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城市绿地系统规划:各类防护绿地规划设计

【摘要】:各防护林因结构不同,其防护功能有所差别,营造防护林时,应综合考虑当地自然条件、场地现状等因素,选择合适的林带结构。林带树种的选择以深根性的或侧根发达的为首选,以免在遭遇强风时被风吹倒。由于浓缩气流力量强大,林带下部气流穿过树干时,风速略有增加。在风害不大的壤土耕地或风速不大的灌溉区,或没有台风的水网区,适宜采用这种结构,在一般平原农业区也可采用这种结构的林带。城市道路防护绿地是

1)城市防风林绿地

城市防风林带除了能起到城市绿地诸如调节温度和湿度,改善小气候条件等一般功能以外,其主要作用是降低风速,防风固沙,涵养水源,保持水土,防止大风及其所夹带的粉尘、沙石等对城市的侵袭,同时也可以吸附市内扩散的有毒、有害气体,减少对郊区的污染。

(1)防风林的类型 林带的结构对于防风效果具有直接的影响,防护林按结构类型可以分为不透风林(紧密结构)、半透风林(稀疏结构)、透风林(通风结构)3种类型(图6.1)。各防护林因结构不同,其防护功能有所差别,营造防护林时,应综合考虑当地自然条件、场地现状等因素,选择合适的林带结构。

图6.1 防风林的结构类型

①不透风林:紧密结构一般由带幅较宽(一般40 m左右)、行数较多的常绿乔木、落叶乔木和灌木组成,林带的枝叶较为稠密,形成多层林冠,透光较少,因其密实度大、枝叶稠密,能够阻挡大风前行,能起到良好的防风效果。不透风林带的透风系数小于0.3,即仅有不到30%的风可穿透林带,在不透风防护林带的背后,风速可降低70%左右。不透风林经常用于果园和种植园的保护,或用于某些建筑物和工程措施,阻止流沙侵袭的防沙固沙林也宜采用这种结构。但风遇到阻挡会产生涡流,从林冠上部越过,并很快恢复原来的风速,因而紧密结构的防风林带虽然降低风速效果显著,但防风范围小,风速恢复迅速,且紧密结构的林带内和林缘附近有一静风区,在两条主林带间距稍远时,易造成其间耕地严重风蚀,在农田林网内形成靠四边林带的附近积沙较高的现象,因而在多风沙区的耕地切忌采用这种结构的林带。

②半透风林:半透风林带(稀疏结构)的树种组成及林冠层次和不透风林带相似,但比不透风林带要枝叶稀疏、行数较少、带幅较窄(一般30 m左右),且半透风林带只在林带外侧配置一行或在内外两侧各种植一行灌木,林带内部一般不种植灌木,有时半透风林带也不配置灌木,而只种植侧枝较发达的乔木。林带树种的选择以深根性的或侧根发达的为首选,以免在遭遇强风时被风吹倒。这种结构的防风林带透光均匀,旨在让风穿越时,受树木枝叶的阻挡而减弱风势,因而大部分气流能够较均匀地通过林带。半透风林带的透风系数一般为0.3~0.5,即30%~50%的风可不改变运行方向,而均匀地穿过林带,另外一部分气流由林带上缘越过,从而可以在背风林缘处形成一个弱风区,我国平原农业区普遍采用这种结构的防风林带。

③透风林带:透风林带(通风结构)则由一种或两种枝叶稀疏的乔木(或有伴生树种)组成,个别有少量灌木,通风结构的林带较窄。由于透风林带的树冠部分紧密不通风或很少透风,一部分气流从林带的上缘越过,还有部分气流从林带下层穿过时,因遇到均匀的栅栏状树干层的通风道(管道效应),林带改变气流的作用相当于空气动力扩散器的作用。由于浓缩气流力量强大,林带下部气流穿过树干时,风速略有增加。到一定距离后,气流由于断面加大而辐散,再与上部气流汇合,由于两股气流的相对速度的差异,很容易产生涡流,从而达到减低风速的效果。透风结构林带降低风速的绝对值比稀疏结构小,在背风林缘附近减低风速不是十分明显,且会在林缘附近有不同程度的风蚀现象,但其防护范围要大于前两种结构的防风林。在风害不大的壤土耕地或风速不大的灌溉区,或没有台风的水网区,适宜采用这种结构,在一般平原农业区也可采用这种结构的林带。

(2)防风林带规划设计要点

①城市外围防风林的布置:在规划设计城市防风林带之前,首先应了解和把握当地主导风向的规律,并确定可能对城市造成危害的季风风向,以便在城市的外围正对盛风的位置设置与风向方向相垂直的防风林带。防风林应设在被防护的上风方向,并与风向垂直布置,如果受地形或其他因素限制,可以与风向形成30°左右的偏角,但偏角不得大于45°,否则会大大减弱防风效果。特别需要注意的是,在我国许多夏季炎热的城市中,为促进城市空气的对流,降低城市温度,可以设置与夏季主导风向平行的楔形林带,将郊外、自然风景区、森林公园、湖泊水面等区域的新鲜、湿润、凉爽的空气引入城市中心,以缓解由建筑辐射、人的活动以及各种设备产生的热量积聚造成的“热岛效应”。

②城市防风林的结构组成:城市防风林一般由主林带和副林带组成,主林带每带宽度不小于10 m,副林带的宽度不小于5 m。一般而言,主林带与城市主导风向垂直布置,副林带与主林带垂直布置,以便阻挡从侧面吹来的风。防风林带的内部组合一般是在迎风面布置透风林,中间为半透风林带,靠近城市的一侧设置不透风林,形成一组完整的结构合理的防风林组合体系,从而起到较为理想的防风效果。

③城市防风林的树种选择:城市防风林带应选择具有抗风性能强、根系发达的树种,林带树种的选择应以深根性的或侧根发达的乡土树种为首选,以免在遭遇强风时被风吹倒,同时要选择展叶早的树种。

④城市防风林带的综合功能:单一的防风林带可以承担相应的物理功能,但在当前城市绿地系统规划和建设的新理念下,加之由于城市用地紧张,城市防风绿地大多安排在市郊的农村田野中,因而城市防风林带可以结合地形、环境和当地的实际情况,与其他绿地结合,经过合理的规划设计,形成兼有防风功能与景观、游憩功能为一体的具有综合功能的绿地,如郊野公园、观光果园、植物园等。

⑤城市内部的防风林带设置:仅依靠城市周边的防风林带还不足以完全改善城市内部的风力状况,因为与主导风向平行的街道、建筑会形成强有力的穿堂风,众多的高层建筑又会产生湍流及不定向的风,有时多股气流的叠加,会使风速加剧,因此在城市内的一定区域以及高楼的附近还须布置一定数量的防风绿地,以改变风向及削弱有害气流的强度。

2)道路防护绿地

根据我国现行规定,城市干道规划红线外两侧建筑物的退缩地带和公路规划红线外两侧的不准建筑区,除按城市规划设置人流集散场地外,均应用于建造隔离绿化带。其宽度分别为:城市干道规划红线宽度26 m以下的,两侧各2~5 m;26~60 m,两侧各5~10 m;60 m以上的,两侧各不少于10 m。公路规划红线外两侧不准建筑区的隔离绿化带宽度,国道各20 m,省道各15 m,县(市)道各10 m,乡(镇)道各5 m。城市道路防护绿地是指在道路两侧营建的以保护路基、防止风沙和水土流失、隔音为主要目的,兼顾卫生隔离、农田防护和美化城市的防护林,包括铁路防护林、高速公路防护林、公路防护林和城市道路防护林。

(1)城市公路干道防护绿地规划设计 城市公路干道是连接城市之间的主要交通道路,其防护林带集遮阴、景观、防风沙等多种功能于一体,在城市公路干道防护绿地规划设计中,应注意以下要点:

①为充分发挥树木的防风固沙作用,应合理加大种植密度,增加单位面积的绿量,更好地发挥防护功能,尤其在平原地区,密植防风林的作用就更加明显。城市公路干道防护林应根据公路的等级、宽度、材料等因素来确定林木的种植位置及防护带的宽度。在路基不足9 m宽时,行道树应种在边沟之外,距边沟外缘不小于0.5 m;路基有足够宽度时,行道树可以种在路肩上,距边缘内缘不小于0.5 m(图6.2)。

图6.2 公路干道防护绿地断面示意

②在公路的交叉口处,为了保证行车安全,必须在路转角空出一定的距离,使司机在这段距离内能看到对面开来的车辆,并有充分的刹车和停车时间而不致发生撞车。此外,距桥梁、涵洞等构筑物5 m之内也不应种树,以保证交通安全

③应充分考虑公路防护绿地的景观、生态综合效果,公路干道防护绿地的种植配置要注意乔灌草相结合,常绿树与落叶树相结合,速生树与慢长树相结合,并建议每隔2~3 km变换一种基调树种,这样既可充分保证公路绿化的四季景观效果,丰富冬季和早春景观,又能抵御落叶树还未发芽时发生的沙尘天气,同时有利于司机的视觉和心理状况,也可防止病虫害的蔓延。此外,如果公路两侧有较优美的林地、农田、果园、花园、水体、地形等景观时,则应充分利用这些自然立地条件,来创造具有特色的公路干道景观,并留出适宜的透视线供司机、乘客欣赏。

④由于城市公路干道是连接城市之间的主要交通道路,因而在公路干道通过村庄、小城镇时,应结合乡镇、村庄的绿地系统进行规划建设,注重整体性和系统性。在临近城市时,一般应加宽防护林的宽度,并与市郊城市防护绿地相结合,如能结合园林建设,则能形成较好的城市外围景观,产生良好的生态效益和社会效益。

⑤公路干道防护绿地应尽可能与农田防护林、卫生防护林、护渠防护林以及果园等相结合,做到一林多用、少占耕地,结合生产创造效益。

(2)高速公路防护绿地规划设计 在城市高速公路防护绿地规划设计中,应注意以下要点:

①为了防止噪声和废气等污染,在高速公路干道的两侧要留出20~30 m的安全防护林带,防护绿地在树种选择上要求具备枝干密、叶片多、根系深、耐瘠薄干旱、耐有毒有害气体和重金属污染、不易发生病虫灾害等特点。在充分发挥林带的生态功能的同时,应考虑到道路廊道的风景效果,尽可能保护、利用原有自然景观,适当点缀风景林群、树丛、宿根花卉群,并考虑到沿线景色变化对驾驶员心理上的作用,增强驾驶员的行车安全感。

②高速公路中央分隔绿带宽度应在1.5 m以上,宽者可达5~10 m,分隔绿带上种植应以草皮为主,或可以低矮、修剪整齐的常绿灌木、丛花灌木的形式种植,严禁种植乔木,以免树干映入司机眼帘,产生目眩感觉,导致交通事故

③高速公路防护林宜结合周围自然条件进行合理的规划设计,如田野、山丘、河流、村庄等。尽量通过防护林生态缓冲带的规划设计减少对自然环境的干扰和破坏,并通过使高速公路防护林与农田防护林相结合,形成公路、农田的区域防护林网络格局。

④为防止行人穿越高速公路,常见用禁入护栏作为防护绿地的外围界定,但此种做法容易被损坏且景观效果差。针对这一问题,可以采用营造高速公路禁入刺篱防护带的办法,选用有刺的植物进绿篱栽植,形成防护绿带。一般选择1~2种分枝密、枝刺多且尖锐的篱墙植物作为禁入的主体林种,2~4种常绿、有花、净化功能好的藤本植物或观叶、观花、观果的小灌木作为配景林种,配置以主体树种为基本骨干,并搭配季相树种填补时间、空间上的功能缺陷,做到主次分明、四时有景。

(3)铁路防护绿地规划设计 铁路一直承担着我国交通的主要运输任务,铁路运输业在我国的交通运输体系中起着举足轻重的作用,尤其是在当前高速铁路、城际铁路的大规模建造的新形势下,铁路防护绿地作为铁路廊道的生态缓冲风景带,在铁路防护绿地规划设计中,应注意以下要点:

①在铁路两侧种植乔木时,应离开铁路外轨不小于10 m,种植灌木要离开外轨不小于6 m,一般采用内灌外乔的种植形式,铁路沿线两侧隔离绿化带宽度各不少于20 m。

②铁路通过城市建设区时,在可能条件下应留出较宽的防护林带以防止噪声、废气、垃圾等对城市的污染,一般铁路防护林带应采用不通透防护林结构,靠近路轨一侧,采用自然种植形成景观群落,宽度在50 m以上为宜。(www.chuimin.cn)

③在铁路两侧如有比较优美的自然景色,如绵绵远山、壮阔水景江南风情、塞北风雪、名胜古迹、稻田花香,则不宜种植高大树木,以免遮挡视线,在同一景色过长时再以防护林进行屏障防护。此外,长途旅行会使旅客感到行程单调,如果铁路防护林能结合每个地区的特色进行规划,在树种、种植形式上产生变化,并结合地形、水体等,既可获得生态效益,又可取得良好的社会效益。

④与高速公路防止行人穿越相同,铁路也存在防止行人穿越的问题,禁人篱的设置可以达到相应的禁人作用。

3)卫生隔离绿地

卫生隔离绿地主要是建设在工矿企业等城市空气污染源与城市其他区域之间的卫生防护林带。工业生产过程中经常散发煤烟粉尘、金属粉末甚至有毒有害气体,这对城市环境的污染相当严重,危害居民身心健康。卫生隔离林带对于减少这些污染,净化城市空气,保护城市环境起着至关重要的作用。

(1)卫生防护林带的分级 卫生防护林可以根据污染的因素,平行营造1~4条主林带,并适当设置与主林带相垂直的副林带。我国卫计委对各种企业及公用设施同住宅街坊间的卫生防护带的条数、宽度和间距,做过具体的规定,具体如下:

①第一级工业企业及公用设施:包括氮及氮肥生产;硝酸的生产;用亚硫酸纸浆和硫酸纸浆造纸的生产;人造黏质纤维和玻璃纸的生产;浓缩矿物肥料的生产;石油加工企业;可燃性页岩加工企业;煤炭加工企业;氯的生产;动物死尸加工厂;骨胶厂;大粪场及大型垃圾场;废弃物的掩埋场等。上述工业企业及公用设施的卫生防护林总宽度应为1 000 m,防护林带的条数为3~4条,每条主林宽度为20~50 m,两条林带之间间距为200~400 m。

②第二级工业企业及公用设施:包括合成樟脑、纤维质酯类的生产;用纤维质酯类制造塑料的生产;用氧化法提炼稀有金属的生产;黑色和有色金属矿石及碎黄铁矿的烧结企业;高炉容积为500~1 500 m3的炼铁生产;用水溶液电解法提炼锌、铜、钴的生产;生产量低于15万t的硅酸盐水泥生产;1 000头以上的家禽场;屠宰场;垃圾利用场;污水灌溉场和过滤器(污水量每昼夜小于或等于5 000 m3);中型垃圾场;火葬场等。上述工业企业及公用设施的卫生防护林总宽度应为500 m,防护林的主林带为2~3条,每条主林宽度为10~30 m,两条林带之间间距为150~300 m。

③第三级工业企业及公用设施:包括塑料的生产;橡皮及橡胶的再生企业;混合肥料的生产;高炉容积低于500 m3的炼铁生产;年产量低于100万t的平炉和转炉炼钢生产;金属及非金属矿石(铅、砷及锰矿除外)的露天采掘;玻璃丝及矿渣粉的生产;动物的生毛皮加工及染色或鞣制企业;甜菜制糖工厂;渔场;垃圾生物发酵室;污水处理厂;垃圾、粪便运输工具停留场;能利用的废弃物的总仓库等。上述工业企业及公用设施的卫生防护林总宽度应为300 m,防护林的主林带为1~2条,每条主林宽度为10~30 m,两条林带之间间距为150~300 m。

④第四级工业企业及公用设施:包括用现成纸浆和破皮造纸的企业;假象牙和其他蛋白质塑料(氨基塑料)的生产;甘油的生产;用醋酸法或氨基酸法制造人造纤维的生产;锅炉的生产;水银仪器(水银整流器);用电炉炼钢的生产;石棉水泥及石板的生产;一般红砖及矽盐的生产;陶制品和瓷制品的生产;大型木船造船厂;螺丝工厂;漂染工厂;毛毡的生产;人造皮革的生产;蛋粉工厂;酒精工厂;肉类联合工厂及冷藏肉制造厂;烟草工厂;基地和临时存放未加工的废弃物仓库等。上述工业企业及公用设施的卫生防护林总宽度应为100 m,防护林的主林带为1~2条,每条主林宽度为10~20 m,两条林带之间间距为50 m。

⑤第五级工业企业及公用设施:包括肥皂的生产企业、盐场、用废纸、现成纸浆和破皮制造不漂白的纸的生产企业、天然矿物颜料的生产企业、塑料制品(机械加工)的生产企业;二氧化碳和“干冰”的生产企业、香料生产企业、火柴生产企业、蓄电池生产企业、进行热处理而不进行铸造的金属加工企业;石膏制品的生产企业、毛毯及人造毛皮生产企业、生皮革(200张以下)的临时仓库(不加工)企业、啤酒酿造企业、麦芽酵母制造企业、罐头加工企业、糖果糕点制造工厂等。上述工业企业及公用设施的卫生防护林总宽度应为50 m,防护林的主林带设1条即可,林带宽度为10~22 m。

(2)城市卫生防护绿地规划设计要点

①卫生防护带的树种选择应尽量选择能吸收有害物质或对有害物质抗性强或能够吸收有害物质和粉尘的乡土树种,还应注意选择杀菌能力强的树种。

②由于各种林带结构的防护林有其各自的防护作用的特点,应根据防护对象的具体要求加以选择。此外,在城市中很可能大气中的污染源并非单一,因而为达到最佳防护效果,可以在多条防护林区采用通风结构、疏透结构和紧密结构3种结构林带配合设置的形式。

③卫生防护带对净化空气、保护环境是很重要的措施之一,但对有些严重污染的工矿企业(如化工厂),必须采取综合措施。首先从工厂本身的技术设备上加以改进,杜绝和回收不符合排放标准的污染物的根源;另外,规划时,要考虑工业区的合理位置,尽量布局在城市居住区的下风向;加上卫生防护带的设置,互相配合,才能达到理想的效果。

④卫生防护林带附近在污染范围内,不宜种植粮食及油类作物、蔬菜、瓜果等农产品,以免引起食物慢性中毒,但可种植棉、麻及工业油料作物等。另外,也应尽量避免养殖业的开展。

4)安全防护林绿地

安全防护林绿地是为了防止和减少地震火灾、水土流失、滑坡等自然灾害或高压电线、辐射等人为隐患造成的危害而设置的防护林带,它通常布置于易发生自然灾害和具有危险隐患的区域。

(1)安全防护林体系 在一定的自然地理区域或一个范围内,依据地形条件、土地利用状况、主要自然灾害和人们生产活动的情况,在当地发展生产总体规划的基础上,结合田边、道路、水利设施和居民点植被,结合生产林带(用材林、经济林、薪炭林)而形成防护林的综合体,即称为安全防护林体系,如“三北”防护林工程。安全防护林体系作为一类特殊的防护绿地,根据其不同的防护功能,在规划设计中应注意的要点有:

①对于安全防护林体系,在配置和布局上要相互协调,在林分的形式上可以林带、片林、林网相结合,乔木、灌木、种草相结合。各个林种要相互补充与完善,并且要注意安全防护林体系内各个林种空间分布上的均匀、合理性,使防护林体系形成一个有机整体,发挥最佳的综合效益。

②一些环境条件较好的农区、沿海地区或具有灌溉条件的地区,安全防护林体系的树种组成和经营应向多层次、多形式、多目标发展,以便充分地利用土地等自然资源,不断提高生产力,如农作物、林带、经济作物混作、间作等立体林业防护林体系,既可发挥植物群体相互依存,克服不良条件的影响,提高其防护效益,又可充分发挥土地生产潜力。

③为了提高防护林体系的总体效益,在规划配置上要考虑以最小的林业占地面积发挥最大的防护效益。因此,应确定合理的防护林覆被率。一般在平原农地或草原牧场,覆被率为5%~10%为宜;在山地丘陵区,一般不宜小于30%。

④对于特定的自然地理区域,因为影响当地生产、生活的主要自然灾害多是明显的,为此规划的安全防护林体系多以某一林种为主体,且其空间配置要求各异。如水土流失地区以水土保持林为主体;在泥石流多发地区,以防止山体滑坡的保护林为主体,结合其他林种,构成当地的防护林体系。水源涵养林和水土保护林宜配置成片状、带状或块状,构成完整的水土保护林体系。

⑤安全防护林宜选择生长稳定、长寿、抗性强的树种,以优良的乡土树种为宜;根据当地条件,营造乔灌木混交型、阴阳树种混交型等类型的混交林;根据防护目的和地貌类型,配置防护林带;在抚育管理方面,在防护林地区只能进行择伐,清除病腐木,并须及时更新。

(2)其他安全防护绿地

①对于易燃易爆厂房的安全防护绿地,最好在厂房、车间周围栽植数行防火树种,绿带间应留出6 m以上的空地,且空地切忌铺设草坪,最好用砖铺砌或设水池相阻隔,以阻止可能发生的火灾的蔓延、扩散。防火树种的选择,要求叶片厚、叶面含水量要多,树皮粗糙,因为叶片厚,散失水分时间长,可相应延长引火时间,最好是叶片密生和树冠小的阔叶树,忌用含油脂多的易燃树种。

②城市高压输电线路下方的城市高压走廊防护绿地,也是为安全考虑而设置的绿带。根据有关规定,高压线走廊下安全隔离绿化带的宽度,550 kV的高压线,应不少于50 m;220 kV的高压线,不少于36 m;110 kV的高压线,不少于24 m。

③应在立法、制度建设层面充分重视避难防灾安全绿地的规划和建设,当发生战争、地震、火灾、洪灾等灾难时,庇护绿地是天然的防护屏障,能有效减轻爆炸、燃烧产生的破坏、冲击,从而成为灾民紧急避难场所,也可作为救灾物资的集散地、救灾人员的驻扎地、临时医院的所在地和救援直升机的起降地等。