污染氣體擴(kuò)散效應(yīng)的城市土地規(guī)劃布局優(yōu)化方法研究

關(guān)鍵詞：污染氣體擴(kuò)散；土地規(guī)劃布局；景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；空氣污染濃度；加權(quán)處理

中圖分類號(hào)：X511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

城市空氣污染對(duì)人們的健康有害，污染氣體的擴(kuò)散和積聚可能導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等。在此背景下，人們更加關(guān)注的是如何保護(hù)生態(tài)環(huán)境，以及科學(xué)合理的利用土地?？諝馕廴驹诓煌貐^(qū)之間的傳播過程十分復(fù)雜，其傳播過程與邊界層環(huán)境密切相關(guān)。下墊面條件對(duì)邊界層的影響是一個(gè)重要的方面，其改變將會(huì)引起地表環(huán)境的能量平衡變化，從而引起大氣中的流場(chǎng)與湍流特征的改變，導(dǎo)致污染物在該地區(qū)的擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移和聚集。

楊雪荻等以形態(tài)空間格局為切入點(diǎn)，建立了MSPA-GMOP-PLUS耦合模型，以生態(tài)安全為核心的城市群用地功能與空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化，完成土地規(guī)劃布局。畢慶生等建立村莊土地資源生產(chǎn)、生活、生態(tài)三大功能分級(jí)指標(biāo)體系，采用MCR模型，分析村莊土地資源利用現(xiàn)狀和功能適合度的矛盾，實(shí)現(xiàn)土地規(guī)劃布局優(yōu)化。但上述方法的土地布局規(guī)劃存在不合理的現(xiàn)象，導(dǎo)致污染氣體沒有得到很好的治理。

為了保護(hù)居民健康、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高城市環(huán)境質(zhì)量以及減少污染源對(duì)建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的影響，提出了考慮污染氣體擴(kuò)散效應(yīng)的城市土地規(guī)劃布局優(yōu)化方法。通過地形地貌等因素獲得城市污染氣體擴(kuò)散模式，計(jì)算該地區(qū)的土地規(guī)劃布局風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，實(shí)施城市土地規(guī)劃布局優(yōu)化。

1大氣污染地面軸擴(kuò)散分析

污染的擴(kuò)散狀況是影響城市空氣質(zhì)量的一個(gè)重要因素?？諝庵械奈廴疚镔|(zhì)在不同的穩(wěn)定狀態(tài)下，會(huì)發(fā)生不同的擴(kuò)散過程。在不穩(wěn)定的環(huán)境下，污染氣體更易向外擴(kuò)散，使環(huán)境污染得到緩解；在穩(wěn)定的環(huán)境下，污染氣體不易擴(kuò)散，空氣質(zhì)量在某一區(qū)域繼續(xù)惡化。地形地貌等因素對(duì)空氣污染的擴(kuò)散狀況也有重要影響，如盆地、丘陵等城市容易遭遇地形旋渦、谷風(fēng)等，或形成逆溫層，造成污染物長(zhǎng)期滯留。高能耗、高建筑密度的城市，將在城市中產(chǎn)生空氣中的局地漩渦，導(dǎo)致污染的倒流與聚集?？諝馕廴镜男问接泻芏喾N，高斯空氣污染的擴(kuò)散模式是目前使用最多的一種，在點(diǎn)污染源的條件下，風(fēng)向三維空間（x，y，z）上的空氣污染濃度表達(dá)式為式（1）：

4土地規(guī)劃布局優(yōu)化實(shí)驗(yàn)與分析

為了驗(yàn)證考慮污染氣體擴(kuò)散效應(yīng)的土地規(guī)劃布局優(yōu)化的有效性，選取能夠影響當(dāng)?shù)乜諝猸h(huán)境與居民生產(chǎn)生活的4個(gè)典型區(qū)域（整個(gè)區(qū)域、城區(qū)、郊區(qū)和林地規(guī)劃為城鎮(zhèn)用地），這4個(gè)典型區(qū)域都呈現(xiàn)兩種不同下墊面狀況下的污染物濃度空間分布，且涵蓋了不同類型的土地和污染源，能夠全面反映土地規(guī)劃布局優(yōu)化的效果。經(jīng)過連續(xù)一年時(shí)間的監(jiān)測(cè)，獲取優(yōu)化前后布局見圖1。

如圖1所示，四個(gè)有代表性的區(qū)域土壤類型和污染源的變化情況各不相同，見表1。

在表1中，1的用地類型未發(fā)生變化，輕微污染源；2的用地類型發(fā)生變化，存在污染源；3的用地類型發(fā)生變化，存在污染源；4的用地類型發(fā)生變化，存在污染源。二氧化硫和硫酸根離子濃度是大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)中的主要指標(biāo)，二氧化硫主要來源包括工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、燃煤等；硫酸根離子是大氣中硫氧化物的代表，也是酸雨形成的關(guān)鍵因素之一。為此，將二氧化硫和硫酸根離子濃度作為主要的研究指標(biāo)，分析土地規(guī)劃布局優(yōu)化前后區(qū)域二氧化硫濃度變化見圖2。

通過圖2清晰的看出，四個(gè)區(qū)域的冬季二氧化硫濃度比夏季要高，冬季污染比夏季嚴(yán)重。尤其是城區(qū)和郊區(qū)由于居住人口和工業(yè)企業(yè)的增加，導(dǎo)致污染較重，在沒有規(guī)劃布局優(yōu)化前，污染較為嚴(yán)重，氣體擴(kuò)散效果不佳，導(dǎo)致二氧化硫的濃度含量高。經(jīng)過對(duì)城市土地規(guī)劃布局優(yōu)化后可以明顯觀察到，城區(qū)和郊區(qū)均出現(xiàn)二氧化硫濃度下降。在林地規(guī)劃為城鎮(zhèn)用地前，可以得知?dú)怏w含量高，這是由于植物較多且較密集，致使污染氣體擴(kuò)散速度降低；將一部分林地規(guī)劃為城鎮(zhèn)用地后，二氧化硫濃度含量有所下降，氣體擴(kuò)散速度提高。說明此土地規(guī)劃布局優(yōu)化方法可以較好的將污染氣體擴(kuò)散，改善空氣環(huán)境質(zhì)量，保證地表能量平衡。土地規(guī)劃布局優(yōu)化前后區(qū)域硫酸根離子濃度變化見圖3。

通過圖3可以明顯觀察到，四個(gè)區(qū)域在規(guī)劃布局優(yōu)化前的硫酸根離子濃度均較高，最高達(dá)到0.48ug/m³，土地規(guī)劃布局優(yōu)化后城區(qū)的硫酸根離子濃度較大，但郊區(qū)、林地規(guī)劃為城鎮(zhèn)用地后的硫酸根離子濃度也有所下降，由此說明，土地規(guī)劃布局優(yōu)化后的效果顯著，污染擴(kuò)散能力加強(qiáng)，大氣污染指數(shù)下降，提高城市的空氣環(huán)境質(zhì)量。

5結(jié)束語(yǔ)

城市土地生態(tài)規(guī)劃布局是影響城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素，對(duì)于維護(hù)整個(gè)城市的生態(tài)系統(tǒng)平衡、提高城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。城市土地生態(tài)規(guī)劃布局不應(yīng)僅僅是為了滿足市民的休閑娛樂需求，更是為了滿足空氣凈化和減少污染的需要，使功能結(jié)構(gòu)更加合理。因此，提出了考慮污染氣體擴(kuò)散效應(yīng)的城市土地規(guī)劃布局優(yōu)化方法。以地形地貌等要素為基礎(chǔ)，獲取城市污染氣體的擴(kuò)散規(guī)律，并對(duì)該區(qū)域的土地規(guī)劃布局風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算，對(duì)景觀破碎度、優(yōu)勢(shì)度和分離度定義，采用點(diǎn)狀空間布局方式，增加大小不一的點(diǎn)狀土地綠地，從而達(dá)到優(yōu)化城市土地規(guī)劃優(yōu)化布局。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，設(shè)計(jì)的土地規(guī)劃布局優(yōu)化方法可以改善空氣質(zhì)量并減少大氣污染。