城市风灾与防风林建设

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1、陈 波浙江理工大学建筑工程学院杭州310018在分析城市大风灾害的特 点、类型及其灾害的基础上，探讨 了植物的防风功能，分析了防风林 的多种结构及其防风效果，并对城 市防风林栽植结构与防风植物的选 择进行了介绍。依据联合国的统计分析指出：约50以上的自然灾害与风相关。气 象部门将瞬时风速17.2m/s（8 级风力）的风称为大风。按蒲氏风 级，8级大风在海上能掀起6m高的 巨浪，渔船要回港避风；在陆上可 折断树枝，人迎风前行感觉阻力甚 大。大风对工农业生产都有影响， 全世界每年因风灾导致数万人丧 生，造成数十亿美元的经济损失。 在城市，大风主要是摧毁建筑物， 吹断刮倒电杆、电线、电缆等供电 通信

2、设施，毁坏桥梁道路，导致交 通、通信中断；吹倒城市行道树、 广告牌，破坏城市绿化，阻塞交 通，压坏附近的房屋和电线网；吹 落阳台的花盆杂物砸伤行人，毁坏 城市各种设施，甚至造成巨大的人 身伤亡事故。发生在海上的大风还 会引起风暴潮，侵袭沿海城市，使 城市遭受各种形式的破坏，造成经 济损失，破坏城市生态环境。我国的大风灾害主要有冬春 季的冷空气大风，夏秋的热带风暴（包括台风），雷雨、冰雹大风以莎”袭击浙江，造成农田受淹、电力中断、公路受损、部分房屋倒塌、部 分水利设施损毁等严重灾害损失。 全省11市68县959个乡镇718.7万人受 灾，直接经济损失达75亿元。我国海 岸线长达1.8万k m，7

3、0以上的大 中城市、58以上的工农业生产总 值集中分布在沿海地带，这里不仅 人口集中，而且资源、能源集中， 常受台风风暴潮的侵袭，灾害强度 大，损失惨重。台风有时甚至影响 到内陆城市，如2007年13号超强台 风“韦帕”，其影响力可谓惊人， 连远离其登陆点数千公里的我国内 陆省份吉林都受到了影响。1 城市风灾我国是世界上自然灾害最严 重的国家之一。新中国成立以来， 气象、地震、洪涝、地质、海洋及 农、林7大类自然灾害造成的年平 均损失约占国家财政收入的30或 G D P的36，成为社会发展的 严重制约因素1。城市作为一个国 家或地区的政治、经济、文化中心 和交通枢纽，也是生态系统中最为 复杂的

4、类型之一，在推动人类社会 文明和进步的进程中发挥着越来越 重要的作用。城市寓于自然之中， 各类自然灾害的发生都对城市产生 作用。城市自然灾害种类很多，包 括地震、地陷、滑坡、泥石流、地 裂缝、水灾、旱灾、海啸、风暴 潮、台风、龙卷风、海水入侵、海 岸侵蚀等十多种2。城市作为人类 的主要聚居地，人口和财富高度集 中，在遭受灾害时更表现出灾害的 严重性、灾害的多样性和灾害的连 锁性3。城市的安危关系到社会安 定和经济发展，所以城市灾害研究 是国家防灾减灾工作的重中之重。 在上述多种自然灾害中，风灾 对城市具有巨大的破坏作用。世界 著名的风工程专家A. G. Davenport2 植物的防风功能城市

5、的防风林可以有效地阻 止大风的袭击。防风林带在冬季能 降低风速的20，可减缓冷空气的 侵袭。我国大部分地区冬季都盛行 偏北风，在居室的北侧密植几行针 叶树，树行与墙面之间形成一个静 止空气隔离带，可减少居室热量损 失，对居室起到保暖作用。防风林带还可减少风沙天气。 我国北方冬春季干旱少雨且风大，经 常出现风沙天气。防风林带能减小4及龙卷风等 。其中以热带风暴大风（台风）影响最大。产生于热带海洋上的气旋性 涡旋，称为热带气旋。当其中心附 近最大风力达89级时，称热带风 暴，1011级时称强热带风暴， 大于12级时称台风。热带气旋常伴 有狂风、暴雨、巨浪、洪水、风暴 潮，是一种破坏力很强的天气系

6、统，往往酿成严重的灾害。2007 年10月8日，第16号超强台风“罗5风力，有效抑制风沙。据研究 ，20世纪50年代北京的春季，平均每3 天有一个风沙日， 50年代后期北 京大力提倡植树造林，绿地迅速扩 大了4倍，60年代北京的春季平均10天才有一个风沙日，比50年代减 少约2/3。近10多年来，由于在京 郊及周边大力开展城市森林建设，16海啸使大树吹倒、道路被淹、房屋进水. .JOURNAL OF CHINESE URBAN FORESTRY 2008 . 6 (5)目前风灾大为减少。2.1 影响植物防风效果的因素植物降低风速的效果主要取决 于植物形体的大小、枝叶繁茂的程 度等，对于植物个体

7、来说，防风效 果乔木好于灌木，灌木好于草本； 阔叶树好于针叶树，常绿阔叶树又 好于落叶阔叶树。但对于防风林带 来讲，影响其防风效果的因素主要 是地表粗糙度和防风林的结构。2.1.1 地表粗糙度 防护林由于植物特别是林木的生长，增加了地表粗糙度，降低了 风速，可起到防风固沙的作用。根 据测定表明6：3年生柠条锦鸡儿固 沙林内的地表粗糙度为0.017c m， 而流沙为0.0068c m；5年生柠条 锦鸡儿固沙林内的地表粗糙度为4.33c m。可见，防护林的固沙作 用随地表粗糙度的增加而增加。当 气流运动经过林地时，气流遇到植 物枝叶阻挡，气流和植物枝叶间产 生的阻力会使气流产生摩擦和碰 撞，改变和

8、减弱了气流运动的形 式，达到了降低风速的作用。2.1.2 防风林的结构 常见的防风林结构有3种：(1）紧密结构：这种结构的 林带是由主要树种、辅助树种和灌 木组成的3层林冠，上下紧密，一 般风通过面积小于5。林带比较 宽，中等风力遇到林带时，基本上 不能通过，大部分空气由林带上部 越过，在背风林缘附近形成静风区 或弱风区，之后风速很快恢复到旷 野风速，防风距离较短。(2）稀疏结构：由主要树种、 辅助树种或灌木组成的3层或2层林 冠，林带的整个纵断面透风透光， 从上部到下部结构不太紧密，透光 孔隙分布均匀。风遇到林带分成两 部分：一部分通过林带，如同筛网 中筛过一样，在背风面林缘形成许多小旋涡；

9、另一部分气流从上面绕过。因此，在背风面林缘附近形成 一个弱风区，随着远离林带，风速 逐渐增加。(3）透风结构：这种结构的林 带由主要树种、辅助树种或灌木组 成2层或1层林冠，上部为林冠层， 有较小而均匀的透光孔隙，或紧密 而不透光；下层为树干层，有均匀 的栅栏状大透光孔隙，风遇到林 带，一部分从下层通过，一部分从 林带上面绕行。下层穿过的风由于 文丘里（Venturi）效应，风速有时 比旷野还要大，到了背风面林缘开 始减弱，但较远的地方才出现弱风 区。在此之后风速逐渐恢复。普通的防风林其防风的有效 范围，在上风侧可达树高的610 倍；在下风侧可达2530倍。但 是，最有效果的地方是在下风侧树

10、高的35倍附近，风速可降低35 左右。树枝下有空隙时，因为风吹 过树干之间会增加速度，所以防风 效果不大。这种情况，如在树林的 下风处种植矮树，通过的风就往上 刮，防风的有效范围便扩大了。当密植到风不能通过的程度 时，在它的前后有显著的防风效果；下风处的空气则变得稀薄，由于漩涡的形成，下风侧的树林边缘 受到风力的影响。当树林的密闭程 度为5070、树篱的密闭程度 为4555时，防风的有效范围 很大。3 城市防风林建设城市高层建筑之间，会形成强 劲的对流风和通道变速风，它们对 高层建筑附近的设施和行人车辆， 有潜在的破坏力，还可能危及建筑 本身。因此，需要建立城市防风 林。防风林的性质、作用与“

11、三北 防护林”相同，但可担当此任的， 只能是高大乔木。密集的乔木有效 减弱风势，使之分流。不但高层建 筑，一般建筑也需要防风林的保 护，而低矮的灌木丛和更低矮的草 皮对此无能为力。3.1 城市防风林结构根据城市绿地分类标准 (C J J/T 85-2002)的规定，城市防 风林属于城市绿地系统里的防护绿 地。城市防护林带可保护城市免受 风沙粉尘等侵袭，一般位于城市外 围，规划建设总宽度100200m的 防风林带。防风林应栽植成间隔为1.52.0m的正三角形，种植5717城镇绿化CHENGZHENLVHUA列树，1020m的宽度。树的高度越大，树枝越稀疏，风的透过率越 大，故有必要扩大树木的宽度

12、。防 风栽植的位置，应和盛行风向垂 直。用林带保护的区域，是以林带 为底边的三角形地带。林带的长 度，至少应为树高的12倍以上。和 地形的关系是，最好将防风林设置 在棱线或崖边上。高低树的配置方 法是，在上风侧种植低树，下风侧 种植高树，使全体树木分担风压， 以减轻风造成的损害。3.2 城市防风林植物配置由同一种树种组成的纯林带配 置，容易形成通风结构和矩形断面 林带。我国很多城市的防风林是在 建成区外环结合快速干道的道路防 护绿地一起布置的纯林带。这类结 构林带由于树种单一，不利于城市 多样的风貌体现，会降低城市绿地 系统的稳定性和复杂性。而混交林带是由两种或两种以 上树种组成的林带，这种多

13、树种的 配置，能形成结构良好、抵抗污染 能力强、具有生物、生态学稳定性 等良好特点。由于城市用地紧张，多层防风 林带不能按理想设计来实施，因此可 以利用建成区边缘已建好的绿化项 目，如动植物园、综合性公园等。此外，在配置城市防风林时还 应注意，城市居住小区内，特别是 紧靠居民住房处，不宜种植体量过 大的乔木，以免树倒伤人；以种植 中等高度乔木及灌丛为佳。3.3 城市抗风植物为了防风固沙而种植防护林 带，在选择树种时应注意选择抗风 力强、生长快且寿命长的树种，以 深根性、树干树枝坚硬、枝叶茂 密的常绿树为宜。落叶树冬季的防风效果比夏季减少20左右。树冠最好呈尖塔形或柱形。树种的抗风 性能与树高、

14、胸径、冠幅、叶面积 系数等因素有密切的联系。树高越 大，胸径越小，冠幅或叶面积系数越 大，则树种的抗风性能就越差7。一般来说，园林植物对大风的 抗性有以下几种适应类型：(1）抗性较强的树种有：马 尾松、黑松、圆柏、榉树、核桃、 白榆、乌桕、樱桃、枣树、葡萄、 臭椿、朴树、板栗、槐树、梅、香 樟、麻栎、河柳、台湾相思、柠檬 桉、木麻黄、假槟榔、南洋杉、竹 类及柑橘类树种。(2）抗性中等的树种：侧柏、 龙柏、旱柳、杉木、柳杉、檫木、 楝树、苦槠、枫杨、银杏、广玉 兰、重阳木、榔榆、枫香、桑、 李、桃、杏、花红、合欢、紫薇、 木绣球、常山核桃等。(3）抗性弱的树种：大叶桉、 榕树、雪松、木棉、悬铃木

15、、梧 桐、加杨、钻天杨、银白杨、泡 桐、垂柳、刺槐、杨梅、枇杷、苹Wind disasters in cities and windbreakforestChen Bo(College of Civil Engineering & Architecture, Zhejiang University ofScience and Technology, Hangzhou 310018)Abstract: Wind disaster has tremendous destructive effects on cities. In the world, over half of natural disasters are related to wind. On the basis of analysis of the characteristics, types of urban wind disasters, an analysis was conducted on the function of windbreak plants, structures of windbreak forests and its windbreak effects. Suggestions