因素来考虑,把建筑设计和地形地貌有机地结合起来,使建筑物既实用又符合生态要求。在设计中注重选择自然通风、采光好的方案和低能耗的采暖、降温系统,并努力把林木、风和水重新带回都市环境中来。
    3、改进排水系统的透水性能。为了使城区雨水尽可能被土壤吸收,建议使用由德国发明的“水槽——排水沟方案”系统。这种系统由收集雨水的水槽及在水槽里铺有砾石或膨胀粘土的蓄水池组成,它的功能是将雨水重新排入地下,并让雨水慢慢渗进土里。该系统既可用于新的建筑工地,也可用于已完工的住宅和商业区,值得借鉴和推广。
    4、合理规划、布局城市建筑。要根据城市地理环境〔包括纬度、地形、风向、风速、日照、辐射条件等〕合理布局城市建筑物、确定道路网的方位、宽度、建筑物朝向、间距以及建筑物的形体等。在新区建设或老城改造时,必须考虑地面常年主导风向,特别是夏季主导风向,城市整体规划布局时应考虑设置一定长、宽的东南、西北等方向的风道,引风入城,力求增大气流通量。
    5、保留湿地和城区水域,建造人工湖。我市虽已立法保护湿地,但许多方面还不够落实。应加大力度保护被称为“城市之肾”的湿地资源和城市水域。今后在城市建设中,对现有水面一定要保护,禁止填水铺路、建房;旧城改造、新区建设,应把扩充水面、建造人工湖列入重点考虑,并制定具体指标,予以认真落实。
    6、提高城市绿地覆盖率。城市绿化对降低城市热岛强度,改善城市气候条件有着极为重要的意义。在制定城市绿地系统规划时,不仅要考虑每年的绿化面积,还应着重考虑绿地的合理分布和植物配置。同时,大力发展垂直绿化,增加绿化总量,以逐步改善城市大量建筑物等下垫面的辐射吸收和散热状况、达到缓解“热岛效应”的目的。
    7、推广“冷屋面”材料。热反射隔热涂料(也称防晒涂料)的产品技术和经济成本当前已经发展到适合推广阶段,对城市新老住宅政策性引导推广这类产品,城市屋面大面积使用可以将大量热光反射到高空,有效降低城市总体热吸收。同时,用热反射隔热涂料涂布的冷屋面会推进建筑环境的宜居化,使得用户降低的空调用电量,因为电耗能量转换最终是热量形式,从这个角度看也会降低城市温度。
    8、发展公共交通系统。轻轨电车是快捷方便的交通工具,同时具有低排热、少污染的特点,建议城市公共交通应优先发展轻轨交通系统。同时,大力发展公共交通系统,并制定相关政策鼓励市民出行时多乘公交车。这样即可节约能源,减少汽车的热污染,又可缓解交通拥挤状况。

    “热岛效应”不仅成为榕城人提高生活质量的严重障碍并对居民的健康构成严重威胁,也影响了城市社会经济和生态环境的持续、稳定、健康发展。在全球生态严重失衡、自然灾害日益频繁的今天,我们必须清楚地认识到:气候与社会经济发展是一个整体。因此,我市在创建生态城市时,应牢牢把握住以生态环境良性循环为基础,把缓解城区“热岛效应”作为重要指标,采取有效措施保护自然生态环境,使气候变化与社会经济发展进入良性循环;要坚决扭转那种忽视环境建设或以牺牲环境为代价乃至到了生态环境遭到严重破坏后再来治理的错误做法。我们相信通过科学的规划、严格的管理以及广大城市建设者和全体市民坚持不懈的努力,在不远的将来,我们将逐渐远离“热岛效应”的困扰,昔日榕城“绿荫满城,暑不张盖”的自然环境又将重现在人们眼前。