高層住宅建筑群的環(huán)境污染及應(yīng)對措施研究

牛巧云

摘 要：本文論述了高層住宅建筑群在空氣污染和熱環(huán)境影響下的熱島效應(yīng)等環(huán)境污染，并從規(guī)劃及綠化方面提出了應(yīng)對措施，分析高層住宅建筑群環(huán)境污染現(xiàn)狀，以期對今后城市建設(shè)及高層建筑群規(guī)劃起到一定的修正和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：高層住宅;環(huán)境污染;風(fēng)環(huán)境;熱島效應(yīng)

中圖分類號(hào)：TU971 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）11-0149-03

Abstract： This paper discussed the air pollution and heat island effect of high-rise residential buildings under the influence of air pollution and thermal environment， gave the corresponding measures from the aspects of planning and greening， analysed the present situation of environmental pollution of high-rise residential buildings，The author hopes that this study will play a certain role in revising and guiding urban construction and high-rise building complex planning in the future.

Keywords： high-rise residential building;environmental pollution;wind environment;heat-island effect

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市中高層住宅建筑的數(shù)量與日俱增，逐步形成了密集型高層住宅建筑群。一方面，大量高層居住建筑群對城市風(fēng)環(huán)境和灰塵等污染物的自凈功能產(chǎn)生較大影響，造成城市空氣污染，給人們的身體健康帶來了一定影響;另一方面，由于城市下墊面性質(zhì)改變，加劇了城市中心區(qū)的熱島效應(yīng)，影響人們的熱舒適感。但好的建筑群規(guī)劃和綠化設(shè)計(jì)可以創(chuàng)造適宜的環(huán)境，減少環(huán)境污染，改善人們的居住條件，為人們營造一個(gè)舒適的居住環(huán)境。

1 高層住宅建筑群的環(huán)境污染

近年來，高層住宅樓如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。高樓層數(shù)愈來愈高，小區(qū)棟數(shù)不斷增加，隨之帶來一系列環(huán)境問題，主要有風(fēng)環(huán)境影響、灰塵污染及熱島效應(yīng)。

1.1 風(fēng)環(huán)境影響

廣義上的風(fēng)環(huán)境指室外自然風(fēng)在城市地形地貌或自然地形地貌影響下形成的受到影響之后的風(fēng)場。在高層建筑集中地區(qū)，建筑物周圍有風(fēng)力、風(fēng)速在瞬間或局部增大的現(xiàn)象，往往會(huì)形成渦流風(fēng)、風(fēng)聲音、風(fēng)振效應(yīng)等，這是高層建筑群風(fēng)環(huán)境的主要特征，也是施工單位盡量避免和減少的主要風(fēng)環(huán)境影響。

1.1.1 渦流風(fēng)。當(dāng)風(fēng)迎面吹向高層建筑時(shí)，建筑阻擋了風(fēng)向流動(dòng)，造成氣流受阻，使建筑周圍產(chǎn)生局地強(qiáng)風(fēng)，一部分風(fēng)將越過建筑頂面和側(cè)面，流向建筑后部，形成建筑風(fēng)影區(qū)。另外一部分風(fēng)將向下流動(dòng)，風(fēng)速加快，形成迎風(fēng)面渦流區(qū)（見圖1）。渦流風(fēng)區(qū)是風(fēng)害的多發(fā)區(qū)，無規(guī)則、不均勻、隨機(jī)變化，瞬間風(fēng)速能達(dá)到周圍環(huán)境風(fēng)的3～4倍。輕者影響居住者的舒適度和通行，嚴(yán)重者將危害居住者的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

1.1.2 風(fēng)噪聲。風(fēng)噪聲指在高層建筑外部環(huán)境遇到能形成漩渦的地方，與哨子同理，當(dāng)風(fēng)速加大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)風(fēng)噪聲。隨著建筑高度增加，風(fēng)速加大，風(fēng)的呼嘯聲及碰到建筑上的撞擊聲也越大，此外，高層建筑上的玻璃及鋁板等金屬外裝飾材料對聲音的大量反射也形成回聲，延長了噪聲干擾時(shí)間。風(fēng)噪聲對人們的生活和休息造成很大干擾，影響人們的心理和情緒。

1.1.3 風(fēng)振效應(yīng)。風(fēng)振效應(yīng)處于風(fēng)流場中的高層建筑，由于風(fēng)向、風(fēng)速和周圍氣流的變化，各個(gè)面都受到不同變化的壓力，有正壓和負(fù)壓，使建筑產(chǎn)生一定運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生緩慢偏移和圍繞偏移位置振動(dòng)，這種現(xiàn)象就是“風(fēng)振效應(yīng)”。如果高層建筑群周圍的風(fēng)環(huán)境不好，這種風(fēng)振效應(yīng)就會(huì)因風(fēng)環(huán)境的加強(qiáng)和疊加而加重，這不會(huì)對高層建筑的結(jié)構(gòu)造成安全影響，但會(huì)對居民的心理造成不良影響。

1.2 灰塵影響

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層住宅建筑群林立，由于建筑群內(nèi)部人口密度較大，交通堵塞，汽車尾氣排放量大，造成PM2.5顆粒、二氧化硫、一氧化碳等灰塵顆粒物排放嚴(yán)重，因顆粒物粒徑越小，比表面積越大，有毒有害物質(zhì)往往呈現(xiàn)更大的活性和毒性，對人體危害越大[1-3]，致使建筑群內(nèi)部大氣污染隨之加劇，對人體健康造成危害?；覊m顆粒物污染垂直分布比較復(fù)雜，主要和污染源分布及天氣情況有關(guān)，較小灰塵顆粒濃度底層和上層變化不明顯，較大灰塵顆粒的濃度底層要大于上層。一般情況下，冬季灰塵污染嚴(yán)重，因?yàn)槎镜孛娓稍锫懵?，氣溫低，居民燃煤量大，機(jī)動(dòng)車流量大，空氣穩(wěn)定度大，霧霾較多，近地面空氣污染較重[4]。

此外，由于高層建筑群形成的不良風(fēng)環(huán)境，對內(nèi)部局部空氣質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，高層建筑群內(nèi)部形成的渦流風(fēng)區(qū)對空氣質(zhì)量造成的污染最為嚴(yán)重。因?yàn)樵跍u流風(fēng)區(qū)內(nèi)空氣流動(dòng)緩慢，與周圍空氣的交換量較小，在該區(qū)域內(nèi)居住或餐飲產(chǎn)生的油煙、汽車尾氣等污染物聚集無法擴(kuò)散，渦流把周邊的垃圾、塵土等污染物吸引進(jìn)來，使垃圾在此匯集。當(dāng)人們經(jīng)過時(shí)，揚(yáng)起的灰塵會(huì)刺激人們的呼吸道，從而形成空氣污染的重災(zāi)區(qū)，嚴(yán)重影響人們的身體健康。

英國曾有一項(xiàng)研究表明：在高層住宅中，居住者居住的樓層越高，發(fā)生健康狀況不佳者越多。英國政府決定停止建造新的高層住宅，并拆毀以往建造的高層住宅[5]。因此，現(xiàn)在英國等歐洲的很多國家，較少能見到超高住宅樓。

1.3 熱島效應(yīng)

熱島效應(yīng)（Urban Heat Island Effect）指一個(gè)地區(qū)的氣溫高于周圍地區(qū)的現(xiàn)象。由于城市建筑結(jié)構(gòu)、人口密集、車輛及廠房排熱、居民生活用能釋放等人為原因，改變了城市地表的局部濕度、溫度、空氣對流等因素，進(jìn)而改變了城市下墊面特性，從而引起城市氣溫普遍高于周圍郊區(qū)氣溫。高層住宅建筑群內(nèi)部的人口密度大、建筑容積率高、空調(diào)等熱源排放量大，是城市升溫的主要熱源點(diǎn)，使“熱島效應(yīng)”更加明顯。例如深圳、廣東等大城市年均氣溫的城鄉(xiāng)差值約1℃。

“熱島效應(yīng)”以市中心為熱島中心，向上發(fā)出一股暖氣流，逐漸上升并向四周擴(kuò)散，而城郊上空是較冷的空氣逐漸下沉，從而形成城郊?xì)饬鳝h(huán)流（見圖2），空氣中的灰塵等各種污染物在這種局地環(huán)流的作用下，將聚集在城市上空，如果沒有很強(qiáng)的冷空氣吹散，污染物將長期在空氣中滯留，導(dǎo)致城市環(huán)境被破壞，產(chǎn)生各類疾病。

2 應(yīng)對高層住宅建筑群環(huán)境污染的措施

我國土地成本高且有限，高層建筑的逐漸增多將是我國城市發(fā)展不可避免的趨勢，因此，懂得如何應(yīng)對高層居住建筑群的風(fēng)、灰塵及熱島效應(yīng)等環(huán)境污染尤為重要。本文主要從高層住宅建筑群的規(guī)劃和綠化兩個(gè)方面進(jìn)行論述。

2.1 規(guī)劃

施工單位要想從源頭上避免環(huán)境污染，改善高層住宅建筑群的風(fēng)環(huán)境，就應(yīng)從規(guī)劃設(shè)計(jì)階段加以重視和研究，使高層住宅建筑在建成使用過程中能夠更好地為人們提供生態(tài)宜居的生活環(huán)境，減少環(huán)境污染的不利影響。

2.1.1 改善風(fēng)環(huán)境。高層住宅建筑群在規(guī)劃時(shí)應(yīng)仔細(xì)研究建筑群所處地理位置和季風(fēng)風(fēng)向等影響因素，采用電腦模擬或評估手段，從平面和立體空間布局上調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，有效避免渦流風(fēng)、風(fēng)振效應(yīng)等不良風(fēng)環(huán)境現(xiàn)象的出現(xiàn)。增建防風(fēng)設(shè)施，一方面，增加輔助改善風(fēng)環(huán)境的構(gòu)筑物，起到改善局部區(qū)域風(fēng)的走勢與降低風(fēng)速的作用，實(shí)現(xiàn)避免渦流風(fēng)、減小風(fēng)振效應(yīng)的效果;另一方面，可以作為聲源和建筑物之間的隔聲屏障以遮擋直達(dá)聲，如實(shí)心圍墻、山丘、土堤或其他構(gòu)筑物等，這種隔聲屏障可以將波長較短的高頻聲反射回去，使屏障后區(qū)域噪聲明顯下降，形成聲影區(qū)。這種實(shí)心的隔聲屏障對高頻聲的阻擋作用最為有效，一般可降低噪聲中的高頻部分15～25dB，達(dá)到減弱噪音的目的。

2.1.2 減少灰塵污染。渦流風(fēng)區(qū)內(nèi)的灰塵污染是高層住宅建筑群內(nèi)部最嚴(yán)重的污染。因此，施工單位在規(guī)劃時(shí)，應(yīng)分析周邊及建筑內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境，合理布置每棟建筑的位置及高度，營造良好的風(fēng)環(huán)境，盡量避免渦流風(fēng)出現(xiàn)，減少灰塵聚集及空氣滯留，達(dá)到減少污染的目的。規(guī)劃綠植時(shí)，應(yīng)把消除裸地、消滅揚(yáng)塵作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地面應(yīng)為草坪所覆蓋，以避免風(fēng)大時(shí)產(chǎn)生揚(yáng)塵現(xiàn)象。同時(shí)，適當(dāng)增加地被植物種植，減少因近地面不良風(fēng)造成的揚(yáng)塵作用。

2.1.3 緩解熱島效應(yīng)。采用新型規(guī)劃與設(shè)計(jì)理念，改善城市下墊面的熱屬性是緩解熱島效應(yīng)的關(guān)鍵措施。因此，在建筑材料方面，高層住宅建筑可以使用新型緩解熱島強(qiáng)度的戶外建筑材料，提高對太陽光的反射率，減少建筑輻射熱;在建筑群內(nèi)部地面規(guī)劃方面，提倡使用滲透性較強(qiáng)的地面鋪裝材料;啟用生態(tài)合理的綠地系統(tǒng)，增大內(nèi)部水體、綠地面積，盡量減少滲透性小的硬質(zhì)地面面積。濕地、水體及植被是減小環(huán)境污染、緩解熱島效應(yīng)的關(guān)鍵措施，因?yàn)橹脖辉谡趄v水分的過程中，從環(huán)境中吸收大量的熱，可以降低周邊空氣溫度，同時(shí)可以吸收空氣中大量的二氧化碳，有效抑制溫室效應(yīng)。此外，植物還能滯留空氣中的粉塵，減少城市空氣中總懸浮顆粒物的濃度。當(dāng)一個(gè)區(qū)域達(dá)到30%的植被覆蓋率時(shí)，對熱島效應(yīng)會(huì)有較明顯的削弱作用。

2.2 綠化

大量研究表明，植被是城市生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，可以減緩高層住宅建筑群的環(huán)境壓力，減輕環(huán)境污染，最終實(shí)現(xiàn)高層住宅生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

2.2.1 整體綠化布局。高層住宅建筑群綠化應(yīng)從內(nèi)部和外部相結(jié)合的整體綠化系統(tǒng)角度進(jìn)行分析，合理安排喬、灌、草的比率及位置，形成一個(gè)多層次的立體綠色空間，減少高層住宅建筑群的環(huán)境污染，創(chuàng)建清新自然的綠色環(huán)境。從內(nèi)部綠化分析，主要以集中綠地系統(tǒng)為主，分散塊狀、點(diǎn)狀分布綠地為輔，集中綠地可以種植樹木及灌木，塊狀或點(diǎn)狀綠地以種植低矮灌木、鮮花、草坪為主，形成一個(gè)多層次的立體綠色空間，達(dá)到優(yōu)化風(fēng)環(huán)境、降低噪聲、減少揚(yáng)塵、清潔空氣的目的。從外部分析，建議在高層住宅建筑群的夏季主導(dǎo)風(fēng)向迎風(fēng)面以及城市主風(fēng)道方向種植低矮植被或草地，這樣不會(huì)阻礙新風(fēng)進(jìn)入建筑群內(nèi)部，并能將新風(fēng)引入內(nèi)部，達(dá)到稀釋污染物濃度以及減弱熱島效應(yīng)的目的。

2.2.2 地面綠化。高層住宅建筑群內(nèi)部地面綠化應(yīng)以全覆蓋為主，盡量做到不露裸地，這樣既可以消除揚(yáng)塵現(xiàn)象，又可以凈化空氣，減少環(huán)境污染。布局建筑群內(nèi)花園廣場時(shí)，可以在硬質(zhì)地板的空隙內(nèi)種植柔軟的草坪，既滿足人們對硬地面的需求，又實(shí)現(xiàn)草皮覆蓋地面的效果。植物不僅可以凈化空氣，吸附細(xì)微的灰塵顆粒，也可以改善小環(huán)境的局部風(fēng)環(huán)境，起到減少灰塵不良影響及緩解熱島效應(yīng)的作用，使處在城市嘈雜環(huán)境中的居住者能夠享有自然清新的景觀。

2.2.3 垂直綠化。將植物與自然景觀組織到高層建筑的立面中，能夠給人們帶來清新明朗的綠化環(huán)境。在高層住宅樓的外立面，可以設(shè)計(jì)一些凸出的構(gòu)架，用以種植綠植，從下到上，綠植隨構(gòu)架鋪展上升，貫穿整個(gè)建筑，使高層住宅樓充滿綠色與生機(jī)。植物不僅可以優(yōu)化風(fēng)環(huán)境，還在蒸發(fā)過程有效控制了建筑的表面溫度，提供給住戶舒適的生活空間、更少的噪音和灰塵，使住戶得到更加涼爽、清潔的空氣，更多微風(fēng)和更美的景觀。Met設(shè)計(jì)的米特住宅完美應(yīng)用了垂直綠化原則，建筑立面是格架結(jié)構(gòu)，每個(gè)格架內(nèi)置綠植，使整個(gè)建筑被綠色包圍（見圖3），身處其中，住戶能夠享受到舒心愜意的優(yōu)美環(huán)境。米特住宅將綠化與建筑完美結(jié)合，創(chuàng)造了高層住宅建筑的典范。

2.2.4 頂面綠化。屋頂綠化是高層住宅建筑群增加綠化面積或總體綠量較為有效的方法之一，可以有效減少環(huán)境污染問題。眾多研究已表明，屋頂綠化具有緩解城市熱島效應(yīng)和凈化空氣的作用，屋頂綠化或屋頂花園的概念最早起源于歐洲，在實(shí)際生活中，美國芝加哥市曾啟動(dòng)屋頂綠化工程用以降低城市溫度，達(dá)到削弱熱島效應(yīng)的目的;日本政府曾規(guī)定新建筑或重新翻新的舊建筑必須進(jìn)行屋頂綠化的做法也值得我國借鑒。

3 結(jié)語

現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，土地人均占有率減小，使高層住宅建筑成為我國房地產(chǎn)市場發(fā)展的主要趨勢。但高層住宅建筑群設(shè)計(jì)不應(yīng)盲目砌筑、機(jī)械仿抄，應(yīng)從規(guī)劃、綠化等各方面進(jìn)行系統(tǒng)分析，采取有效的緩解措施，盡量減少環(huán)境污染，充分考慮人們實(shí)際居住過程中的舒適度，滿足人們在單調(diào)的鋼筋混凝土環(huán)境中達(dá)到更高層次的精神生活和社會(huì)生活的要求，實(shí)現(xiàn)高層住宅建筑群的健康有序發(fā)展。

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