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摘要： 本文针对宽甸镇所处的地理位置和气候特征，根据概率统计的原理，通过对1953年至2006年间两万余组气象数据的内业处理，绘制出风向、风速和污染玫瑰统计图，并对城市用地的布局进行了分析，具有一定的实际意义。
关建词： 主导风向 风玫瑰图大气污染
中图分类号：R122文献标识码： A
0 引言
城市气候是影响城市用地选择和功能的环境因素之一，在气候因素中风的影响表现的最为显著。风是地面大气的水平移动，是由风向和风速两个量来表示的，在场地、城市规划设计中所说的风向，是指10min内距离地面10m高处的平均风向；风速是指空气流动的速度，单位为m/s。
风作为一种自然现象，与人们的日常生活息息相关，一方面，风作为一部大的发动机，在城市大气污染中起着输送、扩散有害气体和微粒的作用，若处理得当，能减轻大气污染的程度；另一方面，风作为荷载对房屋、桥梁等建（构）筑物发生作用，无为地加大了混凝土构件的截面尺寸和配筋率，提高了城市基础设施建设的费用；当风速超过一定限值时，风成为一种自然灾害，对人们的正常生活和工程结构造成威胁和破坏。因此，研究风在城市的通风、防风和环境保护等方面对规划与建筑的影响，处理好工业企业与功能分区布局的相互关系，掌握风的时空变化规律、分清利弊所在，是城市规划一个比较重要的课题。
本文针对宽甸镇所处的特殊地理环境和气候特征，利用1953年至2006年间两万余组气象数据，通过统计分析，绘制出风向、风速和污染玫瑰统计图，并对宽甸镇的主导风向和城市用地作了探讨。
1 宽甸镇的地理位置和气候特征
1.1 地理位置
1.2 气候特征
2 气象数据的采集和数学模型的建立
2.1 仪器设备
2.2 数据采集
2.3 数学模型的建立
2.3．1 风向频率
统计风向频率和静风次数是表示风向最基本的一个特征指标，风向频率主要说明污染源对城市污染方位，其污染程度除了与风频有关以外，还与风速、地形地貌高差、大气稳定性及降水的冲洗作用有关，风向频率一般多用8个或16罗盘方位进行观测，累计某一时期内各个方位风向的次数，并以各个风向发生的次数占该时期内观测、累计各个不同风向（包括静风）的总次数的百分比来表示。即：
风向频率=（某一时期内观测、累计某一风向发生的次数/某一时期内观测、累计风向的总次数）*100%。
2.3．2 污染频率
⑴ 污染系数
⑵ 某风向的污染风频
3 数据处理
3.1 数据处理系统
笔者在Excel—2003下编写了一个小的数据处理程序,该程序以电子表格的形式输出, 具有可视化好,即输即算的特点,采用求和、取平均数等常用的几个函数,在短时间内就可以对20000多个数据进行处理.大大的缩短了工作时间,减轻了劳动强度.其数据处理的结果见表(3)、表(4)所示.
表(3)
方位 N NNE NE ENE E ESE SE SSE C
风向频率% 3.4 3.2 3.4 2.5 3.3 2.1 3.0 3.2 43.5
平均风速m\s 2.5 2.1 1.8 2.1 2.2 2.0 2.0 2.1
方位 S SSW SW WSW W WNW NW NNW C
风向频率% 3.4 3.5 5.5 3.7 4.0 3.3 6.4 2.6 43.5
平均风速m\s 2.2 2.7 2.5 2.3 2.4 3.1 3.7 3.2
表(4)
方位 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S 各方向
風向频率 3.4 3.2 3.4 2.5 3.3 2.1 3.0 3.2 3.4 2.4
平均风速 2.5 2.1 1.8 2.1 2.2 2.0 2.0 2.1 2.2
污染系数 0.99 1.07 1.15 1.07 1.05 1.10 1.10 1.07 1.05
污染频率 3.4 3.4 3.9 2.7 3.5 2.3 3.3 3.4 3.6
方位 SSW SW WSW W WNW NW NNW C 各方向
风向频率 3.5 5.5 3.7 4.0 3.3 6.4 2.6 43.5 2.4
平均风速 2.7 2.5 2.3 2.4 3.1 3.7 3.2 0
污染系数 0.95 0.99 1.03 1.01 0.88 0.79 0.86 2.00
污染频率 3.3 5.4 3.8 4.0 2.9 5.1 2.2 87.0
3.2 风向、风速、污染玫瑰图的绘制
根据表(3)、表(4)中的处理数据,将各风向的出现频率，按每条直线的长度与这个方向风的频率、平均风速或污染频率成正比，以相同的比例长度和风向中心吹为风向的基本方向，描绘在16个方位所表示的极坐标底图上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，形成一个形式宛如玫瑰花的闭合折线图形就是风玫瑰图，它是宽甸镇在1953～2006年这一时段内气候的统计图，包含风向频率图、风速频率图和污染频率图。
在风向频率玫瑰图中，每个圆圈的间隔为频率的5％，频率最大的方位，表示该风向出现的次数最多即为当地的主导风向，并且将静风频率放在中间；在风速玫瑰图中，离中心越远的方位，表示该风向的风速最大；在污染频率玫瑰图中，频率最大的方位，表示该方位受污染的程度最深，污染玫瑰图可以帮助我们在进行城市用地规划布局时，更好地布置工业区、居住区、铁路站场以及其他各项建设用地。
3.3 主导风向的确定
由绘制的风向、风速频率图可知: 宽甸镇全年主要有二个主导风向，其中夏季的主导风向为西南风（SW），冬季的主导风向为西北风（NW）；全年静风频率为43.5%，特别在冬季不利于大气污染的扩散。年平均风速变化不大，其中最小的是东南（SE）风，，平均风速为1.5m/s，最大的是西北北（NNW）风，平均风速为4.1m/s.
4 工业用地布局分析
4.1 从污染玫瑰图分析
由于污染风频越大，其下风方位的污染越严重，为了减轻工业排放的有害气体对生活居住区的危害，一般在城市用地规划布局中，将工业区、铁路站场和码头按当地主导风向，布置在居住区、大型公共建筑、广场和公共绿地的下风向，即污染风频最小的方位上，对城市的污染最轻，由图可看出：宽甸镇西北（NW）方位污染风频最大，西南（SW） 方位次之，而东南南（SSE）方位和东北东（ENE）方位最小，且冬季和夏季两个主导风向夹角成90°，如果单从污染玫瑰图来考虑布置布置工业区、居住区，居住区应布置在风向夹角的内侧，工业区应布置在风向夹角的外侧，位于居住区对应方向最为合理，又因冬季至夏季，主导风向是由西北风经过西风逐步过渡到西南风，逆时针旋转，工业区除避开两个主导风向外，还应避开过渡的一侧，放到对面去，综合以上因素，宽甸镇的居住区最好是放在西部，工业区应放在东部，这时居住区就可以避免或减少工业企业的有害气体和微粒的污染。
4.2从盆地形的气候特点来考虑
封闭的山谷盆地由于四周群山的屏障,阻滞空气流通,容易形成逆温,使空气层结构稳定,不利于大气污染的扩散, 而且静风频率往往很高，宽甸镇全年的静风频率为43.5％（冬季为50.6％），如果只按频率不大的主导风向（夏季西南风（SW）5.5％、冬季西北风（WN ）6.4％）作为用地布局的依据，而忽视静风的影响，那么静风时日，烟气滞留在城市上空，形成抛物面型烟霭，无法吹散，只能沿水平风向慢慢扩散，仍然影响到邻近上风侧的生活居住区，难以解决城市大气污染问题。
5城市用地布局现状及采取的应对措施
5.1 城市用地布局现状
⑴ 工业用地布局不尽合理
⑵ 大气污染物排放过于集中
5.2 采取的应对措施
5.2．1 最大限度的挖掘城镇自身潜能，降低大气污染。
⑴ 道路走向考虑了主导风向
⑵ 利用河边绿地与道路交通用地相结合组成城市通风走廊
⑶考虑局部小气候特征对建筑物通风的影响
⑷ 适度增加冬季集中供热面积，减少低空污染
⑸ 合理利用地形、地貌、建立卫生防护带，减轻大气污染。
5.2．2 建立工业卫星城是解决宽甸镇大气污染的主要途径
由于宽甸镇年静风频率较高，大气污染较为严重，在进一步加强城市用地合理规划的同时，对已建成的污染较为严重的高能耗工业生产企业，根据原料产地和能源配置情况，迁至距离城镇数十公里外的周边乡镇，建立工业卫星城；利用城镇周边廉价土地资源，以通勤车解决镇内工人上下班问题,既缓解城镇日趋紧张的土地资源,又减轻了噪声、大气污染对城市居民带来的危害。在城镇内工业用地的布置应严加控制，将污染较小的食品加工业、服装加工业布置在镇内，在活跃经济的同时，为居民提供了就业岗位。
6.结束语
理想大陆上的气压带、风带是比较规则、单一和稳定的，但是现实生活中，大气运动却是千变万化的，为了表示宽甸镇1953年～2006年这一时期内风向、风速和污染等变化情况，我们利用所采集的气象数据绘制出较为科学、直观的风玫瑰统计图，目的使空气的气流变化情况更贴近现实，并结合实际情况对用地布局作了分析，得出了有益的结论，但由于我们专业理论水平有限，实际设计经验不足，不当之处在所难免，恳请各位专家和同仁批评斧正。
主要参考文献：
1.朱瑞兆、丁国安：《风玫瑰与气温》，中国建筑工业出版社，1981.02。
2.姚宏韬：《场地设计》，辽宁科学技术出版社，2000.06。
3.全国城市规划执业制度管理委员会：《城市规划原理》，中国计划出版社，2004.04
关建词： 主导风向 风玫瑰图大气污染
中图分类号：R122文献标识码： A
0 引言
城市气候是影响城市用地选择和功能的环境因素之一，在气候因素中风的影响表现的最为显著。风是地面大气的水平移动，是由风向和风速两个量来表示的，在场地、城市规划设计中所说的风向，是指10min内距离地面10m高处的平均风向；风速是指空气流动的速度，单位为m/s。
风作为一种自然现象，与人们的日常生活息息相关，一方面，风作为一部大的发动机，在城市大气污染中起着输送、扩散有害气体和微粒的作用，若处理得当，能减轻大气污染的程度；另一方面，风作为荷载对房屋、桥梁等建（构）筑物发生作用，无为地加大了混凝土构件的截面尺寸和配筋率，提高了城市基础设施建设的费用；当风速超过一定限值时，风成为一种自然灾害，对人们的正常生活和工程结构造成威胁和破坏。因此，研究风在城市的通风、防风和环境保护等方面对规划与建筑的影响，处理好工业企业与功能分区布局的相互关系，掌握风的时空变化规律、分清利弊所在，是城市规划一个比较重要的课题。
本文针对宽甸镇所处的特殊地理环境和气候特征，利用1953年至2006年间两万余组气象数据，通过统计分析，绘制出风向、风速和污染玫瑰统计图，并对宽甸镇的主导风向和城市用地作了探讨。
1 宽甸镇的地理位置和气候特征
1.1 地理位置
1.2 气候特征
2 气象数据的采集和数学模型的建立
2.1 仪器设备
2.2 数据采集
2.3 数学模型的建立
2.3．1 风向频率
统计风向频率和静风次数是表示风向最基本的一个特征指标，风向频率主要说明污染源对城市污染方位，其污染程度除了与风频有关以外，还与风速、地形地貌高差、大气稳定性及降水的冲洗作用有关，风向频率一般多用8个或16罗盘方位进行观测，累计某一时期内各个方位风向的次数，并以各个风向发生的次数占该时期内观测、累计各个不同风向（包括静风）的总次数的百分比来表示。即：
风向频率=（某一时期内观测、累计某一风向发生的次数/某一时期内观测、累计风向的总次数）*100%。
2.3．2 污染频率
⑴ 污染系数
⑵ 某风向的污染风频
3 数据处理
3.1 数据处理系统
笔者在Excel—2003下编写了一个小的数据处理程序,该程序以电子表格的形式输出, 具有可视化好,即输即算的特点,采用求和、取平均数等常用的几个函数,在短时间内就可以对20000多个数据进行处理.大大的缩短了工作时间,减轻了劳动强度.其数据处理的结果见表(3)、表(4)所示.
表(3)
方位 N NNE NE ENE E ESE SE SSE C
风向频率% 3.4 3.2 3.4 2.5 3.3 2.1 3.0 3.2 43.5
平均风速m\s 2.5 2.1 1.8 2.1 2.2 2.0 2.0 2.1
方位 S SSW SW WSW W WNW NW NNW C
风向频率% 3.4 3.5 5.5 3.7 4.0 3.3 6.4 2.6 43.5
平均风速m\s 2.2 2.7 2.5 2.3 2.4 3.1 3.7 3.2
表(4)
方位 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S 各方向
風向频率 3.4 3.2 3.4 2.5 3.3 2.1 3.0 3.2 3.4 2.4
平均风速 2.5 2.1 1.8 2.1 2.2 2.0 2.0 2.1 2.2
污染系数 0.99 1.07 1.15 1.07 1.05 1.10 1.10 1.07 1.05
污染频率 3.4 3.4 3.9 2.7 3.5 2.3 3.3 3.4 3.6
方位 SSW SW WSW W WNW NW NNW C 各方向
风向频率 3.5 5.5 3.7 4.0 3.3 6.4 2.6 43.5 2.4
平均风速 2.7 2.5 2.3 2.4 3.1 3.7 3.2 0
污染系数 0.95 0.99 1.03 1.01 0.88 0.79 0.86 2.00
污染频率 3.3 5.4 3.8 4.0 2.9 5.1 2.2 87.0
3.2 风向、风速、污染玫瑰图的绘制
根据表(3)、表(4)中的处理数据,将各风向的出现频率，按每条直线的长度与这个方向风的频率、平均风速或污染频率成正比，以相同的比例长度和风向中心吹为风向的基本方向，描绘在16个方位所表示的极坐标底图上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，形成一个形式宛如玫瑰花的闭合折线图形就是风玫瑰图，它是宽甸镇在1953～2006年这一时段内气候的统计图，包含风向频率图、风速频率图和污染频率图。
在风向频率玫瑰图中，每个圆圈的间隔为频率的5％，频率最大的方位，表示该风向出现的次数最多即为当地的主导风向，并且将静风频率放在中间；在风速玫瑰图中，离中心越远的方位，表示该风向的风速最大；在污染频率玫瑰图中，频率最大的方位，表示该方位受污染的程度最深，污染玫瑰图可以帮助我们在进行城市用地规划布局时，更好地布置工业区、居住区、铁路站场以及其他各项建设用地。
3.3 主导风向的确定
由绘制的风向、风速频率图可知: 宽甸镇全年主要有二个主导风向，其中夏季的主导风向为西南风（SW），冬季的主导风向为西北风（NW）；全年静风频率为43.5%，特别在冬季不利于大气污染的扩散。年平均风速变化不大，其中最小的是东南（SE）风，，平均风速为1.5m/s，最大的是西北北（NNW）风，平均风速为4.1m/s.
4 工业用地布局分析
4.1 从污染玫瑰图分析
由于污染风频越大，其下风方位的污染越严重，为了减轻工业排放的有害气体对生活居住区的危害，一般在城市用地规划布局中，将工业区、铁路站场和码头按当地主导风向，布置在居住区、大型公共建筑、广场和公共绿地的下风向，即污染风频最小的方位上，对城市的污染最轻，由图可看出：宽甸镇西北（NW）方位污染风频最大，西南（SW） 方位次之，而东南南（SSE）方位和东北东（ENE）方位最小，且冬季和夏季两个主导风向夹角成90°，如果单从污染玫瑰图来考虑布置布置工业区、居住区，居住区应布置在风向夹角的内侧，工业区应布置在风向夹角的外侧，位于居住区对应方向最为合理，又因冬季至夏季，主导风向是由西北风经过西风逐步过渡到西南风，逆时针旋转，工业区除避开两个主导风向外，还应避开过渡的一侧，放到对面去，综合以上因素，宽甸镇的居住区最好是放在西部，工业区应放在东部，这时居住区就可以避免或减少工业企业的有害气体和微粒的污染。
4.2从盆地形的气候特点来考虑
封闭的山谷盆地由于四周群山的屏障,阻滞空气流通,容易形成逆温,使空气层结构稳定,不利于大气污染的扩散, 而且静风频率往往很高，宽甸镇全年的静风频率为43.5％（冬季为50.6％），如果只按频率不大的主导风向（夏季西南风（SW）5.5％、冬季西北风（WN ）6.4％）作为用地布局的依据，而忽视静风的影响，那么静风时日，烟气滞留在城市上空，形成抛物面型烟霭，无法吹散，只能沿水平风向慢慢扩散，仍然影响到邻近上风侧的生活居住区，难以解决城市大气污染问题。
5城市用地布局现状及采取的应对措施
5.1 城市用地布局现状
⑴ 工业用地布局不尽合理
⑵ 大气污染物排放过于集中
5.2 采取的应对措施
5.2．1 最大限度的挖掘城镇自身潜能，降低大气污染。
⑴ 道路走向考虑了主导风向
⑵ 利用河边绿地与道路交通用地相结合组成城市通风走廊
⑶考虑局部小气候特征对建筑物通风的影响
⑷ 适度增加冬季集中供热面积，减少低空污染
⑸ 合理利用地形、地貌、建立卫生防护带，减轻大气污染。
5.2．2 建立工业卫星城是解决宽甸镇大气污染的主要途径
由于宽甸镇年静风频率较高，大气污染较为严重，在进一步加强城市用地合理规划的同时，对已建成的污染较为严重的高能耗工业生产企业，根据原料产地和能源配置情况，迁至距离城镇数十公里外的周边乡镇，建立工业卫星城；利用城镇周边廉价土地资源，以通勤车解决镇内工人上下班问题,既缓解城镇日趋紧张的土地资源,又减轻了噪声、大气污染对城市居民带来的危害。在城镇内工业用地的布置应严加控制，将污染较小的食品加工业、服装加工业布置在镇内，在活跃经济的同时，为居民提供了就业岗位。
6.结束语
理想大陆上的气压带、风带是比较规则、单一和稳定的，但是现实生活中，大气运动却是千变万化的，为了表示宽甸镇1953年～2006年这一时期内风向、风速和污染等变化情况，我们利用所采集的气象数据绘制出较为科学、直观的风玫瑰统计图，目的使空气的气流变化情况更贴近现实，并结合实际情况对用地布局作了分析，得出了有益的结论，但由于我们专业理论水平有限，实际设计经验不足，不当之处在所难免，恳请各位专家和同仁批评斧正。
主要参考文献：
1.朱瑞兆、丁国安：《风玫瑰与气温》，中国建筑工业出版社，1981.02。
2.姚宏韬：《场地设计》，辽宁科学技术出版社，2000.06。
3.全国城市规划执业制度管理委员会：《城市规划原理》，中国计划出版社，2004.04