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1、城市生态体系的空间建构与规划研究城市生态体系的空间建构与规划研究以天津市都市区为例张树森 高相铎作者简介：张树森（1983- ），男，硕士，天津市规划院规划三所，规划师 高相铎（1980- ），男，硕士，天津市规划院规划二所，规划师【摘要】文章从天津市都市区空间生态绩效分析入手，结合中心区和边缘区互动整合趋势，以生态体系的建构为导向，在生态体系的空间限制下开展都市区功能空间的布局，并提出天津中心城区生态体系和城市空间的耦合规划结构。【关键词】城市生态体系；空间结构；天津1 引言中国正步入加速城市化的时期，伴随经济发展速度的加快，城市规模显著增长，城市空间结构发生巨大变化，而生态空间的破碎化也逐
2、渐加剧（吴良镛，2001）。如何控制城市蔓延、减轻环境冲突，为生物和人类提供一个可持续的空间环境，已成为全社会首要解决的问题。何种城市形式与空间布局能够提供最佳的城市功能，同时保留更多的环境资源以塑造优美的环境空间，何种都市形式符合生态城市或可持续城市的发展要求？规划师们已进行了上百年的思考，并不断借助相关学科的研究方法，对城市这一“复杂巨系统”进行剖析与研究。这其中景观生态学等学科注重空间分析，更适用于对生态体系结构的量化描述，从而更为清晰的指引规划方案设计。由此，合理借助这些方法，优化都市区空间结构，同时实现生态城市目标，这就成为本论文的出发点。2 天津市生态空间规划历程天津城随大运河而兴
3、，明初设卫，至今已有600余年历史。新中国成立后，天津城市相继进行了多版规划，1954版总规中首次提出环形放射发展模式，从规划图中可看出其规划思想受1943-1947年大伦敦规划影响，又与莫斯科规划总图极为相似。规划在中心城区外围保留数条楔形生态绿地，与中心城区外围绿化带进行衔接。1986版总规中，天津中心城区“一个扁担挑两头”的“双核”格局初步形成。1996版总规继承了这一思路，并遵循了“有机疏散”原则，整体形态采取“极轴-组团”发展模式，同时将城市发展重心向滨海新区转移，形成带形城市，以期避免中心城市过度蔓延。但与前几版规划的比较中，中心城区内部绿化已难成体系，生态绿地空间被城市建设用地侵
4、占殆尽。 天津市城市总体规划示意图（1954年） 天津市区规划图（1986年）近年来，伴随滨海新区的快速崛起，天津市中心城区正以年均10余平方公里的速度向外拓展，周边津南、东丽、北辰、西青等外环以外4个城区（简称环城四区）也迅速膨胀。截止2008年，天津市中心城区建设用地面积已达1210km2，“扁担型”城市正逐渐发展成为2000 km2以上的巨型带状城市，天津城市生态空间面临空前开发压力。为此，天津市于2010年启动“环城地区总体规划指引”研究工作，对环城四区的城镇发展战略进行统筹研究。天津市中心城区与环城四区规划拼合图 天津中心城区建设用地变化（1993-2006年）3 都市区空间生长的生
5、态绩效分析在天津市环城四区生态空间测度中，使用各区规划拼合图为基本数据，将已确定生态绿地进行归类，经由地理信息系统(GIS)进行数据管理和计算工作，借助景观生态学分析方法，度量各种景观结构变迁性质，包括斑块数量、斑块大小、内部栖息地数量、连接性程度及边界长度等指标的变化。在各类景观生态研究中，都市区发展过程中所产生的地景碎裂化（土地嵌合）效应，一直是研究重点，其诸多研究方法与分析指标可为城市规划提供新的思路，也为都市区生态体系与都市区城镇功能结构整合方向提供有效指引。在天津中心城区环城四区的规划研究中，选取了比较有代表性的紧凑度指标K、绿地碎形向度D及蓝线长度指标L来对主要的生态绩效进行考核，
6、其中城市形式紧密度D体现用地的集约程度；绿地碎形向度D体现地区生态斑块自然化程度；蓝线长度指标L体现水体与城市的接触程度。3.1城市形态紧凑度与可持续性城市形式紧凑度K值，为地块修正周长与面积比CPA(corrected perimeter-area ratio)的倒数，其中，所衡量的斑块形状性质相同，亦可视之为一种边界长度指标。斑块形状从圆形到无线长的线形的CPA值分别从1到无限大；斑块紧密性指标K则是从1到0（傅尔曼，1995）。城市形式紧凑度主要体现城市土地集约利用程度，强调更为紧密的城市形式与发展。集中都市发展于有限的空间范围，可避免对城市周边自然环境与资源过度的占用，降低交通量与通勤
7、距离，促进混合使用与高密度的土地利用模式。K=1.31K=1.24K=1.33城市形态紧凑度（K）分析图天津市城市形态紧凑度分析分为两个部分，即居住用地与产业用地。经测算，K（居住）=1.24，K（产业）=1.31，K（综合）=1.33。产业用地紧凑度高于居住紧凑度，目前产业用地更偏向集中。而综合紧凑度明显高于分类用地紧凑度，说明其规划结构仍然不够合理紧凑，也从另一方面说明在环城四区范围内，仅就城市空间结构而言，尚不能实现职住平衡，需要在未来中心城区城镇体系规划或功能布局规划中进行调整。3.2绿地碎形向度与“自然亲和性”碎形向度指标D所显示的三种程度（傅尔曼，1995）绿地碎形向度指标D体现城
8、市地块的曲度，是将该区域内所有斑块的周长和斑块的面积分别取对数相比，再进行加权平均来求得。若碎形向度指标D趋近于1，代表该土地嵌合体的斑块多近似于圆形或方形；若趋近于2，则表示该区的斑块多为不规则或边界复杂度极高的形状，下图即为碎形向度D所显示的三种不同嵌合体碎裂程度。D=0.71D=0.64 现有规划碎形向度分析 方案调整后碎形向度分析根据物理学原理，碎形向度愈高，其乱度也就愈大，能量交换方式愈多，这一系统也就越复杂越稳定。城市由于经过人类改造，斑块往往倾向于低乱度，斑块的边界与形式将愈倾向平滑，其与自然的亲和性也就愈弱。因为城市与自然的接口呈现出许多突出与凹入的模式，这样的一种形式往往意味
9、着人类亲近自然的机会愈大。反之，碎形向度较低的景观，意味着该城市生态系统需持续输入较高能量，以维持其低乱度。天津市环城四区碎形向度分析，着重对具有区域生态价值的生态防护绿地进行分析。由于现状卫星图片难以区分，本次研究将现有规划拼合图内防护绿地（深绿）作为分析对象，并结合其分析对规划方案进行调整。经过测算，现有规划方案碎形向度值为0.64，在防护绿地总面积不变的情况下，加强了在城镇周边地区的生态绿地布局，规划方案调整后碎形向度值调整为0.71。3.3蓝线长度与“亲水性”天津地处九河下梢，区域内部水网众多，在中国北方众多城市中极为独特。对于天津地区独特的水优势，在规划研究中也寻求量化方式加以评估并
10、进行保障，并选取蓝线长度L值来体现研究范围内水网的保护程度。蓝线长度指河道与大型湖面边长之和的一半。同一范围内，较长的蓝线可以保证增加城市的“亲水性”，促进水系生态环境融入城市生态格局。经过计算，环城四区范围内湖面及河道蓝线长度约为176 km，以远远低于现状的247km。现有规划中忽略水体保护，不断侵占水面，尽管各区规划用地方案中在主要通航、泄洪、排污河道的宽度进行了保证，但是对于广大水面缺乏必要的保护，造成蓝线长度迅速萎缩。在生态体系总体结构确定的基础上，研究就蓝线长度这一现象提出结合楔形绿地建设水系生态资源，并形成完整的水系水网格局。现状河道蓝线长度测算图 规划河道蓝线长度测算图3.4生
11、态绩效分析总结经过生态绩效分析，天津中心城区生态结构呈现出一下主要特征：城市综合紧凑度仍然较低，规划结构仍然不够合理紧凑，都市区空间结构应确保城市斑块更加紧密，同时确定城镇用地发展边界，引导城市用地集约发展，保持城市的“可持续性”。都市区生态用地碎形向度指标仍然偏低，为保证城市自然界面稳定与复杂，需在总体规划中确定主要生态结构，并通过强制性规划确定生态绿地在空间范围内的有序分布。河道蓝线长度较少过快，城市特色逐渐丧失，规划中须充分注重对水面的衡量，保证自然水面的丰富性，提高整体城市的“亲水性”。4天津都市区生态体系空间结构根据生态绩效分析，在规划方案研究中着重对中心城区城市紧凑度进行提高，改善
12、原有生态结构，在生态格局确定的基础上，确定“两核五区六组团”的城市空间格局，其中两核为中心城区和滨海城区核心区，五区分别指西青、滨海、海河中游、滨海南北翼辅城区。同时，中心城市形成“三轴、两环、五楔”的生态绿化体系，其中三轴为海河-北运河生态轴、独流减河生态轴、永定河生态轴。两环分别指外环线生态环和城市外围生态环，五楔主要以永定河、北运河、子牙河、南河、新开河为支撑的楔形绿地。2005版总体规划绿地景观规划图 天津中心城区生态发展战略示意图 针对中心城区，提出“环状控制、楔形引导”，构建中心城区外环线和中心都市区外围2个环状生态廊道，控制城市空间无序蔓延。依托主要河湖水系，形成5个楔形廊道，控
13、制城市连片发展，引导外围组团的形成，促进生态体系的构建。同时，结合城市生态廊道，利用良好生态资源，形成6个郊野公园，每个公园规划占地约500公顷。天津市中心城区与环城四区生态结构（方案图） 天津市中心城区与环城四区生态廊道规划（方案图）5总结本文借用景观生态分析方法，以生态体系与城市空间的耦合发展为目标，结合地理信息技术，对天津中心城区市环城地区的生态空间绩效进行了现状、规划、方案调整的对比研究，并通过这一城市区域环境土地管理方法，确定了天津环城地区生态规划主要内容与思路，进而转变生态规划在总体规划层面缺乏强制性管理内容的问题。依据这一思路，在“天津市环城地区总体规划指引”研究中，提出了“两核
14、五区六组团”的城市空间格局，确定了“环状控制、楔形引导”的生态规划思路，实现生态体系与城镇空间的耦合同步建构，为天津市总体规划及近期建设规划的编制提供了研究支持。然而，就在研究进展的同时，我们已陆续得知规划方案所确定的多个楔形绿地，已由各类开发主体进行开发方案的设计。可以想见，在人口、产业、经济都迅速膨胀的阶段，天津都市区蔓延已远远超越常规发展速率，而这种都市建成环境蔓延势必会很快的侵占以上绿地，并进而造成自然环境的恶化和生态格局的崩溃。如何避免城市发展对于生态环境造成“不可回复”的后果，快速推进相关强制性规划的出台，刻不容缓！参考文献1 傅尔曼.土地嵌合体:地景与区域生态学.1995. 2 陈秉钊.城市,紧凑而生态.城市规划学刊J,2008(3):28-31.3 IL麦克哈格, 芮经纬译.设计结合自然M.中国建筑工业出版社,1992.4 肖笃宁,布仁仓等.生态空间理论与景观异质性J.生态学报,1997 (5):453-461.5 吴良镛.人居环境科学导论M.中国建筑工业出版社，2001.7 邬建国.景观生态学:格局、过程、尺度与等级M.高等教育出版社,2000.8 天津市环城地区总体规划指引.2011. 6
