基于污染“双评价”及控污风场模拟的工业布局优化研究——以天津滨海新区中部为例

摘要

自19世纪工业革命以来，人类大量的生产活动对自然环境造成了严重破坏和影响，各种全球性生态环境问题特别是空气污染现象日益突出，严重威胁了国家的社会经济发展和公民的身心健康。2020年新型冠状病毒疫情的爆发更引发了全球对公共健康与环境风险防控问题的思考，因而必须对空气污染等公共卫生和环境问题予以重视。目前，世界上许多城市都面临着严重的空气污染问题，城市工业集聚区更为显著。天津滨海新区作为典型的工业集聚区，大量的工业生产和能源消耗日趋加剧了空气污染现象，且工业空间布局的不合理进一步造成了空气污染物的过度集聚等问题。因此，对滨海新区工业布局优化的研究以实现大气污染防控显得尤为迫切和重要。　　论文选取天津滨海新区为研究对象，通过构建空气污染“双评价”体系对滨海新区进行环境空气质量评价及人口暴露相对风险评价，得到PM2.5为重点空气污染物，且滨海新区中部片区空气污染较为严重并对周边影响较大的结论，进而确定将滨海新区中部作为重点研究区域并分析其PM2.5空气污染及人口健康风险的具体特征，发现研究区域内各季节PM2.5浓度呈现出中心低四边高的空间分布规律，人口暴露相对风险格局则与人口空间分布一致，呈南高北低分布特征，由此表明PM2.5人口暴露相对风险与人口密度存在较高的空间相关性；然后结合气象数据，重点针对区域内与空气污染密切相关的海陆风局地控污风场特征进行分析，并以工业源为主要污染源，利用CFD技术进行污染扩散及海陆风控污风场的模拟研究，得到工业源排放的PM2.5浓度呈现出以污染源为中心向外圈层分布的污染扩散规律，并且其扩散影响范围与工业空间布局和排放强度有关；以及海陆风控污风场的主导风向决定了污染扩散的方向，其风速的空间差异导致了PM2.5浓度扩散速度和扩散范围的不同，且随空间高度的增加其控污作用会随之增强的控污风场作用规律；最后，从宏观、中观和微观尺度对滨海新区中部现状工业布局特征研究，得到其工业用地布局呈圈层式分布特征，并将不同圈层的用地布局模式总结为集中型、带状型和散点型三种类型，工业单元布局主要有工业-绿地单元、工业-居住单元和工业-复合单元三种布局模式，工业点则主要集聚在开发区及中心区域，且各工业门类的空间分布特征不同；在此基础上结合空气污染和控污风场研究进一步分析工业布局中影响空气污染和控污风场的主要因素，得到工业密度和工业类型是影响前者的两个重要因素，与控污风场相关的关键性指标则主要有工业单元内的街区尺度及道路走向、绿地系统及开敞空间、和建筑群密度及平均高度；对此分别构建工业用地-工业单元-工业点三级优化策略体系，对工业用地布局提出分区防控优化策略，对工业单元布局从道路-绿地-功能层面进行分层指引优化，对工业点布局进行“淘汰-限制-提升-鼓励”分类整治。　　论文基于空气污染、控污风场与工业布局三者的相互作用关系，以滨海新区中部为例，通过构建空气污染“双评价”体系研究空气污染现状，模拟重点工业源污染扩散及海陆风控污风场情况，分析现状工业布局对前两者的影响要素，针对性提出工业布局分级优化策略体系。为全面优化滨海新区工业空间布局，进而改善海陆风局地控污风场，有效解决大气污染问题，营造良好的空气质量环境做出贡献。

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