【摘 要】
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以PM2.5为首要污染物的大气污染,是我国及许多发展中国家城市面临的普遍问题。相关研究证实,城市街区之间存在着PM2.5浓度分布的较大差异,而街区建成环境与这些差异紧密相关。街区作为城市的肌理单元,又是规划、设计与管理能够有效调控的对象。深入解析街区建成环境与PM2.5污染差异的相互关系,在规划管控中具有良好的实践意义与应用价值。然而,目前关于构成城市肌理的普遍街区建成环境与PM2.5的研究相对较
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目《消减颗粒物空气污染的城市绿色基础设施多尺度模拟与实测研究》（编号:51778254）； 国家自然科学基金重点项目《城市形态与城市微气候耦合机理与控制》（编号:51538004）；
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以PM2.5为首要污染物的大气污染,是我国及许多发展中国家城市面临的普遍问题。相关研究证实,城市街区之间存在着PM2.5浓度分布的较大差异,而街区建成环境与这些差异紧密相关。街区作为城市的肌理单元,又是规划、设计与管理能够有效调控的对象。深入解析街区建成环境与PM2.5污染差异的相互关系,在规划管控中具有良好的实践意义与应用价值。然而,目前关于构成城市肌理的普遍街区建成环境与PM2.5的研究相对较少,也缺乏对不同污染程度建成环境影响的差异性与PM2.5动态变化的关注。因此本研究针对城市普遍街区,旨在得到街区建成环境对PM2.5的影响及作用机制,从而提出有助于改善PM2.5的街区建成环境优化策略。关注我国典型的夏热冬冷地区,同时考虑该地区PM2.5污染的严重性、具有较多城市点,本研究从长江中下游地区同一气候区的5个大城市出发,以城市中相对均匀分布的城市点为中心形成的1000m×1000m空间单元为街区。PM2.5数据来源于城市点,通过长期固定监测可获得丰富的数据量,基于各城市点的逐时数据,从PM2.5绝对浓度与相对指标两方面展开分析。街区绿色、灰色空间矢量数据库通过0.26m分辨率的Google Earth影像图解译而来。论文主要章节中:第二章为相关理论与研究综述;第三章主要介绍街区PM2.5空间分布特征及差异性,作为研究的基本前提;第四章为街区绿色空间对PM2.5的影响,以绿化覆盖率衡量绿色空间的规模,分析它们与PM2.5浓度的相关性、作用规律及空间尺度效应,以MSPA要素衡量绿色空间形态,分析它们对PM2.5相对指标的影响方式、影响强度及贡献程度;第五章为街区灰色空间对PM2.5的影响,以硬质地表率衡量灰色空间的规模,分析它们与PM2.5浓度的相关性、作用规律及空间尺度效应,以建筑布局、道路形态等衡量灰色空间形态,分析它们对PM2.5相对指标的影响方式、影响强度及贡献程度;第六章基于显著影响PM2.5的街区绿色、灰色空间指标,结合主成分分析,对街区PM2.5水平进行评估预测;第七章针对当前研究提出改善街区PM2.5的灰绿空间调控策略。研究表明:1)街区PM2.5浓度在城市整体水平上下浮动,其浮动范围随污染程度的增加呈减小的趋势,最大可达79%～123%（南京）,其绝对与相对差异呈增大的趋势。街区PM2.5相对指标较少具有显著差异,其绝对差异在重度污染时普遍显著高于其他污染程度,相对差异基本随污染程度递增。2)绿化覆盖率与PM2.5浓度显著负相关,对PM2.5浓度呈非线性的作用规律,其中,树木覆盖率的相关性强于草地覆盖率,影响尺度较显著的是800m×800m与1000m×1000m。7类MSPA要素均对PM2.5增长、降低具有显著影响,其中核心、桥接有利于促进PM2.5浓度的下降、抑制PM2.5浓度的增长,而边缘、孤岛、孔隙则起相反作用,环线与分支对PM2.5的影响较不稳定。3)硬质地表率与PM2.5浓度显著正相关,相关性随街区尺度的减小而减小,对PM2.5浓度呈非线性的作用规律。较高的建筑密度、容积率、道路密度促进PM2.5浓度的增长而不利于其下降,较高的平均建筑高度、建筑均匀度指数则起到相反作用,天空可视因子对PM2.5的影响具有两面性,建筑高度标准差对PM2.5的影响具有污染程度的差异。4)PM2.5相对指标预测模型的Adj＿R2集中在0.6～0.8,拟合度较高,且能较好地预测PM2.5的增长、降低变化。针对以上分析提出街区建成环境优化策略:1)绿色空间方面,在提升绿化覆盖率的基础上,通过新增或连接邻近核心而增加核心占比,同时避免其内部的人工干扰,构建面状绿色空间,形成微绿网的大本底;通过孤岛的扩容形成核心、桥接等其他要素,从而减少孤岛比例,降低小规模绿色空间的破碎度,构建点状绿色空间;加强面状空间之间的连接,增加桥接比例,适度控制环线、分支比例,构建绿色空间的线性廊道,增强绿色空间整体的连通性。2)灰色空间方面,在减小硬质地表率的基础上,控制较低的建筑密度,尤其是9层及以下的建筑,其中,4～9层建筑密度建议控制在10%～15%;控制街区建设强度,容积率建议取值为1.5;街区平均建筑高度可控制在20m～30m,并加大建筑高度之间的差异,以错落式方式布局;建筑空间布局上应尽量增大建筑体量间的差异,增加街区开阔度,天空可视因子建议0.5～0.55;道路密度建议控制在20km/km2,增加次干道、支路及步行、骑行道的比例。
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