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城市交通规划环评中空气污染预测模型研究

【摘要】:交通是自古以来人居生活必不可少的一部分,随着城市交通的极大发展,交通方式、交通工具、内外交通联系都得到了极大改善,现代交通更加优化了现代人居生活和出行。但随着城市发展和城市人口增加,以及我国城市发展与交通发展缺乏同步,城市交通的问题日趋凸显,负面影响逐渐增加,如交通量过大形成的拥堵、交通尾气形成的空气污染、交通噪声形成的噪声污染等,以及对应催生的次生社会问题。随着城市的功能多元化、人居出行目标多元化,城市交通还无法完全满足城市发展和人居出行的要求,据调查,部分城市交通高峰时车速仅有每小时十几公里,上海市和北京市作为中国最重要的两个城市,高峰期车速仅8km/h左右,更多交通要道,如部分桥梁、隧道基本处于停滞状态,公共汽车乘客密度可高达14人/m2,交通通行能力较正常通常通行降低至少30%。日益严重的交通问题带来的不仅仅是时间的损耗和经济的损失,同时也带来了严峻的环境问题,与城市本身优化人居环境的目的相违背。现阶段提出的可持续发展战略是对城市发展、人居生活的新要求,因此,优化城市交通是需要迫切解决的问题,对于优化城市交通,除了解决现有交通的不合理之处以外,最重要的是在交通规划阶段,进行合理的规划和设计,从源头上保障交通路网实施后的合理性,也是从源头控制交通污染,才可以符合可持续发展的要求。规划环境影响评价是从源头控制规划合理性的工具,其主要目标是对规划可能产生的污染问题在规划阶段提出可优化的措施或可控制的策略来减缓规划带来的环境问题,本文将通过规划环境影响评价中的方法研究以环境质量为首要因素的合理交通规划策略,探索规划中交通与土地利用、环境质量的联系,并建立相应基于土地使用合理的交通规划阶段尾气可预测模型,量化交通尾气对环境空气质量的污染贡献,并从合理排放区间约束交通规划的内容,从模型基础判断城市交通规划可持续发展策略,优化交通规划的同时加大交通规划环境影响评价的环境影响控制性。本文主要研宄城市交通规划环境评价的空气污染预测模型,是研究规划环评过程中的技术方法;研究内容是通过探索城市用地、交通规划与环境空气污染排放的内部联系及规律,实现模型从规划阶段可以通过污染量约束交通量,保证交通量适应情况下的合理用地,并保证交通运行污染最低排放状态。本文以课题组多年在湖北省开展的城市总体规划、城镇总体规划、交通规划、区域规划环境影响评价工作为案例基础,重点是武汉市和思施市的整体和局部交通特点,以及特点城市特殊功能区-工业物流区、农贸区、居民区、商业区等的交通特征,对应不同交通特征交通用地变化、交通量问题、交通空气污染的排放情况进行分析,利用已知用地规划交通规划预测模型和污染物排放模型,进行模型整合优化,以污染物排放限值作为城市交通规划中交通量、占地量的约束指标,强化交通规划中交通量控制、用地规模控制,并借助不同的交通模式和交通工具类型对己知的机动车交通量进行分解疏散,在城市混合交通类型的情况下,优化城市交通组成与污染控制能力。本文的主要成果如下:(1)通过提出现阶段城市发展中城市用地、交通、环境保护三者的矛盾和城市现状的问题,拟采用环境影响评价作为可持续发展城市的重要工具实现对现有问题的优化解决。并通过国内外相关研究的文献和实践调研,包括交通规划模型发展、空气污染预测研究以及现阶段国内外开展的具体实践,确定理论发展趋势和研究基本策略,拟通过对城市用地、交通发展、环境保护的三者关系进行研究,在此基础上,建立相关的环境影响评价空气污染预测模型,初步设计模型的建立步骤和模型的具体策略判别功能。模型目标实现对交通规划的可持续发展策略指导,缓解现阶段相应的交通问题。(2)通过回顾交通规划理论基本内容以及现状研究土地和交通关系的典型模型,交通规划环境影响评价的基本依据、基本方法、步骤以及典型案例,进一步探讨了规划环境影响评价作为交通规划可持续发展的重要依据,具体实施步骤,以及实施步骤的要点。依照典型案例中对规划环境影响评价指导交通规划行为的不足之处提出优化策略,强调了交通规划环境影响评价必须与交通规划同步开展才能最大发挥预防污染的作用,需要明确规划内涵以及规划内部要素的关系,才能进一步实现较为准确的模型定量预测,实现数值本身的指导意义和指导价值。(3)机动车交通尾气污染物主要是CO、NOx、HC,其中HC类型复杂,包含有毒有害微量有机物几十种,对应大型城市武汉,除了机动车以外,还有非机动车交通工具对环境污染的贡献。根据城市交通特点和前期对应信息采集,城市布局与交通量分布、交通污染分布关系密切,城市中心保持较高的交通量,城市主要交通通道保持较高的交通量,城市非中心区域交通量疏散少,对城市中心输入量高;城市组团中居住、商贸、办公组团交通量大,特殊功能区如工业、物流、农贸区交通量稳定。对于城市现有交通工具,以武汉市为例分析机动车、轨道交通与轮渡等的污染排放特点,确定轨道交通是清洁无污染的大运量交通工具,且可以疏散城市现有机动车污染。最后通过对机动车及各类交通工具排污率定,对交通方式的污染分析,城市布局、结构及组团与交通空气污染的基本关系,分别确定不同交通工具的排污核算办法,城市组团与环境污染核算的基本数理模型,以及城市布局对交通工具的选择判定。(4)通过对前文数理关系的总结,初步判定交通规划可持续发展的空气污染预测模型建立依据。首先通过城市布局与交通发展的关系模型判别城市发展的主要交通模式选择,其次,通过城市整体用地与交通行为关系的模型,确定重要参数——出行时间,以出行时间为桥梁,构建基于用地条件下交通行为的空气污染预测模型,并提出预测模型的修正模块。修正模块包括地铁等清洁交通工具、小分担污染的交通工具轮渡对现有交通空气污染总贡献的疏散修正,外部交通转换成内部交通时交通量短时激增的贡献修正,不同外界环境对模型本身的修正。通过分析模型灵敏性和不确定性,明确模型可以供进一步优化和研究有一定基础,也可以通过模型内在参数的时效性进行后期的修正。(5)案例主要介绍区域为武汉市、恩施市及具有特殊城市功能的组团,武汉市作为大型城市,城市用地性质复杂,城市交通类型复杂,交通量大,内外交通量转化频繁,交通出行目的复杂,交通运转能力也较差,交通用地紧张,交通尾气污染也较为严重;恩施市作为中小城市,城市交通类型单一,但是城市道路设施陈旧,城市功能区用地不合理,局部交通拥堵严重,交通尾气污染也比较严重;而对应城市特殊功能区,如工业物流区、农贸区,功能简单,出行单一,交通量规律,污染排放也极为规律,居民、商业、办公区出行目的复杂,功能样式多,交通量规律以上下班出行高峰为主,周末、夜晚出行量大,局部商业中心保持交通高峰,污染排放量大。对应案例区域信息采集,主要是采集案例区域的交通量、车型类型、交通转运能力;采集区域污染排放信息,污染物浓度变化,以及污染物排放的主要特征,用以了解案例区基本用地情况、交通情况、污染情况。最后以武汉市、恩施市以及对应功能组团验证其交通空气在规划阶段污染预测的实际效果。(6)全面总结了全文研究成果,包括模型的建立过程、城市规划发展和交通规划发展的内部重要因素土地利用、交通和环境质量的理学关系和模型关系、模型具备的可持续发展功能以及对应交通规划环境影响评价工作的改善。本研究仍有不足之处,进一步研究可以通过对多目标出行目的与交通行为的内在因素、交通预测的数理模型与理学分析结合、交通用地多层次规划(开发和管控地下空间规划)、城市发展因素与污染特征深层关系这几个方面强化跟踪,同时随着时间发展,交通信息和环境信息监测体系日趋完善和丰富,研究基础就更为牢固。

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