结合城市详细规划的生态规划探索

2010-12-11刘利刚LiuLigang

生态城市与绿色建筑 2010年2期

刘利刚 / Liu Ligang

1 城市规划与城市生态规划

城市生态规划方法反思传统的城市规划简单地由人口预测到开发强度控制的思路，把视野投向资源与环境的承载能力，试图通过规划来使城市经济、社会和空间发展在资源和环境可以支撑的范围内进行。

城市生态规划与城市规划的结合分为宏观、中观和微观三个层面。结合对象分别为城市总体规划、城市详细规划和具体地块上的建筑群。本文主要探讨城市生态规划方法在中观和微观层面的应用。

城市生态规划在宏观层面要求城市总体规划根据不同区域的资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力，统筹谋划未来的人口分布、经济布局、国土利用和城镇化格局，将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类，确定主体功能定位，明确开发方向，控制开发强度，规范开发秩序，完善开发政策，逐步形成人口、经济、资源环境相协调的空间开发格局（国务院，关于编制全国主体功能区规划的意见）。主要原则包括坚持尊重自然，开发必须以保护好自然生态为前提，发展必须以环境容量为基础，确保生态安全，不断改善环境质量，实现人与自然和谐相处。

城市生态规划在中观层面要求城市详细规划将城市总体规划中根据资源、环境承载能力制定的物质空间发展战略贯彻下去，为后续的土地开发利用奠定良好的物质空间架构，对地块的资源消耗加以约束，同时通过指导性措施积极引导节能、低碳和资源循环利用技术的广泛应用。

城市生态规划在微观层面要求采用综合资源规划、生态补偿等方法为绿色建筑群体的发展奠定良好的物质（如市政设施条件）与制度（如生态控制性指标）基础，促进绿色建筑迅速从单体向群体发展，充分发挥其规模效应。形成从生态城市―生态片区—绿色建筑群有机契合的局面。

2 城市详细规划在生态、可持续视野下的主要问题

中国的城乡规划法配合中国城市的迅速发展，建立了一套较为完整的城市发展控制与指导体系。然而随着日益突出的城市生态环境恶化问题和资源瓶颈问题，城市规划面临宏观、中观与微观层面的积极变革，为生态规划的应用提供了契机。

2.1 资源利用效率低

在中国快速的城市化进程中，资源利用结构在发生深刻的转变（中国城市科学研究会，2009）。土地、能源和水资源是支撑经济、社会发展的三大基础资源。随着中国城市化水平的迅速提高，这三大资源制约经济、社会可持续发展的瓶颈效应愈加明显。

目前的城市详细规划常常简单地根据预测的人口规模确定功能分区，划定土地利用规划。能源规划与水资源规划被简单地划入市政设施规划部分，按照人口与面积指标计算需要的供给量。这种以需求定供给的规划方式受到置疑，因为容易忽略资源、能源的有限性与环境的承载能力。而且一旦上游的资源、能源有了充分的供给，末端的用户自然缺乏积极节约的动力。

以能源规划为例，存在用能方式落后，能源利用效率低，运行能耗高，成本高，排放量大的问题。这既缺乏能源供给的综合集成考虑，又无任何优化措施；既未考虑通过规划控制手段支持绿色建筑，抑制不合理能源需求，又缺乏在末端侧针对各种节能技术措施的集成优化和鼓励利用可再生能源措施来积极改变用能结构。

表1为传统规划手册中对于长三角流域的各类建筑冷、热、电、气的负荷估算，总体看来绝大多数指标高于实际调研结果。此外，用产业来区分建筑负荷需求，会对实际工作带来误导。因为相同产业由于技术水平、生产工艺的不同，负荷相差很大。

这种粗放式的规划导致急剧增加资源、能源消耗量和对外部输入资源、能源的过度依赖；使资源、能源的供应日趋紧张，一旦发生波动，就会出现生产停滞和社会问题。2009年冬季出现的电荒、燃气荒可见端倪。资源、能源过度消耗带来的供应安全、环境污染、生态系统恶化以及气候变化等问题，已经对国家安全和发展构成了巨大威胁。

表1 传统规划手册中对于长三角流域的各类建筑冷、热、电、气的负荷估算

2.2 绿地系统生态效益不佳，难以形成稳定的生态安全格局

我国目前的城市详细规划阶段，规划场地的自然环境保护意识淡漠，总是试图在一张白纸上面规划，而不愿意受到限制，加上开发周期短，主要考虑迅速开发土地，因而常常不顾土地的生态现状，常常还没有调研场地土地的自然生态因素，便不管湿地、水网匆忙地进行三通一平。

现有详规指标只控制绿地数量（如绿地率和人均公共绿地面积），缺乏对绿地质量的控制（如绿量）。绿地质量良莠不齐，绝大多数由草坪构成，因此总体生态效益并不高。因为不同种类的绿地生态效益相差很大，面积相同的乔灌草结合的绿地与草坪相比，绿地每年释放的氧气和吸收CO2大约是草坪的3倍。

目前绿地系统规划主要考虑人的活动，从名称就可以看出来，例如公共绿地，防护绿地、组团绿地等等。绿地系统规划忽略了生物生存、繁衍、迁移的行为，绿地系统不成网络，相互之间缺乏廊道的连通，难以形成稳定的生态安全格局，生物多样性也就无从保证。

2.3 缺乏指导性与鼓励性措施

我国目前的城市详细规划强调控制性，缺乏鼓励性与指导性措施。出于土地开发的需要，对各地块的开发量有了总量控制，重点解决功能分区、对外交通，公共服务设施，市政基础设施建设等基本问题，但对规划区的空间结构质量、环境舒适度、资源能源消耗水平缺乏具体的控制性措施与指导性要求。

由于我国经济、社会发展水平的不均衡和极大的自然环境差异，在基本控制性指标的基础上，城市详细规划应当因地制宜地设置发展目标，针对资源环境状况，设定具有地方特色的控制性指标与指导性措施。我国部分相对发达和资源、能源出现严重瓶颈地区如苏州、天津正在结合国际经验，探索更为有效、更具地方特色的详细规划编制方法与控制指标体系，给予地块开发更多的指导，引导资源节约，质量并重的发展道路。

3 规划阶段生态规划的方法

城市详细规划阶段的生态规划方法包括人工、自然复合生态系统背景下的景观生态规划、综合资源规划方法和生态补偿方法。

本文针对目前城市详规阶段场地的自然因素被忽视，绿地系统生态效益不佳，难以形成稳定的生态安全格局的问题，提出应该在土地利用规划和绿地系统规划中，认识到目前的城市环境是人工—自然复合的生态系统，充分保护重要的自然因素，采用一些空间规划策略使绿地系统与保留的自然因素相互联系，同时嵌入区域周边的生态系统，形成稳定的生态安全格局。

针对资源利用效率低的问题，提出综合资源规划，通过开源节流，提高需求侧资源的利用效率的，提高资源来源的多样性，积极采用可再生资源，末端采取节约措施减少资源需求

针对目前的城市详细缺乏指导性与鼓励性措施来激励资源的节约与高效利用，通过生态补偿方法来制定指导性与鼓励性措施，引导耗用较多资源的建筑与高品质生活承担更高的环境指标与责任。

3.1 人工、自然复合生态系统背景下的景观生态规划

（1）人工、自然复合生态系统

随着城市建筑密度的增加，容积率的增大和面积的扩张，生态系统中的人工因素越来越多，比如人工种植并维护的绿地系统、湿地化的水处理与循环利用系统等等。

这些人工营造的生态系统部分地承担自然生态系统的新陈代谢功能，可以显著地提升环境的承载能力。因为如果没有它们的存在，根本无法保证并持续提高城市人口的生活水平和各种设施的正常运转，保持人与环境关系的平衡。

城市中不但出现了人工的生态系统，同时市政基础设施以出现了日益生态化的趋势。例如采用周边环境水体，提供制冷采暖的热源，餐厨垃圾处理采用生态化的处理手段，直接转换为肥料等等。

但是人工生态系统显然不能完全取代自然环境本身的功能：单一的人工林无法取代天然森林蕴含的物种多样性等多种价值，人工的水处理无法取代天然水体的自净功能。保持一个稳定的人工—自然复合生态系统的关键在于自然生态要素例如生物多样的妥善保护。

（2）景观生态规划

城市规划区内部的景观生态规划实际上是人工、自然复合生态系统背景下的景观生态规划。它面临两大主要问题。① 重要自然因素的充分保护，在环境日益人工化的情况下, 仍可以通过林地、绿带、水系、水库和人工池塘以及湖泊的巧妙布置来使生物多样性保持在很高程度上（WILSON EO，1992）。土地开发中应一方面在充分保护大型植被群落，湖泊、河道等斑块等异质性因素；一方面通过良好的规划使绿地系统与保留的自然因素相互联系，同时嵌入区域周边的生态系统，形成稳定的生态安全格局。② 人工因素的生态化趋势，包括建筑的水平、垂直向绿化，城市水系边界从硬质化逐步走向自然化等等。这种趋势不但可以提高环境质量，而且可以缓解过度的人为干扰，为保护物种多样性提供新的途径。

景观规划普遍采用一些空间规划策略来保护生物多样性，具体包括：① 建立绝对保护的栖息地核心区。② 建立缓冲区以减少外围人为活动对核心区的干扰。③ 在栖息地之间建立廊道。④ 增加景观的异质性。⑤ 在关键性的部位引入或恢复乡土景观斑块（俞孔坚，李迪华，1993）。

3.2 综合资源规划方法

综合资源规划方法的核心是改变过去单纯以增加资源供给来满足日益增长的需求的思路，把提高需求侧的资源利用率从而节约的资源统一作为一种替代资源看待（龙惟定等，2008）。简言之就是开源节流，提高资源来源的多样性，积极采用可再生资源，末端采取节约措施减少资源能源需求。此方法可以用于能源规划、水资源规划、绿色交通规划等诸多规划中。

下面以中新苏州生态科技城为例，介绍如何应用综合资源规划方法进行区域能源规划。中新苏州生态科技城是苏州市和新加坡联合开发的苏州工业园区中的一个区块，面积约4km2。规划共分7个规划步骤。

（一）分析区域内部可利用的可再生能源，确定区域内可利用的能源资源量

表2 优化的用能负荷指标

表3 能源规划方案节能减排效果

（1）自然资源包括天、地、水、气中蕴含的能量。苏州地表年均温度17℃，地表水、地下水丰富，全年气温适宜小时数接近4000小时，湿度略大。从天气条件、地表温度和地下水资源来看，非常适宜采用热泵满足空调及采暖需求，从而充分利用地表水源、深井水源、土壤源等可再生能源资源。

（2）市政资源：城市污水是一种引人注目的优良低温热源。它具有产生量大，温度较为稳定的特点。城市污水，特别是城市生活污水，几乎全年保持恒定的流量。苏州市污水的温度，冬季可达14℃～17℃，夏季可达22℃～25℃。

中新苏州生态科技城适宜采用污水源热泵来解决空调、采暖需求。市政规划中自西向东，沿环岛路和经五路建设的污水干管，收集规划区污水后统一排入双阳路一条DN1200mm的城市污水主干管中。双阳路两侧地块，完全可以利用污水源热泵作为冷热源，解决空调和采暖需求。初步计算可建设污水源热泵6680kW，满足约13.6万m2建筑需求。根据住宅小区开发周期及入住情况，可有针对性地利用污水源热泵解决采暖空调问题。

（二）设定能源规划目标

能源规划的目标是要建设低碳节能生态科技城，优化能源的高效可持续利用，实现污染物的低碳排放，区域建筑均为绿色建筑，建设几个国家或省部级建筑节能和可再生能源在小区或建筑上的示范项目。

（三）区域建筑能源的负荷预测

根据规划区内不同建筑的特点和用能方式的研究，将规划区分为五个大分区。采取如下三种主要措施: ① 降低采暖、空调负荷：提高围护结构热工性能，加强自然通风、遮阳节能设计，不同区域不同类型建筑的围护结构窗墙比和热工性能要优于国家或地方的节能设计标准；② 降低照明负荷：合理利用自然采光，公共建筑照明功率密度宜优于建筑照明设计标准的现行值设计；③ 降低生活热水负荷：生活热水设计合理考虑定额指标及供应时间段，并考虑热回收或太阳能热水系统。

（四）区域建筑能源规划的合理性预判

区域建筑能源规划应综合考虑节能、环保、气候变化等多重因素，广泛听取专家与公众的意见，采用科学的决策分析方法。

（五）制订区域内建筑严格的节能设计标准和准入条件

该规划中按照每一地块的功能，规定相应的绿色建筑标准（绿色建筑评价标GB/T 50378—2006）倡导绿色生活，引导资源耗用量较高的建筑与高舒适标准生活承担更高的环境指标与责任。

图1 城市详细规划与生态规划的关系

根据此原则一类居住用地（别墅用地）上，其建筑参照绿色建筑评价标准中住宅建筑三星级标准设计；二类居住用地（普通住宅用地）上，其建筑参照住宅建筑两星级标准设计；商业金融用地、商办混合用地上的建筑参照公共建筑两星级标准设计；商住混合用地上的建筑参照住宅和公共建筑各自的两星级标准设计；高新技术产业用地上的建筑参照公共建筑三星级标准设计；一类工业用地上的建筑参照公共建筑一星级标准设计；托幼、学校用地上的建筑参照绿色校园评价标准（正在编制中）设计。

（六）选择合适的能源系统和技术路线，实现能源的优化配置和利用

（1）合理配置常规能源利用方式：根据建筑用地功能布局确定能源负荷密度，进行能源供应规划分区和电力、燃气、热水管线的优化配置。

（2）优选采暖空调方案：根据用能时间、空间上的异同性，降低冷热源装机容量，提高能源利用效率；综合利用各种废热、余热。针对五个大分区各自的建筑特点、规划用途和地理位置，提出相应的用能方式。

（3）积极利用可再生能源：各地块内可再生能源资源均占有一定比例，利用太阳能为住宅提供25%生活热水，为公建提供25%～50%生活热水；利用各类热泵，承担住宅建筑25%～50%的采暖、空调负荷需求，承担公建25%以上的采暖、空调负荷。

通过一系列优化建筑设计的措施，用能方式的优选和可再生能源的利用，将规划区内建筑用能水平限制在较低水平，不同建筑提出的用能负荷指标见表2，与表1（规划手册的能源负荷指标）相比，负荷大幅度降低。

能源负荷降低情况如下：① 空调负荷：公共建筑通过集中供冷系统的优化配置、建筑优化设计等方式，冷负荷降低43%，住宅建筑以分散电空调为主，通过行为模式和运行模式的优化调整，冷负荷降低35%；② 采暖负荷：公共建筑热负荷降低70%，住宅建筑热负荷降低42%；③ 用电负荷：通过开源、节流等措施，所有建筑的电负荷（空调、照明等）均明显降低，各类建筑的电负荷普遍降低30%～40%；④ 天然气负荷：各类建筑燃气负荷均有所降低，降低幅度11%～20%不等。

（七）分析区域能源系统的环境影响

对比进行节流端优化、并使用可再生能源的建筑节能效果与传统方案的结果见表3。这里作为节能、减排对比对象的是进行消耗端节流优化后的建筑，如果针对无优化的传统建筑，节能减排效果将更明显。

3.3 生态补偿方法

生态补偿是一个具有自然和社会双重属性的概念。从自然属性角度，生态补偿也可称为自然生态补偿，其内涵被界定为生物有机体、种群、群落或生态系统受到干扰时所表现出来的缓和干扰、调节自身状态，使生存得以维持的能力,或者可以看作生态负荷的还原能力（环境科学大词典，1991）。人工—自然复合生态系统背景下的景观生态规划实质上就是一种从自然属性出发的生态补偿。

表4 各地块生态控制性指标

生态补偿从社会属性角度来看是一种制度安排。通过调整损害或保护生态环境的主体间的利益关系，将生态环境的外部性进行内部化，达到保护生态环境、促进自然资本或生态服务功能增殖的目的。其实质是通过资源的重新配置、调整和改善自然资源开发利用或生态环境保护领域中的相关生产关系,最终促进自然资源环境以及社会生产力的发展（俞海，任勇，2008）。

采用生态补偿方法，通过设置生态控制性指标等制度安排，能够促进资源节约与自然环境的改善，引导资源耗用量较高的建筑与高品质生活承担更高的环境指标与责任。

在中新生态科技城规划中，以住宅为例，包括联排别墅、多层住宅、高层住宅。别墅类住宅售价最高，资源耗用量（土地、能源、水资源）相比最高，由于较大的占地和屋顶面积，能源利用与资源回收条件最好，因此相应地要求可再生能源所占比例更高，采用直饮水系统，屋顶全面设置雨水收集系统和太阳能利用系统。高层住宅售价最低，资源耗用量相比最低，生态指标也相对宽松。