Page 178 - 水利工程绿色生态设计理念研究

水利工程绿色生态设计理念研究
Research on the Green Ecological Design Concept of Water Conservancy Project

（一）城乡水环境与城市热岛效应

由于城乡人工建筑物的大量增加，不透水地面覆盖率加大，植被减少，蒸发
作用消耗的热量减少，越来越多的高层建筑造成近地表风速减小、扩散条件差，
以及对热量的水平输送起减弱作用的一系列人为建设的影响，使得城市中心区局
部气候与郊区或自然山体形成的公园等有明显差异，这种气温高于周围的现象称

为“城市热岛效应”（UHI），它是现代城市气候的主要特征之一。
城市热岛的形成条件是如下几个方面共同作用的结果，一是城市下垫面的性
质特殊，建筑物和构筑物的材质反射率小而能吸收较多的太阳辐射。二是城市下

垫面建筑材料的热容量、导热率比郊区农村自然条件下要大得多，造成城市下垫
面储存的热量也多，夜间热量散出就会升高城市温度。三是城市中不透水面积在
50%以上，城市水环境面积相对更加少。城市降水之后，很快就通过排水管网流
失，而农村则有大片的土壤可以储存水分，蒸发时则带走大量的热量。地面每蒸

发1g水，则要吸收2500J的潜热。而城市则因为没有充足的水分用于蒸发导致城
市比郊区气温高。四是城市中有较多的人为热进入大气层，冬季高纬度地区需
要燃烧大量的化石燃料采暖，这种人为热在莫斯科超过太阳辐射的3倍。五是城

市建筑密集，通风不良，不利于热量的散失。风速在6m/s以下时，城乡温差最明
显，风速大于11m/s时，城市热岛效应不明显。
在这里我们主要讨论上述第三点对城市热岛的作用。由于城市中水环境面积

不断减小，加之城市中不透水面积所占比例较大，（上海市占到80%以上）所以
虽然在雨水较多的南方，城市降水之后，雨水也会很快通过排水系统流失，没
有多少降雨被保留下来，当城市吸收大量的太阳辐射时也就只有数量有限的水分

来蒸发吸收热量，这对降低城市气温所起的作用也就相当有限。如果城市当中有
相当面积的水环境面积，且分布在适宜的地点，那么在炎热的夏季里通过水分蒸
发可以吸收大量的热量，从而降低因吸收热量导致的较高的地表温度。在滨水地
区，由于水陆下垫面的不同，对太阳辐射的吸收与反射程度亦不同，大面积的水

体吸收和存储了大量的太阳辐射能、由于水体的热容大于陆地，其升温和降温速
率都远远慢于陆地，从而在两者上部出现空气环流，产生我们通常在水边都能感
到的凉爽、清新、湿润的“水陆风”。滨水区水、陆之间的这种空气环流过程通

过把太阳辐射热转化为潜热，减弱了地面温度的骤变，发挥了天然空调器的作
用。对于夏季和低纬度地区，这种气候过程正是滨水区区别于其他地区最为明显

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