城市通風廊道系統構建及管控探索*
——以合肥市為例

黃 闖 魏宗財 曹 靖 鄧汗青 HUANG Chuang, WEI Zongcai, CAO Jing, DENG Hanqing

0 引言

改革開放40年，我國的經濟發展與城市建設取得了舉世矚目的成就，2018年常住人口城鎮化率達59.58%。但同時，城市建成區規模的大幅度增加導致城市下墊面變得愈發粗糙，全國多數城市的風速普遍呈逐年降低態勢，平均每年減少0.01—0.05m/s。這是城市熱島加劇的原因之一[1-3]。

黨的十九大將“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念”寫入大會報告，成為新時代中國特色社會主義生態文明建設的思想和基本方略。2018年4月，習近平總書記主持召開中央財經委員會第一次會議，強調打好包括藍天保衛戰在內的幾場標志性重大戰役。為探索以生態優先、綠色發展為導向的高質量發展新思路，城市規劃更要尊重自然，因地制宜重拾氣候適宜性規劃。優化城市組團式空間布局，強化通風廊道建設，對于預防SARS（嚴重急性呼吸綜合征）與COVID-19（新型冠狀病毒肺炎）疫情等重大公共衛生事件、建設可持續發展的健康城市具有重大的戰略意義。

通風廊道作為提升城市環境品質和消減熱島效應的重要工具，成為城市規劃研究和實踐的熱點。國外對城市通風廊道理論層面的研究起步較早，主要集中在通風系統理論、下墊面氣候功能評價標準、氣候環境評估的指導方針等方面[4-7]。相較之下，國內對城市通風廊道的研究更加關注實踐層面，北京、香港、長沙、廊坊、杭州、南京、西安、安慶等城市陸續推進了城市通風廊道的相關規劃實踐及研究。如杜吳鵬等[8]利用長年代氣象資料、現場觀測、高分辨地理信息數據等研究了北京風環境、通風潛力分布和通風廊道對局地微氣候的影響，并為北京中心城區通風廊道的規劃和構建提供支撐。俞布等[9]以杭州為例，綜合考慮影響城市通風環境的多源評價指標，構建了集城市氣候觀測、多尺度數值模擬、城市形態控制為一體的城市多級通風廊道系統。尹杰等[10]以武漢為例，提出基于街道高寬比和高度變化程度的通風廊道劃分方法。蘇鈉等[11]結合城市風的空氣流動運動規律和城市下墊面特點，確定城市通風廊道的位置、數量等主要控制要素，提出廊道周邊地塊建設控制要求和建筑迎風面密度控制要求。曹靖等[12]運用流體動力學分析方法，對城市通風廊道采取“城區—分區”的思路進行分類研究，并探索針對新老城區差異化的通風對策。近兩年，我國國家層面陸續發布了《城市通風廊道規劃技術指南》《城市通風廊道氣候可行性論證規范》等行業標準規范。這有助于各地通風廊道規劃研究及實踐的統一。

綜上，目前國內開展的城市通風廊道研究或規劃多基于風環境模型來識別通風廊道，并對通風廊道沿線地區的開發建設提出管控要求。但仍存在兩方面問題：第一，該方法能夠識別出城市建成區及規劃片區內通風潛力較大的地區，形成通風廊道，但難以解決目前建成區及規劃新區因為空間不合理帶來的通風不暢的問題，通風廊道構建后的成效在量化評估方面較為欠缺；第二，較多通風廊道研究對通風廊道邊界的界定不夠清晰而難以落地，通風廊道沿線管控地區的邊界也難以界定，降低了規劃的可操作性。筆者以安徽省合肥市為例，圍繞通風廊道構建與管控兩個核心重點，采用“破立并舉”的思路，因地制宜地提出通風廊道系統的構建與管控思路，并與法定規劃充分結合，提出可操作的通風廊道規劃實施策略。

1 研究區域概況

以土地利用類型數據計算分析合肥市主城區下墊面的變化特征，發現合肥的城市建成區快速擴張，從20世紀90年代初的106km2擴張到2018年的近400km2。這期間可以分為兩個階段：2001年之前增速較慢，年均遞增約3km2；從2002年城市大建設開始進入高速增長期，年均遞增約14km2（見圖1）。隨之而來的是城市內風速的顯著降低，從2000年的3.20m/s降低到2018年的1.80m/s，年均遞減0.08m/s。通過WRF大尺度風環境模擬夏季盛行風（東南風）與冬季盛行風（東北風），量化計算不同下墊面屬性所在格點的平均風速差異，發現建成區內的風速較之外圍呈有序遞減的狀態，風速削減率分別達到46.9%和50.8%，消減效果非常明顯（見圖2）。

運用建筑物數據和衛星遙感影像等數據，依據形態學方法先計算天空開闊度和地表粗糙度指數，再將兩者結合劃分通風潛力等級，發現老城區、濱湖新區和政務新區存在通風不暢的問題，與該區域建筑密集、高層建筑居多、建筑布局不合理有較大關系（見圖3）。

伴隨建成區內風速降低的另一個結果是熱島效應加劇，利用衛星遙感影像反演得到地表溫度，并根據不同地表溫度劃分熱島等級，發現建成區與外圍的平均溫差從2000年的1.0℃增加到當前的1.3℃，與工業區規模呈顯著正相關。熱島效應最顯著的區域集中在經開區、雙鳳開發區等工業片區（見圖4）。

2000年以來，合肥市建成區規模的高速增長以及工業區的高速擴張，導致城區內風速的遞減和熱島效應的遞增，迫切需要規劃建設科學的通風廊道，以改善城市風環境和空氣環境品質。

2 研究思路

針對國內城市通風廊道研究存在的問題，在風環境評估、熱環境評估，及從通風角度找出城市建設問題的基礎上，圍繞通風廊道構建與管控兩個核心重點，提出“分級構廊道、分區提管控”的研究思路，因地制宜地提出通風廊道系統的構筑思路與不同功能區的建設管控要求，并對通風廊道的實施提出建議（見圖5）。

分級構廊道：通風廊道的規劃建設應順應城市主導風向，充分串聯綠地、山地、河流等生態冷源及路網、廣場等通風潛力較大區域，通過這些生態骨架、路網骨架形成通風口地區、一級、二級通風廊道。一方面，通過風環境模擬分析城市通風潛力，識別出城市通風潛力較大的地區，形成通風廊道，是為“立”；另一方面，針對連片弱風區及熱島區等風環境不優地區存在的問題，結合實際的建設條件，構建通風廊道，將優質風引入城市，適度改善通風環境，是為“破”。通過“破立并舉”結合的手法，構建科學合理的通風廊道總體格局。

分區提管控：針對一些城市通風廊道研究中對廊道邊界界定不清晰、廊道沿線管控范圍界定不清晰的問題，筆者認為，城市通風廊道應做到廊道邊界與管控邊界的“兩界合一”，廊道內嚴格執行管控要求，廊道外不做要求，才能具有更強的操作性。根據通風廊道的特征與通風要求，劃分為生態區、污染產業嚴控區、已建建設用地管控區和未建建設用地管控區4種管控分區，分別制定差異化的管控要求，保障廊道內優良的通風環境。針對每一條通風廊道編制管控圖則，明確廊道邊界、長度、寬度、涉及各類管控分區范圍、規模及具體的管控要求，用于下一步的規劃管理。城市空間格局需要通過管控措施進一步優化，針對建成區，將影響連片風環境不優地區的區域劃為城市更新的重點，建議城市更新方案考慮大幅度降低建筑高度與建筑密度，以推進通風微循環的布局模式。針對規劃新區，將影響連片風環境不優地區的區域作為規劃優化的重點，通過生態廊道的調整以及建筑高度、建筑密度、建筑布局的控制優化通風格局，為城市引風、通風創造理想的空間載體。通過優化建成區與既有規劃的空間格局，提升通風水平，并對其進行量化評估。

缺乏法定規劃的支撐是一些城市開展的通風廊道研究未能落地的重要原因。因此，通風廊道研究的成果要想付諸實施，必須要找到研究成果與現行規劃體系的合理接口，與法定規劃體系銜接，協調通風廊道與生態廊道之間的關系，納入國土空間總體規劃中，并出臺地方性法規條例，在下層次單元規劃、控規、城市設計、建筑設計以及規劃管理層面全面貫徹落實通風廊道的要求。

圖1 合肥主城區歷年下墊面變遷圖Fig.1 Changes of underlying surface in Hefeimain urban area over the years

3 城市通風廊道系統構建及管控

城市通風廊道系統的構建要點在于通過優化城市空間格局，構建清晰合理、層次分明的通風廊道體系，并針對通風廊道內的對象提出明確的管控要求，即分級構廊道、分類優布局、分區提管控，優化提升城市通風環境和品質。

圖2 夏季、冬季盛行風下風環境模擬圖Fig.2 Simulation of downwind environment of prevailing wind in summer and winter

3.1 分級構廊道: 劃定通風廊道總體格局

構建通風廊道的目的在于優化城市內部通風環境，中國國家氣象局發布的《城市通風廊道氣候可行性論證規范》（QX/T 437-2018）明確了城市通風廊道的構建原則以及各分級廊道的寬度、長度、與主導風向夾角等方面的要求。參照行業規范并結合合肥市城市環境建設發展現狀，考慮通風廊道的特性和功能，廊道的構建需要遵循4個步驟：第一，順應主導風，一級通風廊道與主導風夾角不超過30°，二級通風廊道與主導風夾角不超過45°；第二，串聯生態源，通過通風廊道將城市內外圍的優質冷源貫通，將風源引入城市；第三，切割熱島鏈，發揮通風廊道緩解城市熱島的效用，將優質風引入熱島集中地區；第四，疏通弱風區，通過空間格局優化的構建手法將風引入通風潛力較弱的片區，以改善微循環。

圖3 合肥主城區通風潛力分析圖Fig.3 Analysis of ventilation potential inmain urban area of Hefei

圖4 合肥主城區熱島效應分析圖Fig.4 Analysis of heat island effect inmain urban area of Hefei

圖5 研究思路示意圖Fig.5 Research ideas

地表植被、建筑覆蓋及天空開闊度確定的空氣流通能力，即城市通風潛力的評估是構建通風廊道的基礎，由天空開闊度（F）和粗糙度長度（Z0）兩大指標衡量。其中天空開闊度是一個描述三維城市形態的數值，反映了城市中不同街渠的幾何形態，其影響地表能量平衡關系、改變局地空氣流通；粗糙度長度指在邊界層大氣中，近地層風速向下遞減到零時的高度，可以表示城市和植被區域的地表粗糙程度。

通風廊道的構建需要“破立并舉”：首先，利用集成天空開闊度、地表粗糙度長度、迎風面積密度、地表通風潛力、不透水蓋度和城市熱島評估等評估城市氣象生態常用指標的城市氣象生態指標計算系統，基于C++語言，通過輸入原始數據及參數控制計算出各項指標的柵格數據，綜合評估城市通風潛力，識別出通風潛力較大的地區，順應主導風向，串聯優質生態冷源，形成通風廊道。這是通風廊道構建的基礎，涉及多為非建設用地，規模共240km2。其次，以問題為導向，將優質風引入通風環境不優地區，同時考慮切割熱島鏈的要求，有針對性地解決城市存在的通風問題，涉及多為建設用地，規模共58km2。

以通風潛力評估為基礎，采用“破立并舉”的構建手法，構筑合肥主城區未來的通風廊道格局，由3大通風口地區、8條一級通風廊道、26條二級通風廊道組成，總規模約298km2（見圖6）。為驗證通風廊道的合理性，采用手持風速儀實地進行觀測，通風廊道內平均風速約為同區域周邊建設區風速的2—10倍。

3.2 分區提管控: 優化空間格局, 提升通風水平

“三分劃、七分管”，確定城市通風廊道的邊界只是第一步，更重要的是隨后的管控策略制定，為今后通風廊道內的規劃管理提供依據。綜合借鑒北京、鄭州、長沙等地通風廊道內管控分區的做法，結合合肥市規劃管理通則要求及通風廊道內的實際建設情況，并充分考慮與生態紅線、永久基本農田和城市開發邊界的銜接，筆者在通風廊道內劃定生態控制區、污染產業防控區、已建建設用地管控區、未建建設用地管控區等4類管控分區，提出針對性的管控要求，保障良好通風環境的實現（見表1）。基于開發建設程度，將通風廊道內的地區分為兩類：一類以非建設用地為主，包括位于廊道內的公園綠地、防護綠地及其他生態用地，稱為“生態控制區”，管控上需要強化生態屬性，避免開發建設侵占；另一類以建設用地為主。根據管控手段的差異細分為3種類型：第一，位于廊道主導風向上游存在大氣污染源的產業用地，稱為“污染產業防控區”，要求嚴格管控，對產業提出明確的轉型升級要求；第二，位于廊道內的合法已建建設用地，稱為“已建建設用地管控區”，管控上作為近期城市更新的重點地區，提出降低建筑強度的更新改造指標要求；第三，位于廊道內現狀未建設、規劃為建設用地的區域，稱為“未建建設用地管控區”，作為城市未來發展的重點管控地區，分類提出控制要求，避免未來高強度開發建設阻擋城市通風。

另外，規劃編制還要充分考慮今后規劃管理的實際需求，針對每一條通風廊道編制管理圖則，明確各條廊道的長度、寬度、走向、邊界范圍、4類管控分區的分布、規模及具體的管控要求，提升規劃管理的便利性與可操作性（見圖7）。例如京臺高速西通風廊道全長11km，寬度440—1440m，占地面積為1139.80 hm2，由667.75 hm2的生態管控區、128.49 hm2的污染產業防控區、227.82 hm2的已建建設用地管控區和115.74 hm2的未建建設用地管控區組成。管理圖則對廊道邊界與4類管控分區提出了清晰的管控要求。

表1 合肥市主城區通風廊道分區及管控要求一覽表Tab.1 Ventilation corridor zoning and control requirements

圖6 合肥市主城區通風廊道總體布局圖Fig.6 General layout of ventilation corridor inmain urban area of Hefei

圖7 通風廊道管理圖則Fig.7 Ventilation corridormanagement plan

城市通風廊道的構建需要充分考慮現狀建成區和規劃新區在空間格局方面的差異，因地制宜，分類優化。（1）現狀建成區的優化措施在于城市更新。通過通風潛力評估，確定影響城市通風不暢的問題片區主要集中在南淝河二環內沿線、四里河路沿線、商貿物流園、雙鳳工業園等地區。這些地區應當作為下一步城市更新的重點，從有利于通風微循環的布局模式考慮，大幅度降低建筑高度與建筑密度。經優化前后風環境模擬對比，所涉及通風廊道內通風潛力提升約8.00%，主城區整體通風潛力提升約0.72%。（2）規劃新區的優化措施在于規劃調整。以通風潛力評估為基礎，確定未來通風不暢的問題片區主要集中在板橋河南側沿線、京臺高速東段片區、江淮運河南段片區等地區。對有條件的地區通過調整優化生態廊道布局，為城市引風、通風創造理想的空間載體；不滿足條件的地區通過建筑高度、建筑密度及建筑布局的控制優化通風格局。經優化前后風環境模擬對比，所涉及通風廊道內通風潛力提升約9.00%，主城區整體通風潛力提升約0.60%（見圖8）。

圖8 現狀建成區與規劃未建區的重點布局優化區域分布圖Fig.8 Distribution of key regions of existing built-up areas and planned areas

4 結語

為優化提升城市環境品質、消減熱島效應、預防重大公共衛生事件，筆者從基于風環境模擬的風道識別和針對通風問題的風道優化兩個層面提出“破立并舉”的思路，構建科學合理的城市通風廊道總體格局。圍繞通風廊道構建與管控兩個核心重點，不拘泥于建成區現狀，按照“分級構廊道、分區提管控”的路徑，因地制宜地提出通風廊道系統的構筑思路和不同功能區的建設管控要求，通過順應主導風、串聯生態源、切割熱島鏈、疏通弱風區4個步驟解決城市存在的通風問題。

本文關注從規劃管理視角尋求提升規劃編制的可操作性，針對過去通風廊道研究中廊道邊界及廊道管控邊界界定不清的問題，提出通風廊道邊界與管控邊界“兩界合一”的做法，廊道內嚴格執行管控要求，便于下一步的規劃管理。同時，針對廊道內生態控制區、污染產業防控區、已建建設用地管控區、未建建設用地管控區4類管控分區，提出有針對性的管控要求，針對每一條通風廊道編制管理圖則，提升規劃管理的便利性與實用性。最后將研究成果與正在編制的國土空間規劃充分協調，落實到國土空間規劃數據庫平臺，真正納入法定規劃體系。

最后，筆者認為，規劃實施需要政策支撐，建議下一步以地方法規的形式頒布當地通風廊道保護與開發利用條例，明確位于通風廊道內的建設項目詳規方案編制需增加通風分析的專章說明，氣象部門參與規劃方案審查工作，保障通風廊道內的建設項目不影響整體通風環境。