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区域河流蓝绿空间特征差异与协同规划

2023-02-27余俏李昊宸杜梦娇钱云

风景园林 2023年1期
关键词:蓝绿样条分区

余俏 李昊宸 杜梦娇 钱云

区域河流蓝绿空间在纵向空间上跨越行政边界连接着城市、乡村和自然区域,在横向空间上连接着自然水体和河岸等各类型生态生活生产用地,具有内在自然特征差异和外在建设发展诉求差异,其功能格局、土地利用和环境要素在区域空间梯度上呈现一定的分异转化规律。同时,区域河流蓝绿空间具有系统性和整体性特征,通过空间与功能协同规划与管控,在促进国土空间融合发展、改善城乡生态环境及提升城乡居民生活品质等方面能够发挥重要作用[1]。区域河流蓝绿空间既存在不少现实问题,又蕴含着诸多机会和挑战,是国土空间规划与生态文明建设的重要抓手 。区域河流蓝绿空间资源管控是整个流域资源保护、开发、配置及修复的重要保障,切实贯通区域河流蓝绿空间的差异化协同规划与管控,通过“以线带面”可以支撑和助推国土空间规划保护与发展目标的实现。本研究在剖析区域河流蓝绿空间分异特征的基础上总结其协同规划管控途径,从而提升区域河流蓝绿空间资源保护与利用实效。

1 区域河流蓝绿空间的概念与关键作用

1.1 区域河流蓝绿空间的概念

区域河流蓝绿空间是指一定流域范围(包含关联且连续的自然空间、农业空间和城镇空间)的区域主干河流及其支流沿岸蕴含复合功能的自然、半自然或人工开放空间系统[2]。它由三部分组成:河道蓝色核心区、保护河流生态系统的绿色缓冲区、服务关联建设功能组团的蓝绿协调区[3](图1)。它在不同尺度层级和不同区域位置上呈现多样的空间形态,包括流域层面的河流及其支流构成的蓝绿生态廊道网络,次级流域层面的河流河岸绿化林带和绿道绿街,城乡空间梯度上的河岸森林、湿地、草地、农田、生态广场等蓝绿开放空间[4-5]。

图1 区域河流蓝绿空间Regional river blue-green space

1.2 在国土空间规划中的关键作用

1.2.1 多尺度支撑约束作用

区域河流蓝绿廊道网络作为重要的生态功能空间,支撑着整个国土空间自然资源的供给、自然环境的保护修复[6]、雨洪调蓄的效能[7]、城乡流域的生态系统健康[8]。而穿越城市的河流蓝绿空间支撑着所在城市的精明增长(smart growth)①,约束着城市的无序扩张和建设用地的规划与空间布局,引导形成可持续发展的城市空间形态,促进国土空间开发的集约化[9]。局部河段的蓝绿空间对相邻建设用地开发起约束作用,同时也是重要的动植物栖息地[10],为周边居民提供休闲游憩、健身娱乐及环境教育的场所。

1.2.2 多维度区域协调作用

国土空间规划在进行自然资源的协调配置时必须兼顾保护和开发[11]。区域河流蓝绿空间在纵向空间梯度上依次穿越自然保护区、乡村农业区和城镇建设区,具有显著的自然和环境分异特征[12]。正因为它在空间梯度上的环境特征差异,河流蓝绿空间兼具生态、社会、经济和文化等多维度功能价值,通过合理的规划管控可以使之成为“连接器”,协调保护区与开发区、建设用地与非建设用地、生态功能与社会功能等之间的矛盾冲突[13],从而实现国土空间规划“最有效地开发资源,最大规模地保护自然”的现实目标。

2 区域河流蓝绿空间特征差异

2.1 内在自然特征差异

河流蓝绿廊道具有四维空间结构特征,即纵向、横向、竖向和季节性变化[14],其四维空间特征及分异规律是河流蓝绿空间规划中需要遵从的基本内在自然空间准则。在纵向空间特征方面,因源头区、传递区与沉积区水文条件的变化,不同河流区段在河流流速、河道宽度、土壤属性、地理水文上表现出特征差异。在横向空间特征方面,河道、洪泛区、斜坡区与高地区受河流水体的作用和影响,在横向的高程梯度、环境梯度或水分梯度上也呈现明显的特征差异(如植被、水位深度、洪水频率、土壤等)。在竖向空间方面,地表以下由地表水、潜水层和地下水构成,它们之间相互作用,交换着水和化学物质;地表以上的植被垂直群落结构与河流横向环境梯度产生联系。河流蓝绿空间的季节性变化是指空间梯度上的自然特征随着时间而改变。

2.2 外在建设发展诉求差异

2.2.1 河流蓝绿空间关联区发展诉求

因具有相对平缓的地形、肥沃的土壤、优美的景观,河流蓝绿空间成为整个流域生态环境维育、农业土地使用、休闲游憩发展、城市建设开发等城乡社会、经济、生态各方面发展诉求下的焦点建设地带。自然保护区支流分布密集,河流流速较快、河道较窄、生态敏感性高,具有栖息地维持、水源涵养、环境教育和生态旅游等生态保护的诉求;乡村农业区为各级河流的主要传输区段,遗留大量林地斑块,分布着较多农业灌溉水渠,具有关乎城乡发展的农业生产诉求,包括农林产品供给、生物多样性维持、游憩体验、配套服务等诉求;城镇建设区为河流传输、汇集和沉积区段,流速较慢,河道较宽,具有居住、工业、商业、教育、休闲、景观等方面的诉求。

2.2.2 河流蓝绿空间关联区环境影响及改善诉求

农业空间和城镇空间的生产生活活动对河流水质及次级流域水环境产生了影响,如污染等。自然空间,农业空间,城市空间(工业区、商业区、居住区、其他)等河岸关联区因其主导用地类型不同导致不同的环境污染类型和严重程度(图2)。分析城市各个次级流域单元的用地类型、用地比例与河流水质、主要污染物的相关性,可以了解河流蓝绿空间关联区土地利用造成的环境影响的差异,从而探究关联区对河流蓝绿空间在减缓污染和改善生态环境方面的差异化诉求。

图2 河流蓝绿空间关联区不同用地性质区段的环境影响Environmental impact of different land-use sections of river blue-green space

2.3 区域河流蓝绿空间整体空间转化特征差异

2.3.1 河流蓝绿空间功能格局转化特征

使用麦克唐纳(McDonnel)的“城乡梯度”模型可以展现区域河流蓝绿空间在时间和空间维度上的整体环境转化趋势和复杂生态过程[15]。在城乡梯度上,河流蓝绿空间的主体功能逐步转化。通常来说,上游生态涵养区依托山林溪流,主要发挥水源涵养、生态旅游等功能;中游城市功能服务区依托城市河流景观,主要发挥景观游憩、雨洪管理等功能;下游生态农业发展区依托环绕丘陵的溪流景观,主要发挥农业生产、乡村旅游等功能。

2.3.2 河流蓝绿空间关联土地利用转化特征

土地利用综合了地形地貌、植被、水文、土壤、利用模式、污染情况等信息,是最有价值的信息传达指标[16],其空间特征差异也能够清晰地反映河流蓝绿空间生态系统服务的潜在需求和供给能力的差异。以次级河流汇水单元为基础空间单元,识别城乡梯度上河流沿岸主要的土地利用类型,分析从流域上游到下游每个次级河段的土地利用类型及其比例情况,得出河流蓝绿空间关联土地利用由高比例林地转化为高比例农田,再逐步向城镇居住、商业、工业、公园绿地、公共服务用地转化。

2.3.3 河流蓝绿空间基础要素转化特征

通过地形数据、场地调研等资料收集和分析,创建河流蓝绿空间基础要素数据库,并利用城乡梯度模型进行基础要素的解读和特征差异归类。根据到城市中心区的距离和社区人口密度,选择不同河段的河流蓝绿空间样条方格,分析每个样条方格的河流蓝绿空间环境要素特征(植被覆盖率、绿地类型比例、河道宽度、河道生境、河岸生境、岸坡形式)。通过实证研究发现在从上游到下游的城乡空间梯度上,河流蓝绿空间环境要素特征呈现明显的转化趋势,随着建设开发强度增加、河道宽度增加,河流蓝绿空间总体面积降低,植被覆盖率减少,蓝绿空间类型显著变化,河流水质显著降低。这些环境要素之间存在一定的相关性,形成基础要素系统的自然过程模式。

3 区域河流蓝绿空间协同规划管控途径

目前河流蓝绿空间归口管理部门众多,管理权责条块分割,各部门规划“断章取义”,保护与发展冲突严重。在面对河段分异复杂问题时往往采取片段式保护和“一刀切”后退式管控手段,统一不变的规划建设措施往往不匹配河流蓝绿空间自然特性的差异性和邻近建设用地的功能诉求,河流蓝绿空间规划需要建立多尺度的区域协同规划管控方法[17]。样条分区思想②关注城乡时空跨尺度的复杂性、生态流动、环境效应及可持续进程,可以合理地展现出城乡空间在功能、构成及使用方式方面的梯度演变特征[1]。样条分区方法已被广泛应用在流域保护与雨洪管理[18]、河流生态系统修复[19]、绿色基础设施规划等方面[20]。基于样条分区思想的区域河流蓝绿空间协同规划管控方法,使分区河段复合功能与社会生态环境特征相匹配,改变传统规划用一个模式标准与指标体系覆盖所有情况的模式,缓解河流蓝绿空间自然过程维护与建设利用诉求割裂的矛盾,提升了河流蓝绿空间多个部门的管控效力。

区域河流蓝绿空间协同规划框架(图3)的要点包括:三级样条空间分区划定、复合功能差异化设定、多尺度协同规划布局、与国土空间规划的衔接等。

图3 区域河流蓝绿空间协同规划框架Framework for collaborative planning of regional river blue-green space

3.1 三级样条空间分区划定

多尺度样条空间分区是区域河流蓝绿空间协同规划与管控的重要空间单元基础,在样条空间分区基础上进行的河流蓝绿空间复合功能设定和适应性的空间布局具有合理性。各级样条分区划定采用综合分析法,将定量的指标分析与定性的经验判断相结合[21],由自然生态样条分区与用地规划功能分区叠加形成。定量指标的选取及其权重的分配可依据相关研究成果和案例城市的实践经验来综合确立。

3.1.1 城乡区域:河网整体样条分区

在城乡区域层面,以乡镇和街道为单元对各类反映城市化水平的社会经济指标(人口密度、不透水表面覆盖率、建设用地比例、公路道路密度、农业开发用地比例等[22])进行评分,划分为5个等级,将各类城市化指标得分与各指标权重相乘,再综合相加得到加权总分。通常划分出5个样条分区:自然保护区(T1)、乡村农业区(T2)、城市边缘区(T3)、一般城市区(T4)、城市中心区(T5)[2],再结合区域自然样条的上游区(U)、中游区(M)、下游区(D),共划分出9个河网整体样条分区(图4-1)。

图4 城乡区域和中心城镇的样条分区示例Example of transect zoning at the urban and rural level and the central town level4-1 城乡区域的河网整体样条分区示例(重庆永川区)Example of overall transect zoning at the urban and rural level (Yongchuan District, Chongqing City)4-2 中心城镇河区纵向样条分区示例(重庆永川区)Example of longitudinal transect zoning at the central town level (Yongchuan District, Chongqing City)

3.1.2 中心城镇:河区纵向样条分区

在中心城镇区层面,采用双级纵向样条分区方法。一级分区主要根据城乡发展用地比例划分出若干主导功能区,需同时考虑现状和规划用地使用需求情况,通常划分为风景区、农业区、居住区、商业区、工业区等;二级分区主要根据河流蓝绿空间自然生态特性的综合评价结果划分出若干规划应对方式(保护、防护、建设、治理),主要参考水质、河漫滩、植被、流速、岸坡稳定性、生物多样性等指标[23],将这些指标分级量化成5个等级进行评分,对各指标加权赋分求和,求得综合评价结果。将评分较高的风景区划为风景保护区,评分较低的风景区划为风景建设区;评分较高的农业区划为农业防护区,评分较低的划为农业治理区;评分较高的商业和居住区河段划为商业或居住建设区,评分较低的划为商业或居住治理区;评分较高的工业区河段划为工业防护区,评分较低的划为工业治理区(图4-2)。

3.1.3 街区场地:河段横向样条分区

整体样条和纵向样条分区明确了城乡梯度某一局部河段的保护与利用总体原则,进而指导河流蓝绿空间横向环境梯度上的生态保护与建设开发的平衡关系。在街区场地层面,河流蓝绿空间横向样条分区的划定目标包含三方面:一是对河流水域、滩涂、湿地、自然林地等关键斑块给予严格保护和修复;二是对相邻建设开发所产生的环境影响进行缓冲和防护;三是针对相邻建设用地的诉求提供复合生态功能服务。横向样条分区采取“核心区-缓冲区-过渡区”的划分模式,其中缓冲区又包含内部、中部和外部缓冲区,因此共划分出5个区:核心区(水域及滩涂),内部、中部、外部缓冲区,协调区(表1,图5)。河段横向样条分区还需衔接地上与地下竖向空间分异特征,尤其需要考虑竖向水文(洪水、地下水、排水)和土壤、地形造成的蓝绿空间表征影响,乔-灌-草垂直植被群落结构,以及鸟类、两栖类、鱼类、浮游生物之间的竖向生物链关系。

图5 河流蓝绿空间的横向样条分区示例Example of lateral transect zoning of river blue-green space

表1 河段横向样条分区的划分原则Tab.1 Division principle for lateral transect zoning

3.2 复合功能差异化设定

3.2.1 典型复合生态服务功能及其协同-权衡关系判读

结合河流蓝绿空间的自然生态特性和城乡建设发展诉求,广泛发掘其潜在的生态系统服务价值[24-25],确立雨洪调节、气候调节、生物栖息、灾害防护、景观游憩、农林生产、经济增值、环境教育8个典型复合服务功能及其细化功能。它们之间存在协同(synergy)和权衡(trade-off)关系[26]。了解协同-权衡的驱动机制可以帮助规划师通过土地利用、景观改造、自然保护等手段来增加复合生态功能协同的综合效益,减少权衡的消极作用[27-28]。通过文献研究和实践经验,总结了人类行为干预对河流蓝绿空间某种生态系统服务产生的积极或消极的影响,以及城乡样条分区下多种生态服务功能之间的相互作用关系[2]。

3.2.2 基于样条分区的主导和次要复合功能差异化设定

针对每个分区的河流蓝绿空间自然生态特性、现状建设问题和城乡发展诉求,结合多种生态服务功能的协同-权衡关系的判读,在城乡区域整体样条分区的基础上确立主导和次要的整体功能定位,在中心城镇区纵向样条分区的基础上进行更加细化的主导和次要功能的设定。

3.3 多尺度协同规划布局

3.3.1 城乡区域:河网蓝绿空间整体支撑系统构建

城乡区域层面的重点在于维护流域生态系统和环境资源的统一配置,河网蓝绿空间整体支撑系统的连通性是维持国土空间流域单元内部生态联系的重要保障。河网内在生态支撑系统构成包括水源涵养区(保护区、控制区、治理区),水文廊道(隐性、类显性、显性)和水文战略关键点[29]。根据整体样条分区整体功能定位,确立涵养区、廊道和关键点的布局类型和位置。在构建河网蓝绿空间整体支撑系统的基础上对其整体结构和规模总量进行控制,进一步确立整体样条分区下的河流廊道宽度、河网廊道密度、林地覆盖率、生物丰度、水域面积率等指标,以保障河网蓝绿空间整体支撑系统功能效益的发挥。

3.3.2 中心城镇:河区蓝绿空间纵向关联用地布局

中心城镇区层面的河区蓝绿空间规划的重点在于建设和非建设用地的协调耦合布局,在生态保护的同时提升河岸关联区的复合功能服务。在纵向样条分区复合功能目标下,从用地规模、空间形态、用地位置、兼容性组合形式等方面制定河流蓝绿空间关联用地的布局原则(表2),从而形成中心城镇河区蓝绿空间建设和非建设用地耦合协调布局模式。

3.3.3 街区场地:河段蓝绿空间横向生态界面管控

街区场地层面的河段蓝绿空间规划的重点在于匹配复合功能目标的精细化界面设计。河段蓝绿空间在横向上是一个生态界面,物质、能量及信息在生态界面上进行转换、传递、吸收或扩大[30]。通过在横向样条分区上进行合理设计和灵活调整生态界面的结构属性,来支撑整体和纵向样条分区河段蓝绿空间复合功能和边缘效应的发挥。基于5个横向样条分区的生态界面管控包括功能目标、防护程度、功能导控等方面,强调对河段生态界面的边界、斑块形态、绿道等进行详细落地控制,确立横向生态界面主要管控指标,如乔-灌-草比例、驳岸形式、斑块内缘比、绿道绿街宽度等,并承接整体样条或纵向样条分区复合功能和管控指引(表3),以维持河流蓝绿空间从河道、岸坡到高地之间的自然特性和建设使用的连续性,促进正向边缘效应,减少环境影响。

表3 河段蓝绿空间横向样条分区的生态界面管控导向Tab.3 Guidance for management and control of the ecological interface for lateral transect zoning of river blue-green space

3.4 与国土空间规划的衔接

在跨部门协同综合管理目标下,区域河流蓝绿空间管控应与国土空间规划编制体系衔接,将3个层级的管控内容分别纳入总体规划、详细规划、城市设计及专项规划的相关要求中,将管控目标要求变成各级各类国土空间规划的有机组成部分。对于样条分区的划定,在城乡区域层面,河网整体样条分区与市县国土空间规划的三区三线、全域分区等内容衔接,例如将自然保护区划入生态空间,将乡村农业区划入农业空间,将城市边缘区划入城镇空间(开发边界外),一般城市区和城市中心区划入城镇空间(开发边界内);在中心城镇层面,河区纵向样条分区中的风景保护区应包含生态保护红线,风景建设区划入一般生态空间,农业防护区可考虑划入基本农田,农业治理区划入一般农业空间;在街区场地层面,通过纵向横向分级分区进行差异性划线控制,科学确定蓝线、绿线宽度,合理控制河岸协调区内的用地性质及强度、场地道路、建筑密度、开敞度、绿地率、植被配置等。

4 结语

区域河流蓝绿空间对不同尺度和不同区域的国土空间均可提供高水平的生态服务功能,包括生境维持、农林生产、灾害防护、气候调节、雨洪管理、文化教育及景观游憩等,但其生态系统服务供给与需求具有明显的空间异质性,需要整合其自然特征差异与社会诉求,进行城乡区域分异特征识别与协同规划管控。样条分区是国土空间河流蓝绿空间协同规划与管控的合理基础空间单元,反映不同河段蓝绿空间功能目标与可输出环境效益的差异,是平衡生态保护和开发利用的必要保证,可改善城乡河流蓝绿空间因多个部门规划导致的管控效力低下的现况,使每个分区的河流蓝绿空间潜在复合生态服务功能与其自然社会环境特征相匹配。基于样条分区确定河流蓝绿空间的复合功能及用地空间布局,构建不同层级和不同区段的协同规划策略和相应的管控要素指标,从而形成区域河流蓝绿空间有效保护与利用的规划管控途径。区域河流蓝绿空间协同规划既注重适应河岸生态系统的演进规律,又注重满足建设发展的需求和邻近建设用地的环境影响,在保障河流蓝绿空间生态系统健康的同时提升了外部复合服务功能,将城乡建设给河流河岸带来的影响降到最小,同时衍生出较高的社会经济价值。

注释(Notes):

① 精明增长(smart growth)是针对美国郊区化和城市无序蔓延问题而提出的一种城市发展理念,强调紧凑型城市形态、土地混合利用,保护城郊森林、农田等绿色开放空间,鼓励步行和使用公共交通工具等,旨在保护自然和文化资源、改善生态环境、促进地方归属感和社区复兴等。

② 样条分区(transect zoning)概念是从生态学借鉴过来的,用来描述动植物栖息地的一个跨地形连续演变。新城市主义学者Andres Duany(2002年)提出了“城乡样条”(urban-rural transect)的概念,它是一种连续的人居环境可持续生态模式,在城乡梯度上呈现不同等级和城市化强度的人类栖息地特征。

图表来源(Sources Figures and Tables):

图1改绘自参考文献[2];图2~4由作者绘制;图5根据《眉山岷东滨江森林公园规划》编制成果改绘;表1、2由作者绘制;表3改绘自参考文献[2]。

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