基于乌鲁木齐基础气象资料分析的城市规划有关问题探讨

吴梅刘卉汤万龙何亚平

（1新疆建设职业技术学院 新疆乌鲁木齐 8300262新疆气象局气象信息中心 新疆乌鲁木齐 830002）

保持人与自然和谐共存的城市环境是城市规划工作的基本原则。城市气候是影响城市环境的重要因素，与城市工程建设活动、城市居民日常生产、生活密切相关，研究一个城市的气候特征需要借助当地气象主管机构提供的气象资料。住房城乡建设部关于发布国家标准《城市规划基础资料搜集规范》的公告中明确指出：城市总体规划的基础资料搜集包括风玫瑰图、四季主导风向、平均风速、最大风速、太阳辐射、年均降水量等气象资料。

本文在对新疆维吾尔自治区气象信息中心提供的乌鲁木齐市1981年~2010年近30年的基础气象资料进行整理的基础上，分析了乌鲁木齐市风向、太阳辐射、气温分布、降水等气象要素的基本特征及其对乌鲁木齐城市规划的影响，从而便于利用和分析气象资料的基础上进行合理规划布局，避免产生潜在的城市环境问题。

1 风向资料对于乌鲁木齐城市规划的影响分析

乌鲁木齐市位于亚欧大陆腹地，地处北天山北麓、准格尔盆地南缘，属中温带半干旱区，具有典型的大陆性气候特征。乌鲁木齐市区东、西、南三面环山，地势东南高、西北低，形成一个狭长葫芦状的河谷盆地。市区主要集中在最不利于污染物扩散的低洼盆地底部，由于冬季采暖期较长，如果出现不利于污染物稀释扩散的风向、风速气象条件，极易造成大气污染。

1.1 乌鲁木齐城市风向特征

从乌鲁木齐市1981年～2010年近30年的气象统计资料（图1、图2）来看，市区近30年来地面盛行风向为N风（风向频率11%）和NW风(10%)，其次是NNW风(9%)，全年静风（11%）频率很高。市区冬季盛行NE风（14%），静风频率达19%；夏季盛行NW风（14%）、N风(11%)和NNW风(11%)，静风频率为6%。

图1 乌鲁木齐市1981-2010年各风向频率分布

图2 乌鲁木齐市1981-2010年冬季、夏季各风向频率分布

特殊的地理地形条件加上冬季漫长的采暖期，导致乌鲁木齐冬季污染严重,极端污染天气时有发生。据资料显示2006年1月SO2月均浓度高达0.370mg/m3,超过国家二级标准的5.17倍[1]。2001~2006年乌鲁木齐市非采暖季的环境质量远远优于国家环境空气质量二级标准,而采暖季(1、2、3、11、12月)则明显超出三级标准[2]。可吸入颗粒物2004-2010年1、2、3、11、和12月均超过国家规定的二级标准，其余各月均达到国家二级标准[3]。针对上述情况本次重点分析了乌鲁木齐市近30年的12、1、2月各风向频率分布（见图3）。

图3 乌鲁木齐市1981-2010年12月、1月、2月各风向频率分布

从图3可以看出乌鲁木齐市12、1、2月主要风向为NE风，风向频率分别为13%、13%、15%，月平均风速分别为1.6、1.6、1.8；其次是ENE风，风向频率分别为8%、9%、10%；静风频率非常高，分别为21%、20%、16%。

1.2 风向特征下城市规划工作应注意的问题

从上述特征可以看出乌鲁木齐市冬季平均风速小，静风频率高，最大风频方向为NW、N、NE,最小风频方向为WSW、W。当前乌鲁木齐市钢铁、冶金、石油化工等重要排放源分布在城市的东北郊和西北郊，恰恰不利于污染物的稀释扩散。城市规划时应将向大气排放有害物质的工业企业布局在WSW、W的方位上，居住区应布局在最大风频NW～NE的上风向。乌鲁木齐市冬季静风频率很高，对大气污染物的稀释扩散极为不利，城市规划应尽可能加大产生大气污染物的工业区与居民区的卫生防护距离，静风时减少对城市及居民造成的污染。此外城区规划要加强“城市通风道”的建设以利于市区污染物的稀释和排出。

2 大气稳定度对于乌鲁木齐城市规划的影响分析

与城市气候相关的另一个主要气象要素是大气稳定度，它是影响污染物在大气中扩散的重要因素。大气处于稳定状态时，会出现逆温层，它会阻碍空气的上下对流，烟囱排出的各种污染物质，不易扩散大量的积聚起来，随着时间的延长，局部地区大气污染物的浓度逐渐增大，给地面造成严重污染。

2.1 乌鲁木齐市大气稳定度特征

参考以往研究资料发现乌鲁木齐市最为显著的特征是一年四季都存在逆温，11月至次年2月07时逆温出现频率高达87%～92%,1月逆温频率高达92.9%[4]。全年中冬季贴地逆温层和脱地逆温层的厚度远远大于夏季，冬季逆温层的厚度最厚、底高和顶高最低，平均逆温强度比兰州、长春、贵阳、北京城区偏强[5]。杨静等人对1979年～2008年乌鲁木齐近30年的大气混合层高度的月、日变化统计分析结果表明，12月至翌年2月混合层高度降至不足400m，1月最低为348m。混合层高度的日变化中，冬季02时混合层高度最低为290m，为全年的最低值[6]。混合层高度越低，大气的垂向平均稀释能力差，越不利于污染物垂直方向的扩散。

2.2 应对措施

城市规划工作中要高度重视产生污染物的工业企业布局，乌鲁木齐市大多数中小型企业工厂的烟源不高，遇到逆温层频率高、持续时间长的不利气象条件，烟气只能向下扩散，极易造成熏烟型污染。大型污染企业应注意超高烟囱的设计使高架污染源的烟云扩散能达到甚至超过逆温层底部高度。以往城市规划工作中，对大气稳定度的气象资料不做要求，但是这是一个重要参数，今后应注意收集该资料。

3 太阳辐射对于乌鲁木齐城市规划的影响分析

3.1 乌鲁木齐市太阳辐射基本特征

根据对乌鲁木齐市1981年～2010年30年日照及气温资料分析，乌鲁木齐市全年日照时数2570.7h，全年日照百分率为58%，冬季日照时数308.5h，冬季日照百分率35%，累年最冷月平均温度为-15.9℃（1月），年平均气温7.3℃。冬季严寒漫长，供暖期自每年10月15日至翌年4月15日，长达6个月。

3.2 太阳辐射与建筑物朝向

乌鲁木齐市冬季日照百分率较低，合理的建筑朝向布局对于争取更多阳光，提高建筑室温和建筑节能，十分重要。建筑朝向布局时，考虑到冬季盛行的东北风向，从防辐射的角度来讲，房屋朝向以正南为佳，但通风则以偏西北或北向较好；因此，综合考虑自然通风、太阳辐射等因素，乌鲁木齐市住宅朝向以南偏东40°到南偏西30°的范围为最佳，适宜朝向是东南、东、西，不利朝向是北、西北。

3.3 建筑节能应对措施

考察乌鲁木齐现有居住建筑设计情况，前几年普遍存在的封闭阳台三面连续通长玻璃窗的现象已逐步在减少。新建住宅的阳台开窗面积，外墙保温措施和塑钢窗体材料，均能符合国家节能标准。建议在冬季太阳高度角相对较小的情况下，加之近年逐步普及的地暖供暖方式，适当降低窗台高度，冬季可以引入更多阳光入室，增加室内温度。

4 降水特征对于乌鲁木齐城市规划影响分析

4.1 乌鲁木齐市降水特征

乌鲁木齐区域降水量少、蒸发量大。年平均总降水量298.5mm，年平均降雨量271.4mm（4月～10月）。年平均积雪72.5mm，积雪日数每年10月14日至次年4月22日，积雪初终期间日数为190.4天。水资源是内陆干旱区的乌鲁木齐最宝贵的资源，降水量少直接影响了水资源的补给变化。2011年乌鲁木齐市常住人口达311万人，人均水资源量仅为300余立方米，低于联合国规定人均500m3的极度缺水标准，属资源性极度缺水型城市。

4.2 应对措施

城市规划时可将雨(雪)水资源视为第二水源，大型建筑物如大型小区、体育场馆、大厦、机关大楼等场所可建大容积的地下水池来储存雨水，蓄集的雨水可用于绿化灌溉、冲洗厕所、应急和消防用水；大学、工业、商业和大型居民小区，均要建立雨水收集利用系统。和平渠、水磨河、头屯河、八道湾河、碱泉沟等河道应统一规划治理，便于雨(雪)水入渠、还可形成景观水面，加速城市空气对流。人行道、自行车道、步行街、居民区和公园等受压小的地方，采用透水性能和渗水性能材料的面层铺装，促使降水充分下渗，补充地下水资源。

5 结语

5.1 乌鲁木齐市现有的钢铁、冶金、石油化工等重要排放源分布在城市最大风频NW～NE东北郊和西北郊的上风向，会对下风区域带来严重污染。城市规划调整时应尽可能加大工业区与居民区的卫生防护距离，绿地隔离带树冠应疏密适度，下部通风适当，靠近污染源部分则应结构紧密，迫使进入林带的气流向上抬升，穿越林冠，达到良好的净化效果。

5.2 乌鲁木齐中心城区污染源点多，人口密度大，城区规划要加强“城市通风道”的建设，不能以建筑优先为原则，城市绿地建设不能单独提倡绿量指标，绿地不能仅作为房前屋后建筑之间的点缀，城市绿地系统应统筹规划，城乡边缘地带设置永久性的环城绿带,创造郊区至城市通风道良好的导入口，加大城市局地环流，打破大气静止状态，促使污染物质稀释扩散，减轻大气污染程度。

5.3 利用完备的地方气象资料，科学合理的城市规划、先进的建筑节能技术和环境保护措施可有效控制温室气体的排放，减少环境污染，改善城市环境质量，实现资源可持续利用，是乌鲁木齐市构建绿色生态城市的有效途径。

[1]魏毅,王芳芳.乌鲁木齐市大气污染物排放及对策研究[J]．干旱区资源与环境，2009，23(7)：93-96．

[2]魏毅,王芳芳,杨焕明.乌鲁木齐市大气污染物排放与扩散失衡的原因分析及其防治对策[J].干旱区资源与环境，2008，22(5)：178-181．

[3]魏毅,孟亮，李朝阳.2004-2010乌鲁木齐市可吸入颗粒物污染特征[J]．气象与环境学报，2012，28(1)：82-85．

[4]李景林，郑玉萍，刘增强.乌鲁木齐市低空温度层结与采暖期大气污染的关系[J].干旱区地理，2007，30(4)：519-524．

[5]刘增强，郑玉萍，李景林等.乌鲁木齐市低空大气逆温特征分析[J]．干旱区地理，2007，30(3)：351-355．

[6]杨静，李霞，李秦等.乌鲁木齐近30a大气稳定度和混合层高度变化特征及与空气污染的关系[J].干旱区地理，2011，34(5)：747-751．