苏州工业园区水气候适应性设计策略研究

曾煜

摘要：在城市规划发展过程中，城市的水环境在改善城市生态环境、优化城市宜居环境等方面具有重要的作用。目前苏州工业园区的城市水体陆续出现了水质恶化、水体富营养化等问题，水质恶化更是未来园区水环境合理规划与优化的重要阻碍。本文将运用情景模拟的手段，模拟建构苏州工业园区五种水环境演变模式并加以实证研究，并对合理规划控制水系空间结构、有效利用水体小气候效应、提高苏州工业园区的水环境适应能力提出优化策略和建议。

Abstract： In the process of urban planning and development， the urban water environment plays an important role in improving the urban ecological environment and optimizing the urban livable environment. At present， the urban water bodies in the Suzhou Industrial Park have successively encountered problems such as water quality deterioration and eutrophication. The deterioration of water quality is an important obstacle to the rational planning and optimization of the water environment of the park in the future. This article uses scenario simulation to simulate and construct five water environment evolution models in Suzhou Industrial Park and conduct empirical research， and proposes optimization strategies and recommendations for reasonable planning and control of the spatial structure of the water system， effective use of water microclimate effects and improvement of the water environment adaptability of Suzhou Industrial Park.

關键词：水生态;水城关系;情景模拟;苏州工业园区

Key words： water ecology;water city relationship;scenario simulation;Suzhou Industrial Park

中图分类号：P463.3                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）24-0226-07

1  研究的背景和意义

1.1 研究背景

1.1.1 时代背景

城市建设中，因缺乏对气候的考虑所导致的的异常气候现象对城市安全的危害日益凸显，针对城市气候适应性的研究迫在眉睫。水环境作为城市气候的重要组成部分，在城市气候环境中有着重要影响作用，而我国城市水源枯竭、河流污染问题日益严重。2020年第28届世界水日确定的主题为 “水与气候变化”。应对水环境变化是巨大挑战和机遇，也是本研究的重点。

1.1.2 理论背景

现代社会飞速变化，城市规划具有更多的不确定性。一旦外界环境轻微变动，原有的规划方案就有可能被打破，甚至推倒重来。因此，需要从动态性、整体性、可变性等角度来考虑规划问题。情景模拟正是基于对未来挑战进行多元判断的一种研究方法，凭借其强大的复杂计算功能、在模拟空间时间动态变化，在此基础上进行城市策略设计，降低了规划的风险并提高了规划的准确性。

1.1.3 课题背景

苏州自古以来与水关系密切。强大纵横的水系统使苏州生产生活用水得到保证，减少了城市内涝，成为了城市的景观标志。苏州经济产值增长最为迅速的工业园区在发展中由于忽略了水环境的存在，使水成为了城市发展中的附属物，水城特色丢失。近年来，苏州工业园区意识到水环境的重要性，着力加强黑臭水体整治和城乡生活污水治理。在城市规划层面，水环境适应性城市设计策略也显得非常重要。

1.2 研究意义

1.2.1 理论意义

苏州作为典型的江南水乡城市，对水环境改造、城市气候适应性提升的经验丰富。但苏州工业园区的建设时间尚短，前人研究较少。随着工业园区经济建设速度的加快，区域水环境的保护和合理利用越发重要。本次研究利用情景模拟技术，总结工业园区适应城市水环境的设计和改造技术，为水体空间更新设计提供更多的定量化技术参数，提高城市水环境改造与城市气候适应性的科学性。

1.2.2 实践意义

①剖析问题关键，改善水环境现状问题。

城市水气候是复杂的结构系统，导致其问题的原因也多种多样。要使园区持续稳定的发展，一个良好的生态环境是基础，第一要义是研究其水气候产生问题的根源，对症下药，才能使园区的水环境重获新生。

②延续城市特色，推动园区快速发展。

苏州工业园区作为苏州城市现代的象征，其在高速发展的同时应延续苏州古城区“以水为脉”的空间格局，展现 “水”的文化魅力。在改善水生态问题的基础上，总结具有地域表达特色的水环境改造及气候适应性提升策略，并将其落实为水乡特色的空间语言，提升城市韧性的同时延续城市特色，促进园区高效发展。

2  相关研究综述

国际上与水环境导向的城市设计相关的理念主要有：美国的低影响开发、最佳管理措施、绿色基础设施，英国的可持续排水系统，德国的雨水利用和雨洪管理，澳大利亚的水敏性城市，新加坡“活跃、美丽、洁净水源”等。欧美国家的水生态技术体系核心在于模拟“降水——下渗——径流——滞蓄——蒸发”的自然水文循环链，同时实现雨水回收利用、补充地下水、城市景观营造等多重目标。

情景模拟被普遍应用于预测分析中，为决策提供重要的依据。国内的情景分析主要涉及交通发展战略、土地利用、景观规划等。

3  研究的内容与方法

3.1 研究内容

“情景模拟”可以分析多种未来可能性情景，来回答当某种情景发生时该如何解决的问题。在城市规划界，情景模拟理论常运用于总体规划前期的应用研究、针对工业用地置换等多个方面。“城市水气候适应性”是指城市的气候适应性在水生态环境中的作用与体现。水生态环境的健康发展是创建生态文明城市工作中必不可少的重要部分，有气候适应性的城市规划设计有利于城市可持续健康发展。

3.2 研究区域概况

3.2.1 苏州工业园区基本情况

苏州工业园区位于苏州古城东侧，面积278平方公里。园区交通便利，与世界各主要城市相连，是长三角地区重要的总部经济和商务文化活动中心。自1994年设立以来，经过二十多年发展，园区已进入“实践科学发展、塑造国际品牌”的重要阶段。目前园区的产业结构在不断调优，由“工业型经济”向“服务型经济”转型，由“工业园区”迈向“新城区”。在绿地系统规划方面，园区内水系结构为：

“棋盘状+多点”。园区绿地水系系统规划以“江湖融城、水绿映城”为导向，塑造具有国际竞争力的现代化、公园化、人与自然和谐相处的 “花园城市”。

3.2.2 蘇州工业园区水环境概况

工业园区水域面积53.6平方公里，占总面积的19.3%。水资源丰富，水网密集。北濒阳澄湖，南接吴淞江，内有金鸡湖、独墅湖、阳澄湖等，还有大大小小的河流水系40余条。目前，工业用地开发增强、绿地净化地表径流能力缺乏、人口强烈增长等方面的影响加快了园区河网水系的衰减程度，引发水体污染、地面沉降、内涝等一系列水环境问题。

3.2.3 小结

苏州居太湖之滨，河道、雨水资源丰富，然而城市水环境问题频发，很大一部分是因为对城市雨水没有进行良好的管理，众多城市水环境问题无法得到良好解决。城市对于水气候的适应能力还不足。因此，研究城市水气候适应性非常必要，应结合苏州工业园区境内地质、气候、水文要素的特征，引用情景模拟等科学技术方法，将对水体的生态渗透、滞留净化作为绿地系统的必要功能进行规划。从而以最经济、直接的方式，对城市雨水进行管理，协助解决城市雨洪问题，也有助于提高苏州工业园区绿地水系系统的生态效益。

3.3 技术路线图（图3）

4  苏州工业园区水体情景模拟构建

本章参考前人研究成果“贵体进《从水环境与土地使用的关联性探讨两江新区土地使用生态化研究》”的基础上进行城水关系的适应性策略的具体实施研究。由于城市水体具有生态影响，气候调节，防洪排涝，以及对城市空间拓展产生影响从而影响城市设计。所以将进行不同目标情景规划，主要分为基于现状水资源发展模式的现状发展情景、相关规划情景模拟分析一共两种规划情景，以及一种气候对水体影响的预测。

4.1 基于不同目标的情景构建及水体模拟分析

由于水体受多重因素影响，首先是现状建成区及建设模式，其次是为未来提供发展的相关法定规划。现状发展情景及相关规划情景基本延续了园区原有水系现状，且空间布局模式受现状水体影响较大。在构建现状发展及相关规划情景方案时，更多以现状或规划方案分别进行水体的情景模拟。

4.2 基于现状发展目标的情景构建及水体模拟分析

现状发展模式构建主要是指用现状建设规律来推演未来的开发区，由于现状发开发受水系水体建设影响较多，如环金鸡湖商务金融中心，环独墅湖科教园区。水环境对城市发展形态以及城市气候产生巨大影响。

结构描述：景观结构破碎，生态绿量不足，城区部分水域存在污染。（表1）

4.3 基于相关规划目标的情景构建及水环境模拟分析

相关规划模式构建：在一定基础上对现状发展模式进行了有效优化，主要表现在水城关系的适当优化，即水系与各个不同功能用地之间的适度混合。（表2）

4.4 气候变化对苏州工业园区水环境的影响

本文中气候变化主要是针对气温及降水变化而言，它对水系统的影响分为直接影响和间接影响。直接影响主要表现在气候因素，如：降水、气温等的直接改变;间接影响表现在影响水循环过程。

气温方面，由于全球化的影响，气温变暖的现象比较明显（图4），其对水循环系统的影响主要表现在蒸发、径流两方面。

5  模型结果预测与分析

水体模型结果模拟是根据水生态环境健康状态评价需求，基于空间大数据的城市水系统数据库，构建网络化格块的城市水系统水体环境模型，实现不同水体模型结果的客观性、科学性与可视化。受制于所获得园区水系统地理信息数据库完整性的影响，本小节主要结合四个不同用地情景模型，对其结果进行预测，并针对结果的分析方向进一步阐述。

5.1 现状发展模式下的预测结果

地表径流将发生极大改变，生态服务能力将会降低;河道会呈现干涸和洪涝的二元现象;地下水补给区、河湖水源涵养区等重要生态敏感区将面临严重挑战。

5.2 相关规划模式下的预测结果

地表径流将发生较大改变，生态服务能力将会降低;河道水量较少和两侧土地易受洪涝灾害的影响;重要生态敏感区将得到初步缓解与控制。

5.3 氣候对水环境影响预测

预测结果：气温方面，呈增温趋势，地表蒸发能力增强，农业生产需水量增加。易出现极端气候现象，湖泊水蒸发量增大，河流径流流量减小;降水量方面，反复无常的气温导致降水量全年分布不均匀，水资源总量季节变化大。

模拟结果分析：水环境生态较为不稳定，对气候变化的监控同时应做好人工蓄水工作，加大储水量弹性阈值，维持供需水结构的平衡。

6  设计优化策略

6.1 土地使用生态化策略

建设用地引导——对核心水景地如金鸡湖，重要水系应该以居住及少许配套为主，并结合道路建立水质保持系统，注重与绿化景观的结合，以维持良好的水质及水系景观。污染工业用地远离主要水系。

非建设用地引导——限制农业开发;增加林业，保护水源涵养区与水土保持区;重要河流水系两侧应有较强的管控措施，并且涵养河流水系的生态环境以发挥其水质保持功能;有必要的地方新建部分湿地系统增加水面面积，增强水环境的自我净化能力。

6.2 气候适应性城市水环境构建策略

城市面临的水环境问题是系统性、整体性的问题，需要综合空间、时间不同维度的系统构建策略。针对苏州工业园区整体水环境问题，借鉴欧盟提出的以物理干预或工程措施为主的灰色基础设施，以提升生态系统服务功能为主的绿色基础设施，以政策、战略规划以及保障机制为主的软措施等三方面的具体适应措施和方法，提出苏州工业园区气候适应性城市水环境保障系统构建框架（图5）。

保持现有的河网水系的结构，保持河网水源涵养功能。此外对河流断面、弯曲度等进行生态化处理。如今园区水系大多数为人工岸线（图6、图7），在适应策略中适当调整为自然岸线（图8）。

水环境保护区管控：对环境敏感区、生态脆弱区、水土保持区及重要林地等纳入保护范围，并建立缓冲区进行过度;并划定水系功能区，分类保护。对于一些污染严重的水体进行生态保护与修复措施，尽可能恢复水体自身净化能力（图9、图10）。

城市雨水排放方式引导与用地划定——沿河流排放强度较大的区域结合道路规划排水明渠，生态渠化处理，并建立节点水质保持系统，通过增加道路红线管控范围，保证其生态水质保持及雨水有效利用。例如可以使用LID雨水设施保障水系统的稳定（图11）。

7  结论与展望

根据模拟的多种情景对苏州工业园区水环境适应性的研究，研究小组发现当苏州工业园区的城市气候受到暴雨等极端天气的影响下时，城市区域的水生态环境会趋于恶化，出现内涝等灾害;沿水区域需要人工蓄洪等管理手段的介入，城市地下水、湖泊水质和水量在外界影响下整体较为脆弱。苏州工业园区所要考虑的水环境问题不仅是工程性和资源性缺水，更是水质性缺水。政府需要制定以水生态保护为主导的园区水环境管理保护条例，核心出发点是保持水质和保证水量，在此基础上，道路建设、基础设施、地下管网都应当与水环境挂钩。

城市规划设计需要考虑的不仅是城市空间形态和格局，还有城市在区域水环境中的气候适应性。情景模拟的手段可以让我们在规划设计过程中，考虑到城市在不同气候环境下的整体适应性和协调性。在过去的城市规划领域中，能看到城市地理对于城市空间格局的影响，其中水体是城市地理空间必不可少的存在，水环境适应性的研究和调查在今后的城市规划领域中是不能忽略的问题。

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