[科普中国]-城市峡谷效应

城市中，由于整齐划一的建筑物的影响，在楼间距密集的狭窄地带形成类似峡谷的气流运动，即称为“城市峡谷效应”。主要危害为局部风力增大导致的大风灾害。

简介“峡谷效应”也叫“狭管效应”，就像峡谷里的风总比平原风猛烈一样，城市高楼间的狭窄地带风力也特强，易造成灾害。使得一些楼间距小的狭窄地带瞬间风力可以轻松超过七级，以至于行驶的汽车都会打晃。城市“峡谷风”是各大城市面临的新问题，有关国际组织早已将其列入大都市面临的20种新的城市灾害中。1

“城市峡谷效应指的是周边有公交干道或工厂、以及高楼密集的住宅。在街道风的作用下，含有灰尘的气流不是平稳移动，而是在高楼之间的某个区间上下“徘徊”。近地面的污染物随气流上升到一定高度后又向下或水平方向消散。这个“高度”，大概在30米左右。也就是9-11层之间。

当气流由开阔地带流入峡谷时，空气密度被压缩，风速便增大，空气会加速流过峡谷。当流出峡谷时，空气流速又会减缓。这种峡谷地形对气流的影响，称为“峡****谷效应”。城市中，由于整齐划一的建筑物的影响，形成类似峡谷的气流运动，即称为“城市峡谷效应”。由峡谷效应而增大的风，称为峡谷风或穿堂风。

概念来源当气流由开阔地带流入峡谷时，空气密度被压缩，风速便增大，空气会加速流过峡谷。当流出峡谷时，空气流速又会减缓。这种峡谷地形对气流的影响，称为“峡****谷效应”。城市中，由于整齐划一的建筑物的影响，形成类似峡谷的气流运动，即称为“城市峡谷效应”。由峡谷效应而增大的风，称为峡谷风或穿堂风。

防治措施据气象专家介绍，是否出现“狭管效应”和其威力大小，是和一个城市高层建筑的数量、间距、建筑物的位置有着十分密切关系的。专家建议，在高层建筑越建越多的情况下，城市规划中应充分考虑到“狭管效应”的危害和避免措施，合理地对高层建筑进行排布，并有意识地加大建筑物的间距，留出风道，给风一些自由，减低“狭管效应”。同时，这样也对大量城市污染物的扩散有着一定的好处。

原理液体在管中流动，经过狭窄处时流速加快。 同样，气流在地面流经狭窄地形时类似液体在管中的流动，流速也会加快，并因气体具有可压缩性，密度也会增大。地球上山地的许多风口和许多地方出现的地形雨都与气流经过狭窄地形密切相关。这种由地形产生的峡谷效应，也称为“狭管效应”.

结论通过比较分析各种城市街道峡谷内部气流场的数值模拟结果,可以得出如下结论。

(1)计算流体力学软件较为成熟,易于操作,开发周期短,能够满足对街道峡谷大气环境的模拟,在城市街谷、社区等各类大气环境方面有良好的应用前景。

(2)峡谷的对称性对气流场有显著影响。前高后低型峡谷下部为逆时针旋涡,上部为顺时针旋涡,峡谷越深,这种流场发展的越充分。前低后高型峡谷的气流场相对简单一些,只存在一个大的顺时针旋涡,并且随着峡谷的加深,峡谷内部的气流场速率有减小的趋势。对称型峡谷内部形成了顺时针旋涡,强度不大,随着峡谷的加深,内部流场转为一顺一反2个旋涡的二元结构。

(3)前高后低型峡谷内部建筑物墙面存在明显的驻点;前低后高型峡谷达到一定深度后,开始出现驻点。对称型峡谷仅当峡谷很深时,才出现明显驻点。

(4)由于前低后高型峡谷内部不易出现孤立的旋涡,墙面也不易出现驻点,因此前低后高型峡谷的气流场形式更有利于污染物的扩散,在城市规划中应尽量结合主导风向设计这类建筑布局。2

相关研究研究不同绿化带结构对非机动车道污染物浓度的影响,将为城市道路绿化带格局提供依据。利用遮荫网模拟10、20、30 m隔离的道路绿化带,并模拟了3种不同结构的绿化带,分别对各类道路微气候条件(风)及SO2、NOx、NH3、总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM10)等5种主要污染物浓度进行了观测。结果表明:风速小于2 m/s时,10 m和20 m间隔的道路绿化带会产生"微峡谷效应",使绿化带间隔内风速增加。10 m间隔的绿化带较其它两种绿化带对各种污染物的净化百分率更明显,且污染物净化百分率与风速大多正相关显著。12.5 m的模拟绿化带与10 m的间隔交替的绿化带可以更有效地降低非机动车道的污染物浓度,污染物净化百分率与风速也大多正相关显著。不同结构道路绿化带会影响道路微气候条件,从而影响非机动车道污染物浓度。城市道路绿带存在合理的绿带结构,可以通过设计更合理的城市道路绿带模式有效改善城市非机动车道空气质量。3

本词条内容贡献者为:

张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院