面向生態(tài)環(huán)境的城市道路交通規(guī)劃理論及應(yīng)用

自50年代美國洛杉磯發(fā)生光化學(xué)煙霧污染事件以來，汽車排放及其相關(guān)產(chǎn)物污染已發(fā)展為世界性城市的“災(zāi)難”。汽車排放污染物主要指一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOx)以及光化學(xué)產(chǎn)物(O3、PAN)等。這些污染物危害行人及居民身體健康，腐蝕建筑物，破壞生態(tài)環(huán)境。隨著國內(nèi)城市交通與國際“接軌”，國內(nèi)城市汽車交通量急劇增長，汽車排放污染造成的環(huán)境問題日益嚴(yán)重。據(jù)某大城市調(diào)查，騎長距離自行車上班后，不同程度地出現(xiàn)惡心、疲勞、工作效率下降等癥狀；上海市交叉口曾發(fā)生值勤民警中毒事件；在杭州市的調(diào)查表明，兒童頭發(fā)含鉛量是正常值的4倍，這將嚴(yán)重影響智力發(fā)育。如此下去后果不堪設(shè)想。
為了治理汽車排放污染，國外以美國加州為代表，從60年代開始制訂了越來越嚴(yán)格的汽車污染物排放法規(guī)，至80年代末已使小汽車主要有害物的排放量降低了90％。但由于汽車交通量增長過快，排放污染仍很嚴(yán)重。
對國內(nèi)汽車排放污染嚴(yán)重的一些大城市，曾進(jìn)行過有關(guān)研究，如“七五”期間的廣州市以及后來為迎接亞運(yùn)會的北京市，得出了一些結(jié)論，并提出了治理汽車排放污染的一些建議。然而，由于這些工作沒落實(shí)到交通上來，收效甚微。汽車排放污染并沒根本解決。
城市道路近旁大氣污染物主要來自汽車交通，根治汽車排放污染必須從交通出發(fā)。然而，現(xiàn)有城市交通規(guī)劃是面向交通、面向服務(wù)的，即以最佳的服務(wù)水平最大限度滿足交通需求。交通量的增長產(chǎn)生新的交通需求，必須建設(shè)更多的道路交通設(shè)施。這樣勢必進(jìn)一步刺激城市汽車交通量增長，從而導(dǎo)致汽車排放污染總量急劇增長。因此，現(xiàn)行的城市交通發(fā)展模式將帶來汽車排放污染的惡性循環(huán)。城市道路汽車排放污染嚴(yán)重的原因有兩方面：一方面在復(fù)雜的城市建筑物(或道路構(gòu)筑物，如高架路、立交橋)和特殊的大氣邊界層中，污染物進(jìn)人大氣后擴(kuò)散速度緩慢，長時(shí)間積累便發(fā)生了污染危害。道路兩側(cè)建筑物是影響廢氣擴(kuò)散過程的主要因素；如市中心道路狹窄，兩側(cè)高樓林立，形成所謂的“街道峽谷”，產(chǎn)生氣流死區(qū)，擴(kuò)散條件極其不利。另一方面汽車交通量巨大，汽車運(yùn)行工況惡劣，機(jī)動車污染物排放量大。如在過飽和車流的交叉口，車輛經(jīng)常處于怠速駐車、起步加速和減速停車等狀態(tài)下運(yùn)行，污染排放量增大。可見以上這些都與城市交通規(guī)劃有關(guān)。面向生態(tài)環(huán)境的交通規(guī)劃不僅要滿足交通需求，提高服務(wù)水平，而且把改善城市道路大氣環(huán)境質(zhì)量作為一項(xiàng)重要內(nèi)容，具體包括：
1．改善城市規(guī)劃(如建筑物布局)，提高道路交通廢氣的擴(kuò)散能力。
2．改變傳統(tǒng)的城市交通觀念，由面向交通、面向服務(wù)的城市交通變?yōu)椤懊嫦蛏鷳B(tài)環(huán)境”的城市交通。
3．改變現(xiàn)有道路交通設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范，以符合環(huán)境評估要求。
面向生態(tài)環(huán)境的城市交通的重要內(nèi)容之一是改變傳統(tǒng)城市規(guī)劃觀念。英國科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，改變現(xiàn)有城市的發(fā)展模式可能在未來20年中將車輛產(chǎn)生的污染物排放量減少16％。聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)合作組織的專家認(rèn)為，過去幾十年中城市一直以增加交通量及增加二氧化碳的方式逐步擴(kuò)充，交通運(yùn)輸產(chǎn)生的二氧化碳占排人大氣中總量的30％，其中在1973～1989年間，二氧化碳增加l／3以上。
目前，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，城市規(guī)劃建設(shè)方興未艾，一張白紙可描繪最新最美的圖畫。雖然我們建設(shè)晚，但我們應(yīng)站得高看得遠(yuǎn)。“保護(hù)環(huán)境是一項(xiàng)基本國策”、“環(huán)境與發(fā)展同步”這一舉世矚目的主題必將在我們的城市建設(shè)中得到體現(xiàn)。下一個(gè)世紀(jì)是“生態(tài)世紀(jì)”，在本世紀(jì)的最后幾年里，我們?yōu)楹蟠贫ㄒ粋€(gè)合理的城市發(fā)展模式，為未來城市建設(shè)打下“潔凈”的基礎(chǔ)，將是一個(gè)偉大的貢獻(xiàn)。特別是對于發(fā)展初期的城市，從城市規(guī)劃及交通規(guī)劃的階段開始實(shí)施面向生態(tài)環(huán)境的策略，而不是盲目地與“國際接軌”。綜合治理汽車排放污染造成的生態(tài)環(huán)境問題，可以避免走國外“先污后治理的老路，一定會取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。
70年代末期，美國斯坦福研究所(SRI)在加利福尼亞的圣何塞(San Jose)城進(jìn)行了汽車排放污染的短期觀測，認(rèn)為城市建筑物的幾何結(jié)構(gòu)與布局對道路汽車排放污染物的濃度有較大影響；隨后，由于城市的不斷發(fā)展，新型交通設(shè)施的不斷出現(xiàn)，如立交橋、高架路及隧道等，地面道路交通廢氣擴(kuò)散不出去，污染十分嚴(yán)重。一些著名的研究機(jī)構(gòu)，包括德國的TUEV、荷蘭的TNO、英國運(yùn)輸部的道路交通實(shí)驗(yàn)室(TRRL)、美國環(huán)保局的三角科技園(Research Triangle Park)，對復(fù)雜地形條件下汽車排放污染的擴(kuò)散過程進(jìn)行了研究。研究方法包括現(xiàn)場觀測、環(huán)境風(fēng)洞模擬試驗(yàn)及計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬。
現(xiàn)場觀測來自真實(shí)的物理原形，所測數(shù)據(jù)較有意義，研究結(jié)論針對具體研究對象比較可靠。但正因如此，這種方法不能預(yù)測規(guī)劃中的道路構(gòu)筑物的廢氣擴(kuò)散與污染情況。環(huán)境風(fēng)洞模擬試驗(yàn)是在嚴(yán)格遵守相似準(zhǔn)則(包括平均風(fēng)速廓線相似、湍流廓線相似、熱力相似及幾何相似)的前提下，在縮小的幾何模型上再現(xiàn)實(shí)際物理過程的研究方法。所得結(jié)論比較可靠，是一種較好的研究方法。但是，與計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬相比費(fèi)用較大，幾何模型制作周期較長，因此不可能各種方案都作試驗(yàn)。數(shù)值模擬是根據(jù)實(shí)際物理模型提煉的數(shù)學(xué)模型，按照一定的算法在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)物理過程的研究方法，其結(jié)論的可靠性依賴于數(shù)學(xué)模型的精度。我們在城市道路汽車排放擴(kuò)散規(guī)律的研究中，采用數(shù)值模擬和風(fēng)洞模擬試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，建立了復(fù)雜地形條件下地面源污染擴(kuò)散模型，提高了數(shù)學(xué)模型的精度，實(shí)行了數(shù)學(xué)模擬與物理過程的統(tǒng)一。由于擴(kuò)散過程十分復(fù)雜，沒得出統(tǒng)一的污染模式。
80年代初期，美國聯(lián)邦政府把道路交通環(huán)境作為評審聯(lián)邦支助城市開發(fā)項(xiàng)目的一個(gè)重要方面；在德國，道路規(guī)劃的重點(diǎn)已由新項(xiàng)目規(guī)劃轉(zhuǎn)為現(xiàn)有主要道路的重新規(guī)劃或改進(jìn)規(guī)劃。大量的道路建設(shè)項(xiàng)目都因環(huán)境問題而放棄。為了迎接日益嚴(yán)峻的環(huán)境惡化的挑戰(zhàn)，世界銀行從1989年10月起，對貸款申請的審查制度做了重大調(diào)整，環(huán)境評估(Enviornmental assessment)已成為一項(xiàng)強(qiáng)制性政策，并把市鎮(zhèn)道路建設(shè)列為首要的A類評估范圍。