气象要素对荆门市防疫设施储备中心选址布局的分析探索

王 培，张玉翠，贺 嘉

(1.湖北省荆门市气象局，湖北 荆门 448000；2.湖北省襄阳市气象局，湖北 荆门 441100)

防疫设施储备中心，是以防疫物资的储备、运输为主，兼具医护、治疗、隔离等功能的防疫中心，与方舱医院类似。2020年2月和2021年7月，荆门市前后经历了两场“抗疫”。回望整个抗疫过程，大灾大难对城市应急管理系统和防灾救灾体系的冲击巨大，急需增强城市韧性。党的十九大报告首次提出要增强城市韧性的要求。武汉在新冠疫情爆发的关键时刻，建立了“火神山”“雷神山”等防疫中心。而中小城市不具有建立类似重大设施场所的经验。面对新冠疫情的全球肆虐和病毒变异的巨大压力，中小城市迫切需要建立防疫设施储备中心，以应对随时可能出现的输入型病例带来的城市安防灾难。

防疫设施储备中心作为“疫情时代”的产物对选址有较高要求，但目前国内研究缺少其选址的系统性和全面性。陶泽琼等[1]利用改进目标规划方法的应急系统优化选址模型；方磊等[2-3]综合AHP和目标规划方法，建立了人口密集程度、方舱医院容量、地势高低、最大通行距离等作为方舱医院的选址评价指标，但这些研究缺乏针对气象要素的影响分析。徐集云等[4]模拟典型天气条件的风场和气温的空间分布特征，给出化工园区选取位置的评估意见，但对防疫设施储备中心选址的实际借鉴意义有限。

防疫设施储备中心选址、功能区布局，甚至建筑设计、建筑形式均与气象要素息息相关，但在选址决策中往往忽略了这一要素。现以荆门市防疫设施储备中心为例，分析探索气象要素对其选址布局的影响。

1 资料与方法

对2011—2020年荆门市国家地面气象观测站风向、风速、降水、日照观测资料数据进行统计分析。荆门市国家地面气象观测站位于湖北省荆门市十里牌林场王坡分场，112°12′44′E、30°59′34′N，测站海拔高度191.9 m。依据荆门市所处地理位置，结合湖北省气候特点分析荆门市的气象特征，以期为荆门市科学合理的防疫设施储备中心选址布局。

2 从格局定方位—风向影响分析

防疫设施储备中心，兼具人员密集度高和物资流通性强等特征，切断或降低病毒可能存在的传染途径，是首要解决的问题。因此，其宏观层面的选址应优先考虑城市静风风向区域，避免对下风向的城镇以及周边区域带来不利影响。

荆门城区位于荆门市域西部，荆门山山脚下，属秦岭南支的荆山余脉；受西宝山和东宝山“两山相拥”影响，呈“南北开敞、中部狭长”态势[5]。荆门市2011—2020年平均风向频率玫瑰图如图1所示，可知该市以北东北风向为主，占全年风向频率的18.5%；其次是北风，占全年风向频率的16.7%；较为不常见的风向为西北风和东南偏东风；其余风向分布相对比较均匀。

图1 2011—2020年荆门市年平均风向频率玫瑰图(%)

受地形地势影响，荆门市常年主导风向为北风，静风向为东西向。依托风向，城区整体格局呈南北向绵延、东西向布局态势，中心城区总体格局如图2所示。可知，其中西侧为荆门市饮用水水源地漳河水库，最终呈现“西城东园”格局。荆门市的静风向主要为东风与西风，即城市东西两侧。结合“西城东园”的总体格局，为减少对居住区的影响，防疫设施储备中心应首先在城市东部选址。

图2 荆门市中心城区总体格局图(西城东园)

3 从方位定区位—风速影响分析

防疫设施储备中心中观层面的选址，以切断病毒传染途径和降低周边影响为主要考虑因素，因此优先考虑风速较小或周边有一定阻隔的区域。由于2020年全国疫情和2021年荆门市疫情的发生时段主要集中在春夏季，因此风速影响应综合考虑年平均风速和月平均风速两方面，并适度考虑大风日可能存在的风险隐患。

年平均风速方面，荆门市近10年平均风速为3.6 m/s，湖北省常年平均风速为1.6 m/s[6]。荆门市位于汉江中游河谷的南北向通道，冷空气自南阳盆地进入湖北省襄阳市、宜城市，随后通过荆门，由于地形狭管效应而加速，使得荆门市成为湖北省年平均风速最大的区域。2011—2021年荆门市年平均风速的年际变化如图3所示，可知近10年荆门市年平均风速较大，变幅不大。年平均风速较大提高了防疫设施储备中心选址难度，需要在选址区域北侧加强“遮挡”，降低北风影响；而年平均风速变幅不大，有利于选址区域的确定。

图3 2011—2020年荆门市年平均风速的年际变化

2011—2020年荆门市月平均风速变化曲线图如图4所示，可知该市月风速波动较大，夏季风速较小，秋冬季风速较大。11月平均风速最大，为3.9 m/s；6月平均风速最小，为3.1 m/s；6—7月随着西太平洋副热带高压西伸北进，南风逐渐增多，风速明显减小；7月底到8月副高脊线进一步北抬越过30°N，受副高控制，荆门市多3到4级偏南风，风力明显增强。秋季北方冷空气势力逐渐增强，偏南风转成北风，风力增强。冬季和春季由于冷空气频繁南下，造成大风现象频发。

图4 2011—2020年荆门市月平均风速月变化

大风日方面，瞬时风速达到或超过17 m/s被定义为大风。荆门市近10年平均大风日数为27.7 d，极大风速最大值为27.5 m/s，出现在2011年3月14日，其次为27 m/s，出现在2019年4月9日。2011—2020年荆门市大风日逐月分布图如图5所示，可知大风日多出现在4月，共39天；6月和7月出现日数最少，均为12 d。

图5 2011—2020年荆门市大风日数月变化图

由以上分析可知，荆门市年平均风速变化不大；春季、秋季和冬季的月平均风速较大，夏季的月平均风速较小；春季的大风天数最多，以北风为主。主要原因在于春季、秋季和冬季的主导风为北风，变化不大；而夏季南风风力增强，一定程度减弱了北风影响。因此，防疫设施储备中心的选址，春季应以加强北部遮挡、关注大风影响为主；夏季，南风风力增强虽然缓解了北部的遮挡压力，但同时也加大了南部的遮挡需求[7]。结合荆门市实际情况，建议防疫设施储备中心选址在北部采空区和南部静脉产业园区之间，具体如图6所示。

图6 选址区域在荆门市中心城区区位

4 从区位定范围—降雨影响分析

防疫设施储备中心微观层面的选址，应以项目的实际建设需求为主，更多关注内部建设条件，例如降雨与排水。荆门市为季风气候特征，冬季降水最少，夏季受夏季风环流影响，降水最多；年降水量空间分布上由北向南、由西向东递增。荆门市近10年平均降水量为961.7 mm，2011—2020年荆门市年降水量的年际变化如图7所示，可知降水年际变化较大，每年季风进退迟早、雨带停留时间长短不同，均会导致年降水量的差异。近10年荆门市降水量有增多趋势，上升速率为46 mm/年。

图7 2011—2020年荆门市年降水量的年际变化

2011—2020年荆门市降水量月分布如图8所示，可知荆门市1—7月降水量逐渐增多，8—12月逐渐减少，主要集中在6月和7月。6月副热带高压脊线越过20°N，6月中旬至7月上旬荆门市进入梅雨期，是降水集中期，8月副热带高压继续北抬，降水量减少。

图8 2011—2020年荆门市降水量月变化

荆门市近10年的年均暴雨日数为2.8 d，4月0.1 d、5月0.4 d、6月0.9 d、7月0.7 d、8月0.6 d、9月0.1 d。雨季多出现在5—8月，结合丘陵城市的特点，增大了局部内涝的可能性。而5—8月也是人员流通量高、物资储存量大的时期。因此，选址区域应尽量避免地势低洼的地点，选择市政排水管网完善、周边有河流流经的区域，便于雨水快速外排；同时考虑交通运输因素，选择交通性干道、周边有便捷对外交通的区域，便于人员和物资的分流与抵达[8]。结合实际，建议选址区域位于交通干道迎宾大道北侧，距东南部的高速出入口2 km，交通便利；东侧有杨树港河流经，便于雨水外排[9]，如图9所示。

图9 荆门市防疫设施储备中心项目范围示意图

5 从范围定布局—日照影响分析

防疫设施储备中心的布局，除了利用现有的建设条件之外，必须以日照分析作为基础。平面布局主要验核日照时长和日照间距两项指标。荆门市日照时长的空间分布由西向东递增，近10年平均日照时数为1 679 h，2011—2020年荆门市日照时数的年际变化曲线如图10所示，可知荆门市日照有增多趋势，上升速率为9 h/年。

图10 2011—2020年荆门市日照时数的年际变化

2011—2020年荆门市四季日照时数如图11所示，可知夏季日照时数最多，冬季最少。夏季日照时数为569 h，占全年的33.9%；荆门春季日照时数为444.3 h，占全年的26.5%；秋季日照时数为375.7 h，占全年的22.4%；冬季日照时数为289.9 h，占全年的17.3%。荆门近10年春季、夏季和秋季的日照时数均有增长趋势，冬季日照时数有下降趋势，主要原因是近10年荆门市的冬季能见度有所下降[10]。

图11 2011—2020年荆门市四季日照时数

日照间距方面，依据《城市居住区规划设计标准》(GB50180-2018)中住宅建筑日照标准，荆门市城区常住人口大于50万人，属于Ⅲ气候区，日照标准应按大寒日2 h计算，有效日照时间带为8 h～16 h。根据该标准，荆门市需重点考虑冬季，尤其是大寒日的日照时长。大寒是24节气中的最后一个节气，为每年的阳历1月20日或1月21日，荆门市近10年大寒日平均日照为3.8 h。因此防疫设施储备中心的建筑布局，应重点考虑日照需求，保证充足的日照间距和非阴影区域内的日照时长，预留日照活动场地[11]，总平面布局意向图如图12所示。

图12 荆门防疫设施储备中心总平面布局意向图

6 结论

荆门市防疫设施储备中心的选址布局，建立在科学合理的气象分析、区域分析、交通分析基础上。气象往往是最先考虑，却又最容易被忽视的重要因素。试通过气象要素，从方位、区位、范围，甚至是功能布局、总平面布局等多维度分析其对防疫设施储备中心选址和布局的影响。以期对其他中小城市在防疫设施储备中心的选址和布局方面提供借鉴经验。

(1)从风向分析，荆门市常年主导风向为北风，静风向主要为东风与西风，即城市东西两侧，结合荆门“西城东园”的总体格局，减少对居住区影响，防疫设施储备中心应首先在城市东部选址。

(2)从风速分析，荆门市是湖北省年平均风速最大的区域，近10年平均风速为3.6 m/s，大风日最多出现在春季，以北风为主；夏季北风减弱南风增强。防疫设施储备中心选址应选在北部采空区和南部静脉产业园之间，以阻隔北风和南风的影响。

(3)从降水分析，荆门近10年平均降水量961.7 mm，有增多趋势，上升速率为46 mm/年，年均暴雨日数为2.8 d，6月和7月是降水集中期，结合丘陵城市的特点，局部内涝可能性增大。选址区域应选择市政排水管网完善、周边有河流流经的区域，同时选择交通性干道、对外交通便捷的区域。

(4)从日照分析，荆门年平均日照时数为1 679 h，日照时数有增多趋势，但冬季日照有减少趋势，近10年大寒日平均日照仅为3.8 h。防疫设施储备中心的建筑布局，应重点考虑日照间距，同时保证非阴影区域内的日照时长，预留日照活动场地。

(5)综合考虑风向、风速、降雨、日照因素，防疫设施储备中心的建筑应以平行或垂直主要交通干线的方式进行布局，保证不受北风影响，便于外部交通的衔接以及内部交通的组织；同时，应按照不同的“行列式”与“纵列式”分组团进行建筑布局，避免北风过大而形成“穿堂风”；排水方面，“行列式”与“纵列式”均能形成有效且经济的“鱼骨状”雨水管网，便于雨水收集，经过初期处理后，主流进入东部的杨树港河；略宽的建筑间距、南北向的建筑布局，能够最大程度的获得日照，并保证室外的日照活动场地。最终，在严格的功能分区、绿化隔离下，形成科学合理的总平面布局。