吳梅劉卉湯萬龍何亞平

（1新疆建設職業(yè)技術學院 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，與城市工程建設活動、城市居民日常生產、生活密切相關，研究一個城市的氣候特征需要借助當?shù)貧庀笾鞴軝C構提供的氣象資料。住房城鄉(xiāng)建設部關于發(fā)布國家標準《城市規(guī)劃基礎資料搜集規(guī)范》的公告中明確指出：城市總體規(guī)劃的基礎資料搜集包括風玫瑰圖、四季主導風向、平均風速、最大風速、太陽輻射、年均降水量等氣象資料。

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

1 風向資料對于烏魯木齊城市規(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，地勢東南高、西北低，形成一個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散的風向、風速氣象條件，極易造成大氣污染。

1.1 烏魯木齊城市風向特征

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

圖1 烏魯木齊市1981-2010年各風向頻率分布

圖2 烏魯木齊市1981-2010年冬季、夏季各風向頻率分布

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

圖3 烏魯木齊市1981-2010年12月、1月、2月各風向頻率分布

從圖3可以看出烏魯木齊市12、1、2月主要風向為NE風，風向頻率分別為13%、13%、15%，月平均風速分別為1.6、1.6、1.8；其次是ENE風，風向頻率分別為8%、9%、10%；靜風頻率非常高，分別為21%、20%、16%。

1.2 風向特征下城市規(guī)劃工作應注意的問題

從上述特征可以看出烏魯木齊市冬季平均風速小，靜風頻率高，最大風頻方向為NW、N、NE,最小風頻方向為WSW、W。當前烏魯木齊市鋼鐵、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散。城市規(guī)劃時應將向大氣排放有害物質的工業(yè)企業(yè)布局在WSW、W的方位上，居住區(qū)應布局在最大風頻NW～NE的上風向。烏魯木齊市冬季靜風頻率很高，對大氣污染物的稀釋擴散極為不利，城市規(guī)劃應盡可能加大產生大氣污染物的工業(yè)區(qū)與居民區(qū)的衛(wèi)生防護距離，靜風時減少對城市及居民造成的污染。此外城區(qū)規(guī)劃要加強“城市通風道”的建設以利于市區(qū)污染物的稀釋和排出。

2 大氣穩(wěn)定度對于烏魯木齊城市規(guī)劃的影響分析

與城市氣候相關的另一個主要氣象要素是大氣穩(wěn)定度，它是影響污染物在大氣中擴散的重要因素。大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)時，會出現(xiàn)逆溫層，它會阻礙空氣的上下對流，煙囪排出的各種污染物質，不易擴散大量的積聚起來，隨著時間的延長，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時逆溫出現(xiàn)頻率高達87%～92%,1月逆溫頻率高達92.9%[4]。全年中冬季貼地逆溫層和脫地逆溫層的厚度遠遠大于夏季，冬季逆溫層的厚度最厚、底高和頂高最低，平均逆溫強度比蘭州、長春、貴陽、北京城區(qū)偏強[5]。楊靜等人對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)計分析結果表明，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散。

2.2 應對措施

城市規(guī)劃工作中要高度重視產生污染物的工業(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)時間長的不利氣象條件，煙氣只能向下擴散，極易造成熏煙型污染。大型污染企業(yè)應注意超高煙囪的設計使高架污染源的煙云擴散能達到甚至超過逆溫層底部高度。以往城市規(guī)劃工作中，對大氣穩(wěn)定度的氣象資料不做要求，但是這是一個重要參數(shù)，今后應注意收集該資料。

3 太陽輻射對于烏魯木齊城市規(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數(shù)2570.7h，全年日照百分率為58%，冬季日照時數(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℃。冬季嚴寒漫長，供暖期自每年10月15日至翌年4月15日，長達6個月。

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于爭取更多陽光，提高建筑室溫和建筑節(jié)能，十分重要。建筑朝向布局時，考慮到冬季盛行的東北風向，從防輻射的角度來講，房屋朝向以正南為佳，但通風則以偏西北或北向較好；因此，綜合考慮自然通風、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)能應對措施

考察烏魯木齊現(xiàn)有居住建筑設計情況，前幾年普遍存在的封閉陽臺三面連續(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)能標準。建議在冬季太陽高度角相對較小的情況下，加之近年逐步普及的地暖供暖方式，適當降低窗臺高度，冬季可以引入更多陽光入室，增加室內溫度。

4 降水特征對于烏魯木齊城市規(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給變化。2011年烏魯木齊市常住人口達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的極度缺水標準，屬資源性極度缺水型城市。

4.2 應對措施

城市規(guī)劃時可將雨(雪)水資源視為第二水源，大型建筑物如大型小區(qū)、體育場館、大廈、機關大樓等場所可建大容積的地下水池來儲存雨水，蓄集的雨水可用于綠化灌溉、沖洗廁所、應急和消防用水；大學、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，補充地下水資源。

5 結語

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頻NW～NE東北郊和西北郊的上風向，會對下風區(qū)域帶來嚴重污染。城市規(guī)劃調整時應盡可能加大工業(yè)區(qū)與居民區(qū)的衛(wèi)生防護距離，綠地隔離帶樹冠應疏密適度，下部通風適當，靠近污染源部分則應結構緊密，迫使進入林帶的氣流向上抬升，穿越林冠，達到良好的凈化效果。

5.2 烏魯木齊中心城區(qū)污染源點多，人口密度大，城區(qū)規(guī)劃要加強“城市通風道”的建設，不能以建筑優(yōu)先為原則，城市綠地建設不能單獨提倡綠量指標，綠地不能僅作為房前屋后建筑之間的點綴，城市綠地系統(tǒng)應統(tǒng)籌規(guī)劃，城鄉(xiāng)邊緣地帶設置永久性的環(huán)城綠帶,創(chuàng)造郊區(qū)至城市通風道良好的導入口，加大城市局地環(huán)流，打破大氣靜止狀態(tài)，促使污染物質稀釋擴散，減輕大氣污染程度。

5.3 利用完備的地方氣象資料，科學合理的城市規(guī)劃、先進的建筑節(jié)能技術和環(huán)境保護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)境質量，實現(xiàn)資源可持續(xù)利用，是烏魯木齊市構建綠色生態(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散失衡的原因分析及其防治對策[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)境學報，2012，28(1)：82-85．

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

[5]劉增強，鄭玉萍，李景林等.烏魯木齊市低空大氣逆溫特征分析[J]．干旱區(qū)地理，2007，30(3)：351-355．

[6]楊靜，李霞，李秦等.烏魯木齊近30a大氣穩(wěn)定度和混合層高度變化特征及與空氣污染的關系[J].干旱區(qū)地理，2011，34(5)：747-751．