基于大气环境承载能力的京津冀新型城市群建设

文 李利军 Li Lijun 石家庄铁道大学经管学院教授、博士李晓越 Li Xiaoyue 华东理工大学商学院



基于大气环境承载能力的京津冀新型城市群建设

文 李利军 Li Lijun 石家庄铁道大学经管学院教授、博士
李晓越 Li Xiaoyue 华东理工大学商学院

环境友好是京津冀新型城市群建设的重要目标之一，但京津冀区域目前大气环境承载能力严重超标并呈现逐年恶化态势，并且这种严重超载已成为京津冀地区最典型的特征，且是京津冀城市群“新型”化的关键性制约因素。分析京津冀传统城市发展模式对区域大气环境承载能力的影响，有助于揭示城市群建设与大气环境之间的交互关系。为此，从个体大城市建设补救改造、卫星城优化布局协调建设两个方面思考，可以较全面地构建京津冀新型城市群建设的理想策略，包括优化或补救城市地势地形条件、环境合理布局分隔城市功能区、规划调整城市建筑、改良城市建筑功能、大城市边界层和尾羽层影响范围慎建卫星城层级布局卫星城、依据大气环境要求协调城市建设关系等。

京津冀新型城市群；大气环境承载能力；城市微气候；城市建设；卫星城

引言

京津冀地区土地面积占全国的2%，但人口占全国的8%，地区生产总值占到全国的10.9%，该地区工农业基础雄厚，人口稠密，城镇林立，已经自然形成具有相当影响力的城市群。2014年2月中央政治局会议把京津冀协同发展列为重大国家战略，并把“探索完善城市群布局和形态”作为其重要事项，［1］同年3月，国务院印发《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》，把京津冀城市群作为国家三大城市群之一。2015年4月30日，中共中央政治局会议用最高规格审议通过了《京津冀协同发展规划纲要》，提出“打造以北京为核心的世界级城市群以及现代化新型首都圈”的目标，并强调“立足京津冀区位特点”，“必须依据区域资源和环境的承载能力”。［2］京津冀城市群的特点是什么？“新型”化的关键制约因素是什么？在中国乃至世界知名城市群中，京津冀城市群当下的最流行的一张名片就是雾霾，［3］群成员连续五年蝉联中国大气污染城市之冠的同时连年包揽前七名。大气环境承载力严重超载是京津冀地区最典型的特征，是京津冀城市群“新型”化的关键制约因素。

一、群落化是大城市协调环境承载能力的基本方向

（一）环境承载能力及城市区域的环境承载能力恶化原理

承载能力原为物理学中的物理量概念，指物体在不产生任何破坏时所能承受的最大负荷。1758年，法国经济学家Francois Quesnay（奎士纳）在《经济核算表》中探讨土地对财富产出影响时引入了承载能力思想，1812年Thomas Robert Malthus（马尔萨斯）在《人口原理》中阐述了资源环境对社会物质财富的承载能力问题。1921年，Park（帕克）和Burgess（伯吉斯）在生态学领域中首次应用了生态承载力概念，1986年，Canon（坎农）定义了环境承载能力概念，［4］此后，生态环境承载能力研究渐趋深化，水资源承载能力、大气环境承载能力等单项资源或环境类型承载能力研究纷纷出现。一般而言，环境承载能力是指在一定时期内，在维持相对稳定的前提下，环境资源所能容纳的人口规模和经济规模的最大负荷值，是一个标准性阈值。与环境承载能力相近似的还有环境承载容量的概念，简称环境容量，是在环境管理中实行污染物浓度控制时提出的，主要强调环境对人类活动的影响（主要指污染后果）的允许容纳量，是一个单功能性总量性数值。污染排放量耗尽环境容量，就会达到环境对污染物的承载力阈值，就会爆发严重的环境污染事件。本文以下主要是从容纳气态污染物角度就大气环境类型来探讨城市群与环境承载能力的。

环境承载能力存在明显的区域特征。环境对于进入其中的污染物质或污染因素，可以借助自然进行的一系列物理、化学和生物的变化，产生污染物扩散、迁移、转化、稀释、输送、分解、排除的效果，实现环境的自然净化。这种环境自净可以产生相邻区域污染影响，但这种迁移输送影响是缓慢和渐进的，正如南北方的气温差一样，不因相互影响而完全趋同。不同区域环境本底值不同，环境自净能力也有区别，环境承载能力也就不同。

城市是在一个相对较小的区域内对自然环境进行较大改造产生的人工环境形态，这种人工改造以对自然环境本底值的巨大改变，对环境系统中的生产者、消费者和分解者之间平衡的强烈打破，对地形地貌、水体、土壤乃至气流的巨大改变和影响为特征，所以，伴随城市的发展与扩张，其所占据的较小区域环境逐渐出现生态衰退、资源枯竭、污染频发、生存条件恶化的问题。工业革命促进了产业和人口的快速集中，城市快速扩张，原本的防御性城池、交易性市镇、交通性埠镇快速转变为资源型和工业型大城市，资源开采和工业化大生产的生态破坏和废弃物排放以及人口巨量集中带来的生态环境压力快速显现，城市的环境超载问题也愈加突出。

（二）单一城市向多层级组团式群落化发展是国际发展大趋势

著名英国学者Robert Owen（欧文）意识到了城市环境超载的问题，1820年，他最早提出了田园城市的概念，主张改造工业城市，使生产、生活和自然环境相互协调。1898年，英国城市学家Ebenezer Howard（霍华德）出版《明日的田园城市》，从城乡结合发展的角度全面系统阐述了人与自然和谐的田园城市理论，并提出了“无贫民窟无烟尘的城市群”模式，即若干个田园城市围绕中心城区形成的城市群落。

现代意义上的城市群是相对独立的城市群落集合体，是区域内城市城际关系的总和。它是发达国家经历了工业城市快速发展的种种弊端，为解决生产、生活、资源、环境、生态等多种“大城市病”而对城市发展再思考、再定位、再规划、再建设的结果，它以“逆城市化”和卫星城兴起为特色，以强化城际内在联系和田园间隔为表征，是城市发展到成熟阶段的高级结构组织形式。田园城市理论为多层级生态城市群建设提供了最基础的理论支撑，邓肯（Dunean.O）的《大都市与区域》首次提出城市体系的概念，为现代大城市的城市群落化发展指出了道路。

根据第六次人口普查，京津冀城市群城区常住人口百万以上大城市达到6个，其中人口千万的超大城市2个，北京城区常住人口基本达到2 000万。拥堵、雾霾、缺水、垃圾围城、农副产品外调、贫富分化、生态环境严重超载，是京津冀城市群的基本情况，改变封闭式摊大饼发展模式，按逆城市化思路营建层级式卫星城，疏解大都市人口和产业，依据资源环境承载能力，优化城区布局和城际关系，是京津冀地区传统城市群向新型城市群迈进的基本方向。

二、京津冀区域大气环境承载能力及演化情况

环境容量是环境承载能力的重要体现，在强调污染排放改变环境组分、结构和功能而不是传统自然资源消耗问题方面，常用环境容量的概念。与土壤环境容量、水体环境容量相比，大气环境主要借助通风扩散能力和降水清洗能力对污染物进行清除，自净能力速度更快，而且可以经常性地自净到大气环境本底值，使大气环境容量恢复到初值水平。

（一）京津冀区域大气环境承载能力及其与其他区域的对比

根据国家气象局、国家气候中心、环保部环境规划院等部门的研究，京津冀区域2015年年平均大气环境容量大约为40吨/天/平方公里，其中河北西北部靠近内蒙地区较大，可以达到50吨/天/平方公里，河北南部靠近河南地区较小，大约为30吨/天/平方公里，参见图1。京津冀区域夏半年（4-10月）降水较为丰沛，大气降水自净作用显著，通风情况也比较好，大气环境容量大约为全年平均量的120%，冬半年（11月-次年3月，相当于当地取暖季）降水稀少，大气降水自净能力明显减小，无风微风的大气静稳日数较下半年增加，大气环境容量减少，大约为常年平均值的80%，经测算，2015年京津冀区域冬半年大气环境容量为27吨/天/平方公里，［5］参见图1。

与长三角、珠三角两大城市群区域比较，京津冀区域大气降水自净能力偏低，但通风自净能力与长三角大体持平并优于珠三角，参见图2-a、图2-b，大气环境容量常年均值稍低于长三角，高于珠三角，参见表1。《2015年中国气候公报》数据显示，2015年冬半年长三角大气环境容量大约33.5吨/天/平方公里，珠三角约为18吨/天/平方公里，京津冀处于居中状态。

（二）京津冀城市群区域大气环境容量呈现明显减少态势

根据中国气象局的数据，我国京津冀、长三角和珠三角区域大气环境容量冬半年年际间存在较大波动，短期内有反复升降的现象，但总体都呈现减少趋势，1961～1985年的25年间，冬半年大气环境容量年际变化存在较明显波动回归性，1985～2015年31年间虽仍有波动，但总体减少态势较为显著，参见图3。综合多方面数据，相比冬半年数据，常年年平均大气环境容量相对比较稳定，参见表1。

三、京津冀传统城市发展对区域大气环境承载能力的影响

大气环境容量受多种因素的影响，通风、降水、温度、湿度等自然条件直接影响大气环境容量，而这些自然条件又受到其他诸如厄尔尼诺、温室效应、大气环流、洋流、地势、地形、地貌、绿植覆盖、热岛效应等自然和人为因素的影响。区域大气环境容量既受到广域范围乃至全球因素影响，又受到本区域内局地范围内的因素影响，也就是说，区域大气环境容量是大环境和局地环境共同作用的结果。京津冀城市群环境容量与全国其他城市群受共同大环境因素影响出现减少的过程中，城市群区域局地环境因素和城市个体微环境因素也会参与其中，共同作用。研究发现，近50年来，京津冀秋冬季节平均风速每10年减小0.22米/秒，大风日数每10年减少1.9天，这种变化与大环境和小环境都有关系。大环境需要每个区域每个个体共同努力去改善，本文重点分析京津冀区域内与城市建设相关的局地环境和微环境因素。

（一）传统城市选址建设欠缺大气通风自净意识

城市的兴起，或缘起于军事驻扎屯守，或兴起于聚集交易，或繁盛于交通中转，或兼而有之，但无论何种起因，大气环境容量都不是选址和建设考虑的因素，相反，“避风遮雨”反而显得更为重要。

选址方面，中国有着发达的“风水”思想，“太师椅”型背风山圈历来备受青睐，追求“风和日丽”，城市都建在背风坡而避开迎风坡，在谷地而不是山顶。京津冀主要城市如北京、唐山、秦皇岛、保定、石家庄、邢台、邯郸都坐落于燕山和太行山的“荫蔽”之中，躲避着西北盛行风，张家口、承德更是建在深山谷地之中。风大成灾、风寒趋害，千百年来，在泥墙茅舍蓑衣步履躬耕原野为主的生活生产模式下，避风、挡风、防风当然是合情而且合理的，即便在今天也应该注意防止风害。这种城市选址在生活排放和生产排放较小的情况下是没有问题的，但随着人口的快速集聚和工业的迅猛增加，大气污染物排放量远超“避风港湾”里城市微大气环境的承载能力，打开封闭式微环境联通大环境以寻求通风救援的需求日益迫切。

图1　2015年全国平均大气环境容量估算及其分布图

图2-a　中国全年风速大于3m/s小时数分布图

图2-b　中国有效风功率密度分布图

在城市建设方面，京津冀区域自战国伊始就战火不断，防御成为城市重要职能，逢镇有郭，逢城有墙，高大的城墙寨墙庇护战火的同时也能避风挡风。同样与避风意识有关，市内建设也基本采用封闭防风模式，南窗北墙、北高南低是基调。如今有形的墙郭和四合院在城市很难见到了，但封闭式发展建设思维还在，一字排开密布的高层犹如城墙，越来越高地环绕着把小区围得密不透风。

（二）工业化城市快速高密度发展挑战城区大气环境容量

工业化是现代城市快速膨胀的兴奋剂。城市具有比乡村优越的市场条件、交通条件、人口劳动力条件、配套设施条件，产业革命开始后，工业在城市快速安家聚集，加上新兴的资源能源工业化城市，工业成为城市的绝对主角。城乡分割模式进一步加剧了工业与城市的捆绑关系，造成了城市由一个个包含宿舍区在内的工厂组成的历史特色，城市里厂房比肩，烟囱林立。城市微大气环境容量快速地被工业废气吞噬殆尽。进入1990年代以后，划定工业聚集区、城区企业外迁等措施陆续实施，但缺乏基本的隔离和通风廊道规划，没过几年，这些工厂就被城市化浪潮所掩盖，变成了飞速外摊的城市大“饼”上的“糊嘎嘣”。城市人口更多了，工厂更多了，生活和工业排放充斥城市微环境，京津冀平原上，每一个城市远观都是一口倒扣的霾锅。

表1　京津冀、长三角和珠三角城市群区域大气环境容量常年和2015年估算均值　 单位：吨/天/平方公里

图3　1961-2015年京津翼、长三角和珠三角区域冬半年平均大气环境容量历年变化图

（三）大造城冲动下“城市盆地”恶化了城内空气条件

进入1990年代，中国城市化进入快车道，各地争相建设“国际化大都市”，追求高而大的外部形象，以经济利益最为基本引导，不顾及生态环境承载问题，不考虑风向、水向、地势、地形、产业，一味削山填湖、挤占河道、见缝插针，城市东扩西进、南征北战、四面出击，违环境容量要求摊大饼模式明显。老城地价高、拆迁难、管网复杂，城郊一再成为新城建设主战场。多数城市呈现出外围高层密布环绕内部老城建筑低矮的“盆地”景象。城市盆地阻滞了过境气流对城区低层空气之间的交换，使城区微大气环境容量呈现小于周边区域环境容量的盆地效应。

在城市盆地内部，沿街沿路高层又把社区圈围成小盆地。同时，城市建设过分依赖房地产的利益导向，违规加层加密现象层出不穷，超高细密的钢筋水泥缺乏足够的风廊、绿廊和水廊，大环境过境风掠顶绕边“过境无痕”，城区微环境气流阻滞，无持续风向，内外空气流通不畅。

（四）城市自我行政区中心式发展忽视城际环境影响

京津冀区域由三大行政区组成，三地城市发展互不沟通。河北省辖11地级市136县市（县城），各地城建发展中强调经济指标、人口指标和土地指标，但环境指标不被重视，城市发展方向、功能区分化、层高布局等缺乏统筹，呈现各级各地行政中心城市（镇）建设互不协调的局面，不考虑城镇之间的风向、水向、地势、地形、产业问题，甲城下风向建的工业区比邻了乙城上风向建的住宅区，丙城的垃圾填埋场占据了丁城的上风上水，自我发展，以邻为壑，诸如此类，不胜枚举，导致城市在地理位置上成群，但环境影响上不能互助互补而是相互为害。

京津冀城市群中心城市在疏解功能、产业与人口时，必须要戒除唯我独尊、我行我素的毛病，树立城市群共同发展的观念，不能单纯从自己的经济利益和发展意图角度考虑疏解什么，疏解到什么位置，要考虑城市微大气环境，要考虑城市群整个区域范围的大气环境。周边城市在发展中，也要打破“躲进小楼成一统”的小算盘意识，城市功能定位、建设布局和建筑模式应该考虑与中心和周边城市的协调。

（五）群落共生观不足，忽视城市间的层级和功能定位

城市群强调群体成员之间的互利共生性关系，以一个或两个中心城市为依托，若干卫星城市环绕，卫星城市可以作为区域二级子城市群中心，周围再环以二级卫星城镇，从而形成层级式大小都市圈。中心城市和卫星城之间采取功能差异布局，卫星城之间也强调特色发展和相互协调。大都市区（城市群）强调发散式布局，开放式建设，城市之间有足够的绿植田野分隔并以快速交通联络线连接，注意各区位发展与环境容量的协调。

京津冀主要城市（镇）建城历史悠久，地址位置关系固定，再发展过程中也缺乏大气环境容量利害关系的考量和协调，中心城市统揽卫星城的功能和地位，卫星城发展中心城的产业和大楼，甲城大气污染物扩散转移区覆盖的乙城得不到发展建议和迁建协助，丙城的挡风墙式高层建筑挡住了丁城的入风口。群落层级混乱，建设模式和功能选择随心所欲，在一定程度上影响了城市群区域局地环境容量。

四、大气环境容量导向的京津冀城市群落化再造思路

（一）城市群发展与区域生态环境的交互关系

城市群是城市化的高级阶段，西方200年的城市化经验说明，城市群发展大体经历个体城市发展壮大、中心产业和人口外溢、交通和设施发散布网、中心和外围多维整合、城市群体互利共生五个阶段。大气环境承载能力等生态环境和资源限制是个体城市外溢并进而整合成大都市区形态城市群的基础动因。这五个阶段中，前三个阶段对大气环境承载能力破坏较为明显，尤其第一阶段，大多属于无知无畏的大肆破坏，此后两阶段属于认识环境公害之后躲避性行为，但由于继续建设和防控意识和措施尚不到位，大气环境承载能力破坏程度依旧处于上升阶段。第四个阶段属于在大都市区区域范围内各层级城市之间的功能、产业、资源、生态、环境、管理等要素进行协调整合，生态环境在持续有效的整治改良措施下逐步趋于好转，第五阶段实现城市群与生态环境的协调友好发展。

众多学者注意到了城市化与生态环境的关系问题，并提出了解决意见。著名新古典经济学家皮尔斯（1990）根据城市发展的不同阶段，提出了著名的城市发展阶段环境对策模型， 认为城市发展与资源环境之间存在着一种相互作用的时序特征，不仅要采取适宜的环境策略，还应该有阶段性的环境规划和土地利用控制。［6］美国经济学家格鲁斯曼和克鲁格（1992）总结发达国家普遍经历初期高增长、高污染，后期环境质量随经济增长有所改善的相关数据，把环境与经济发展的关系描述为环境库兹涅茨倒U曲线（EKC，environment Kuznets curve）假设，［7］参见图4。

此后众多学者研究发现，城市化对生态环境影响的曲线多数时期不是绝对平滑的，而是存在上下波动，呈现锯齿形状。［8］这是因为外界大环境气候年际之间存在差异波动，这也是城市环境承载能力的基础决定因素。除此之外，城市化水平超过E1点之后，环境污染生态破坏的危害会明显呈现出来，环保意识会快速增强，环保技术和措施与破坏环境的技术和手段会出现并行发展，有可能出现交替发挥主要作用的现象，导致EKC曲线出现向好和向恶短暂交替的态势，［9］此时，人类主动整合城市群，大力修复生态环境的新型城市群序幕开始拉开，EKC曲线陆续下穿生态环境承载能力阈值和环境容量两条水平线，进入正常水平。

EKC曲线预示了京津冀新型城市群建设的美好未来。但是，我们更应该注意到，EKC曲线从峰顶开始下降是怎么实现的，这不是自然而然凭空出现的，是要从思想意识、协调行动、管理措施到技术设备的系统性活动综合作用才能出现的结果。

（二）新型城市群建设中大气环境容量改良的作用机理

城市大气环境容量是城市微环境、城市群局地环境和宏观大环境共同作用的结果，其中宏观大环境是决定因素，决定了城市环境容量的基础值，局地环境和微环境也是重要影响因素。研究城市和城市群近地层的大气特点可以进一步了解其与城市化进程的关系。

图4　城市化与生态环境交互作用的倒U变动规律曲线

城市大气从地面到建筑物顶的部分称为城市覆盖层，它的温度、风力、风向、云雾、降水、空气组分结构、空气污染水平等与建筑物的密度、高度、几何形状、外表面涂料、颜色、街道宽度和朝向、路面铺砌材料、不透水面积、绿化面积、建筑材料、空气中污染物浓度以及人为热和人为水汽的排放量等密切联系，形成城市微大气环境，甚至还会形成建筑气候、街道峡谷气候、住宅区气候、商业区气侯，工业区气候等范围更小的微域环境气候特点。［10］由建筑物顶向上到积云中部高度的部分称为城市边界层，它受城市周围局地地形环境、城市大气质量（污染物性质和浓度）、城市建筑物结构、布局、高度、下垫面热力和动力影响，空气湍流混合作用显著，与城市覆盖层间存在着物质、能量的交换，并受城市地形、四周环境及区域气候的影响，是城市微环境的重要组成部分。在城市的下风方向受风力作用会形成一个城市尾羽层，也称城市尾烟气层，这一层中的气流、污染物、云、雾、降水和气温等都受城市下垫面及边界层的影响，城市尾羽层对下风方向的影响一般可达30～100公里。近距离城市的边界层会连缀在一起，与城市尾羽层共同作用，形成城市群所在区域的局地大气环境。

城市覆盖层受单个城市发展影响巨大，城市边界层和尾羽层通过覆盖层、城市选址地形和布局等受个体城市及周边城市发展的共同影响。在城市群发展的前三个阶段，城市化一般会对城市群区域大气环境容量造成明显负面影响，但在后两个阶段，当明白了城市化与大气环境之间的关系之后，可以改良城市选址、布局、建设和生产、居住、生活模式，从而减少和消除负面影响，甚至可以通过增加绿植、水面、风道等措施，对大气环境容量施加正面影响。

（三）京津冀新型城市群建设中微大气环境改良措施

城市居民感知的大气环境主要是城市覆盖层大气及对它直接影响的边界层大气，改良这些大气的影响因素可以改善城市大气微环境。

1.优化或补救城市地势地形条件改良边界层大气环境

京津冀城市中大气污染问题严重的都有一个共同的位置特点：处于太行山和燕山山脉的山脚下，常年盛行风的上风向被大山阻挡，属于典型的避风港湾式选址。除了这种地形因素外，这些城市在地势上还随风向（与山势）呈降低态势，进一步减弱了来风影响。京津冀13个地级以上城市，其中京、唐、廊、保、石、邢、邯7个城市处于这种地形地势，使得这些城市边界层大气流通不畅，带走覆盖层城市排放物的能力不足，这也正是这些城市多年占据全国污染城市榜首的基础原因。张、承两市位于山谷，凭借地势高风力大可以弥补大部分不足，秦皇岛距离燕山很近，倚靠临海的海风特点也可以消除部分缺陷，但是地形的不利特点始终是存在的，山风和海风不足时，地形和地势问题仍会显现。

京津冀主要城市的位置是客观存在，迁址是不可能的，那就必须采取开风口、通风廊等补救措施。开风口，就是严格限制城市上风向（西北方向）建筑物构筑物高度，以树冠高度为限，便于来风能顺利降低高度，尽可能与城市边界层和覆盖层大气进行交换流通。如果上风向已经存在超高建筑物和构筑物，那就必须考虑按照上风向山体风口的位置及其来风路径轨迹，拆除明显拦挡风路径的超高建筑。城市内部建设布局应充分考虑自然来风路径，对应城市上风向风口，设计若干穿城风廊，风廊宽度应在百米以上，风廊底面可以是水面、绿地、树林，也可以是广场、道路和不高于树冠的稀疏建筑。来风经风口入城以后，可以经风廊纵穿出城，与城市边界层大气和覆盖层大气充分交换，保持较高的城市大气环境容量。京津冀城市近几年快速扩张，城市建筑布局和高度没有充分考虑风口和风廊问题，百米以上建筑充斥城市西北方向，并出现连片成墙的态势，城区内建筑见缝插针，公园和道路建设也不考虑风廊问题，形成外界来风吹不尽流不通的问题。针对这个问题，国家发改委和住建部已经在《城市适应气候变化行动方案》中对通风廊道做出要求，北京城规设计院、北京气候中心等单位已经组成北京中心城通风廊道研究组，提出了建设5条500米宽、多条80米宽的规划建议。［11］京津冀7个近山重霾城市都应该抓紧处理风口和风廊问题，其他城市也应该注意到随着城市的扩大，尽管不存在地形影响或雾霾困扰，也必须未雨绸缪，依据城市大气环境质量要求合理规划风口和风廊。

2.合理布局分隔城市功能区改良覆盖层大气环境

城市覆盖层大气实际上就是城市建筑物、街道、空地、树林里的空气，不同用途地域空气充斥不同的排放物，呈现该地域的排放特征。工业聚集区覆盖层大气多数会呈现工业排放污染，绿地林地覆盖层大气会呈现富氧清新特点。所以，城市总体布局应遵循高排放、低排放和改良性区域间隔的原则，而不适宜出现大面积高排放强度的功能区。

京津冀城市发展大体上都走了西方产业革命初期的“工业城市化”道路，工矿业在城市聚集从而带动人口和服务业城市化聚集，而且城市工业化比西方走得更远，形成了城乡之间严格的工农分离，近30年来，有乡村出现了工业，但农田没能在城市保留住一分。城市等同于工商业，排斥种植业，甚至排斥林草湖的发展模式很快就将自己带入了生态灾难和环境公害当中，西方在上个世纪早期就开始注意到这个问题，并开始采取工业区与生活区分离的城市改造方案。上世纪后期，这种模式的弊端日渐显露出来：集中布设的工业区单位面积排放强度太大，其覆盖层污染浓度居高不下，边界层向外输送明显，尾羽层影响达到几十公里，原设想的1公里的绿廊隔离根本达不到效果，并造成了工业区和生活区的巨大交通压力。上世纪末，新的城市布局理念开始出现，工业区、商业区、居住区、辅助功能区混合布局成为城市社区，若干社区联合成为城市，各小型功能区之间有绿廊、水廊分隔，各社区之间有较宽的、水廊或自然地貌分隔，社区间绿廊、水廊纵贯城市，绿廊可以是农田、草皮或林地，既保障了生物穿城，又保障了城市蔬菜瓜果供应，还能充当通风走廊，形成了工农混合、工住商混合、城市区域性分隔的模式。德国、加拿大、澳大利亚、美国、日本等国的一些城市都采取这种模式对原有城市布局进行了改造。［12］

京津冀城市在上世纪90年代开始采取集中设立工业区的做法，近30年来，工业区与城市其他功能区的分隔已经消失，聚集性高强度工业排放散布于城市，工业区与其他城区的覆盖层已经连成一片，地面的“摊大饼”也带来了空中大气污染“摊大饼”。疏解城市，不再单纯是首都疏解非首都功能的工作，还是大城市疏解非必要产业的工作，是所有城市疏解密集工业区和城市建筑，增加风廊、水廊、绿廊，把城市从一张大饼撕开成为若干相对独立，间隔田、林、坡、湖、河的松散型城市。这样，城市覆盖层大气就可以随处得以净化补给，在工业区和间隔区、建筑密集区和稀疏区进行流通了。

3.规划调整城市建筑改善微大气环境

京津冀城市目前高层林立，京津最高建筑早已突破500米，石家庄保定突破200米，100米建筑早已在所有城市成为常态。而且，由于建造的先后问题，多数城市出现了城市中心区域老城低、周边新城环绕建筑物高的“盆地”现象。另外，按照通风要求，城市建筑物总体上应该呈现面向上风向逐渐增高的“迎风坡”态势，以利于市区建筑迎风而不挡风。如果城市全年盛行风向四季不同则应建成中间高四周低的状态。京津冀城市应按照这种原理亡羊补牢，及时调整建设建筑规划。［13］

城市建筑高度决定了城市覆盖层的高度，建筑越高，被城市建筑困住的、难与外界交换的覆盖层大气就越厚，生存在底部的居民获得外界新鲜空气就越困难。所以，城市建筑不能一味追求高，不能连片建设高层，也不能高密度建设高层，尤其不宜建设天井四合院式高层。纽约的华尔街街区、芝加哥的LOOP区，都是当年城市盲目扩张的遗留物，现在多被诟病，不应成为效仿的对象，而且这些地区都是典型的商业区，基本没有工业和居民。如果把这种密集高层做成商业居住混用甚至穿插进去工业，那曼哈顿的海风、芝加哥的湖风也难以改良覆盖层大气了。京津冀城市，尤其一些住宅小区，受开发商逐利思想影响，楼层不断加高，密度不断加大，给生活交通和安全带来隐患的同时，给大气环境带来了诸多影响。

4.改良城市建筑功能减少生产生活排放

改良城市建筑通气利气的同时，如果不能减少城市自身排放，城市大气环境质量依然不可能有根本好转。工业是京津冀城市的当然排放大户，除北京的工业少于交通排放占据次要地位外，河北省主要城市的工业燃烧和生产排放贡献率普遍在50%以上。

工业与城市脱离，工业城市转型成为服务型城市，是世界发达国家城市发展的普遍经验。随着社会经济的发展，社会经济单位逐渐从工厂转变为公司，工业实体与公司分离，上世纪中期开始尤其1972年第一次人类环境会议之后，工业实体搬出城市成为一种趋势，1980年代以后，以工业实体从西方城市搬到发展中国家为代表的全球一体化浪潮持续进行了30年。工厂在城外甚至国外，研发设计和管理等公司业务在城市的模式在西方治理环境污染和环境友好型城市群建设中发挥了巨大作用。城市建筑从工业生产功能退出，工业生产向小型卫星城镇和乡村转移，甚至向国外输出，是京津冀城市改良大气环境容量的必然趋势。尤其河北城市，发达的钢铁工业、玻璃工业、建材工业必需转移转型，这已经成为基本的国策。

（四）京津冀新型城市群建设中局地大气环境改良措施

存在不一定是合理的，城市历史的存在和现实的存在可能因为战争、交通、交易、资源等，并没有考虑大气环境这一重要因素。在京津冀大气环境连年出现持续性极度严重大气污染公害的情况下，非常有必要按照大气环境承载条件进行调整，实施一票否决，不符合承载力条件的，可以存在，但不能继续扩张，同时必须转型。目前的规划因城设城特点明显，对大气环境影响考虑不足。

1.大城市边界层和尾羽层影响范围慎建卫星城

城市群内部各城市相互距离近，城市边界层和尾羽层大气相互影响，会形成具有相似特点的城市群局地大气环境。京津冀雾霾多数时候同时在多城出现就是一个例子。改良城市群局地大气环境，必须改良个体城市之间的布局关系和层级关系。城市群布局建设必须考虑城市尾羽层影响问题，在中心城市下风向50公里内不设重要卫星城，防止中心城市污染性尾羽层的影响。从边界层角度考虑，必须防止在背风坡山脚下布局卫星城，尤其不能建设高排放工业生产型卫星城。

从京津卫星城建设角度看，北京和天津把自己的郊县和边缘区都列为卫星城重点支持，有一定“肥水不流外人田”的意思。但京津的多数边缘区都已经与城区连成了一张大饼，没能形成与中心城区有效隔离开的独立卫星城，估计只能进行小规模隔离的独立综合社区改造了。北京这座巨无霸城市巨大的尾羽层对东南下风向大气环境有明显影响，整个北京地区大气质量呈现明显的从东北向西南下风向逐步恶化的现实情况就是明证。从北京建筑密集的五环到天津建筑密集的中环直线距离不足100公里，两市到位于中间的廊坊市区都不足40公里，这两个城市已经处于北京尾羽层的影响之下。反过来，天津东南临海，海上东南来风明显盛于北京，东南风时，廊坊、北京则又处于天津尾羽层影响之下，廊坊自身的尾羽层当然随风向也会分别对北京天津带来影响。如此考虑，“京廊津”通道上增设任何排放较高的工业型卫星城都会对三城带来不利影响，而设置居住消费型卫星城又会陷于京廊津三市的大气污染带中，对健康不利。

河北提出的京津卫星城建设思路因城设城的特点更为突出，环京津各县城一个不落，［14］全部计划建成环二级卫星城。参照上段分析，“京廊津”通道上不适宜建设有增加大气排放能力的城镇，而应该增加农田、林区、草地、水面等改良型和城市分隔性功能区，可以建设对覆盖层无明显影响的低于树冠层（＜20米）的居住、休闲、娱乐和服务型建筑设施以及无明显排放的清洁生产建筑。京津两市盛行风向两翼，也就是东北和西南方向可以适当鼓励二级卫星城市发展，但必须限高、限密、限产，并事先做好社区规划和隔离，北京西南方向必须充分考虑太行山背风地形特点的影响。就京津现有大气环境承载力而言，北京与周边六市之间任何位置都不适宜设置排放工业功能型二级卫星城，而应该抓紧按照生态田园型城市进行改造，以兴建教育、卫生、休闲、科技、文体等服务业和绿色产业为发展方向。

2.层级布局卫星城，依据大气环境要求协调城市建设关系

城市群讲究层级制，北京市是全区一级中心城，张、承、唐、津、廊、保环绕形成一级卫星城，一级卫星城同时又是本区域内二级中心城，环绕其存在的县市形成二级卫星城。石、衡、沧、邢、邯五市形成河北省中南部次城市群，以石为次中心城作为北京城市群的卫星城市群，各市作为二级中心城又统帅下属县市形成二级城市群。南北两城市群分主辅共同组成京津冀城市群。这种说法照顾了行政级别和城市位置关系，看似符合实际情况，但这种实际情况正是当地大气环境承载能力告警的实际情况。新型城市群建设不是把现有城市群直接套个名字上去就可以了，环境友好空气清新是“新型”的内在要求之一，所以，新型城市群建设必须因环境情况而不同，有上有下，有厚有薄，有重点支持有按兵不动，而不能搞“排排坐，吃果果”。否则，雾霾水平可能当年就把效果反映出来。

卫星城与中心城建设必须统筹安排，统一规划。地理位置相近仅仅是城市群的表象，中心城与其卫星城及卫星城之间的分工合作协调行动才是城市群的内在特质。京津冀新型城市群建设就是要从表象建设成表里兼有，互利共生，大气环境质量改良是其重要的协同事项之一。中心城必须考虑自己的地形、地势、城区建筑布局、产业布局，进行城市调整，分解城市功能，把部分功能果断转移到卫星城，在大都市区域内布局功能区，燕山和太行山下的七座雾霾名城尤其应该注意。北京已经在限制规模，疏解人口与产业、疏解城市功能、按照环境承载能力调整优化规划方面迈出了实质性步伐，河北省所属6座依山城市目前仍有“承接”、“做大”、“扩张”的说法和动作表示出来，这很值得三思。根据这些城市目前的情况分析，如果不进行大规模改造和产业转型退出，其环境承载力根本不可能容纳新增产业、建筑和人口。卫星城的建设，必须要配合中心城的位置和功能需要，选择合适的产业和功能，与中心城对接，可工、可商、可文化、可教育、可旅游休闲，更可农可渔，必须突出功能特色，避免相互冲突，更不应搞大而全。美国大量一所大学支撑一个卫星城的特色很值得思考和借鉴。

根据中国气象局的数据（参见图1），河北省中南部城市群区域的大气环境容量比北京城市群要低，而且域内邢台邯郸经常在全国污染城市夺冠，所以，这两个城市的建筑去工业、去高层、去密度、加风口、加风廊、加绿色隔离区的任务更为急切。中南部城市群太行山附近二级卫星城同样需要去工业化改造，距山较远卫星城可以适度增加工业建设，但必须保障清洁生产，争取近零排放。

在所有二级卫星城建设方面都需要以大气环境为依据，有远见有规划地进行城市建筑布局，打破城、乡、工、农隔阂，林、植、草、湖、塘、河、山错落综合共生共存，营造微气候，社区式多功能区组团发展，减少居民工作生活的距离和道路占用，控制城区规模，防止重蹈单中心摊大饼的教训。

五、结语

城市群是城市化高度发展的产物，是中心大城市发展到无力承载其众多职能导致居民综合福利出现下降时向周围发散扩张的结果，其中包含大气环境承载能力压力下的人口产业和部分功能的发散外迁。京津冀新型城市群建设的主要困难在于区域内一级中心城市、大部分二级中心城市和大部分二级卫星城镇大气环境承载能力都是超载的，换句话，除了张承地区以外整个区域大气环境都是超载的，导致中心城市向卫星城转移扩散无法有效减轻局地大气环境压力，仅能部分缓解中心城市的压力。所以，充分挖掘全区域各级中心城市自身的建设改造潜力，合理调整科学布局卫星城及其功能特色，辅以加大高排放产业的转型和退出工作，城市群在环境友好方面的新型才可能表现出来。

说明：本文受河北省软科学项目《大气环境改善与主导产业能源消耗关系及治理对策研究（15453712D）》资助。

［1］新华社.为探索完善城市群布局提供样板［N］.海南日报，2014-02-28（1）.

［2］新华网.政治局会议审议通过《京津冀协同发展规划纲要》［DB/OL］.新华网，2015-04/30［2016-04-20］. http：//news.xinhuanet.com/fortune/2015-04/30/ c_1115147507.htm.//新华网.京津冀将打造创新共同体 打造以北京为核心的世界级城市群［DB/OL］.新华网，2015-04/08［2016-04-20］.http：//news. xinhuanet.com/politics/2015-04/08/c_1114893758. htm.//人民网.京津冀打造城市群：从没有哪个规划如此细致［DB/OL］.人民网，2015-04-17［2016-04-20］. http：//news.focus.cn/cangzhou/2015-04-17/619342 7.html.

［3］萧达.世界媒体隔着雾霾看中国 聚焦经济艰难转型［DB/OL］.搜狐新闻，2015-12-02［2016-04-20］.http：// news.sohu.com/20151202/n429187082.shtml.//国际先驱导报.这一年，西方社交媒体这样看中国［DB/ OL］.新华网，2015-12-23［2016-04-20］.http：//news. xinhuanet.com/herald/2015-12/23/c_134944818. h t m.//中国网.美国N A S A公布中国雾霾卫星图（组图）［D B/O L］.中国网，2015-12-02［2016-04-22］. http：//bj.bendibao.com/news/2015122/209817. shtm.

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［12］同参考文献［10］.

［13］刘姝宇，徐雷.德国居住区规划针对城市气候问题的应对策略［J］.建筑学报，2010（8）：20-23.

［14］河北对接京津冀规划敲定：环首都15县建卫星城［D B/O L］.河北新闻网，2015-11-16［2016-04-20］.http：// s t j j j.H e b n e w s.c n/2015-11/18/ content_5170036.htm.

■责任编辑：张 炜

City Group Construction of Beijing， Tianjin and Hebei Province based on Air Tolerance Capacity

10.3969/j.issn.1674-7739.2016.03.011