ｌ规划师论坛 口广Ｕ ｍ 低碳视角下城市总体规划编制技术应用探讨 ——以武汉市总体规划为例 口 汪 勰 １６趣划师ｐＬ ｎｎ￡Ｒ５ ［摘要］近几年，“低碳城市”已经成为我国各地城市发展的新模式。武汉市城市总体规划运用生态 足迹研究方法、ＧＩ Ｓ评价技术、生态城理论、丁ＯＤ模式、ＣＦＤ模拟等技术方法和研究手段，探索了总 体规划在“低碳城市”建设方面的应用。 ［关键词］低碳城市；总体规划；规划技术；武汉 ［文章编号］１００６—００２２（２０１０）０５－００１６—０５［中图￣－］ＴＵｇ８４．１１［文献标识硼Ｂ １＿ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｓｅｄ ｊｎ Ｍａｓｆｅｒ Ｐｌａｎ ｏｎ Ｌｏｗ－Ｃａｒｂｏｎ Ｖｉｅｗ：Ａ Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｍａｓｔｅｒ Ｐｌａｎ／Ｗａｎｇ Ｘｉｅ 哦ｈＳ删Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．”ｌｏｗ．ｃａｒｂｏｎ ｃｉｔｙ”ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｎｅｗ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｒｏｕｎｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｗｕｈａｎ Ｕｒｂａｎ Ｍａｓｔｅｒ Ｐｌａｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉａｃｌ ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ ｍｅｔｈｏｄｏｌｇｏｙ，ＧＩＳ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ｅｃｏｌｏｇｉａｃｌ ｃｉｙｔ ｔｈｅｏ￣，ＴＯＤ ｍｏｄｅｌ，ＣＦＤ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏｏｌｓ，ｉｎ ｔｈｅ”ｌｏｗ－ ｃａｒｂｏｎ ｃｉｙｔ”ｏｖｅｒａｌｌ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｐｐｌｉａｃｔｉｏｎ． ［Ｋｅｙｗｅｎｄｓ］ｌｏｗ－ａｃｒｂｏｎ ｃｉｙｔ，Ｍａｓｔｅｒ ｐｌａｎ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ １引言 下简称 总体规划 ）编制中，提出了建设“两 型”社会目标，并尝试运用多项规划理论和技 哥本哈根全球气候峰会吸引了世界１００多 术手段，从城镇空间拓展、用地规划布局、土 个国家的元首参加，尽管大会没有取得实质性 地集约利用、道路交通引导、生态框架保护等 突破，但已足够说明世界各国对全球性气候变 城市总体规划层面，打造武汉“低碳城市”空 暖的高度关注，以及对采取有效措施实现节约 间框架。本文重点介绍《总体规划））中为实现 能源、低碳排放的广泛共识。 建设低碳城市目标所运用的几个相关技术，以 全球已进入了城市化时代，数据显示，中 供同行研究和参考。 国城市的能源消耗占总量的８３％，二氧化碳 排放量占总量的７４％，城市人均消耗资源是 低碳视角下城市总体规划的编制技术 农村的３．５倍以上，而且中国的城镇化进程 方法 还在不断加快推进，每年城镇化率提高１个百 分点，城镇人口即将突破５Ｏ％。因此，建设 ２．１运用“生态足迹”研究方法，确定 “低碳城市”成为中国实现节能减排的关键和 低碳城市人口规模 重要载体。 从建设低碳城市角度确定人口规模，目前 ２００８年，批准武汉城市圈为全国建 较适用的方法是运用“生态足迹”分析法。“生 设“资源节约型和环境友好型”社会的试验区。 态足迹”是指生产这些人口所消费的所有资源 作为武汉城市圈的核心城市，武汉市在本轮 和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要 （（武汉市城市总体规划（２００９—２０２０年）》（以 的生物生产总面积（包括陆地和水域）。生态足 迹分析法将地球表面的生物生产性土 地分为化石能源用地、耕地、牧草地、 林地、建筑用地、水域等６大类进行 碳排量。按照要求，生态城镇绿化空 间不低于总面积的４Ｏ％，且其中至少 而到达尽量减少碳排量的目的。 为了科学准确地评价武汉市域的 因子细分为地基承载、高程、园地、林 有５０％是公共的、管理良好的、高质 生态敏感性， 总体规划 将生态评价 核算。计算方法如下： （１）人均生态足迹分量的计算为： 量的绿色开放空间网络。 总体规划 运用了地理信息系统（即ＧＩＳ）技术在 地、水资源分布、湿地分布、水体敏 Ａｉ＝Ｃｉ／Ｙ１＝（Ｐ１十Ｉ卜Ｅ１）／（Ｙ１ ×Ｎ） 定量评价、精确性、时效性以及管理 感性、地震地质灾害、土壤环境、土 信息化方面具有强大的优势，对全市 壤敏感性、水土流失和耕地、矿产资 生态要素的敏感性进行分析，以划定 源及坡度、距离和可达性等１７个因 禁限建区，进行分区管制和保护，从 子，根据环境影响因素的权重关系， 其中， 为消费项目的类型，Ａ１ 为第１种消费项目折算的人均生态足 迹分量（ｈｍ２／人），Ｃ１为第 种消费 项目的人均消费量，Ｙ１为生物生产土 地生产第１种消费项目的世界年均产 量（ｋｇ／ｈｍ ），Ｐ 、Ｉ１、Ｅ１分别为第 种消费项目的年生产量、年进口量 和年出口量，Ｎ为人口数。 （２）人均生态足迹的计算为： Ｅ ｆ＝∑ｅ １＝∑ｒ Ｊ Ａ ＝∑ｒ Ｊ （Ｐ ＋Ｉ１一Ｅ ）／（Ｙｉ×Ｎ） 其中，Ｅｆ为人均生态足迹（ｈｍ２／ 人），ｅ 为人均生态足迹分量，ｒｊ为 均衡因子。 （３）人均生态承载力的计算为： Ｅｃ＝∑ｃｊ＝∑ａｊ×ｒｊ×ｙＪ 其中，Ｅｃ为人均生态承载力（ｈｍ ／ 人），ｃｊ为人均生态承载力分量，ａｊ 为人均生物生产面积，ｒｊ为均衡因 子，ｙｊ为产量因子。 根据北京大学项目组的研究测 算，引入消费调整系数的调整后， ２ＯＯ３年武汉市的消费型生态足迹为 人均０．９ ３１１ ｈｍ２，生态赤字为人均 Ｏ．６ ２３５ ｈｍ （表ｌ，表２）。 按照目前生态压力缓解２５％测 算，规划建议到２Ｏ２Ｏ年武汉市总人 口应控制在１ ２００万人以内，规划实 际采用的人口规模方案为１ １８０万人。 这一方案是所有５个专项研究中控制 得最为严格的，也是确保实现低碳城 市的关键环节。 ２．２基于ＧＩＳ的生态敏感性评价， 划定禁、限建区，减少碳排量 建设“低碳城市”的一个重要内 容就是保护好自然生态资源，以减少 表１武汉市２００３年生态足迹计算结果 人均生态承载力 ０．３４９ ６ 减去生物保护多样性保护面积１ ２％ ０．０４１ ９ 可利用的人均生态承载力 ０．３０７ ６ 人均生态赤字（ｈｍ ／人） ～０．６２３ ５ ２０１ ０年第５期第２６卷１７ 表４武汉市域主要生态因子敏感性评价表 图１武汉市生态敏感性综合评价图 图２武汉市域禁限建分区图 运用ＧＩＳ的空间数据处理功能和模型 胜区的核心区、自然保护区的核心区 分析功能，将各生态评价因子进行叠 及缓 中区，生态绿楔的核心区等，纳 加分析，得出生态敏感性评价的综合 入禁止建设区；将饮用水水源二级保 分析结果（表３，表４）。 护区，蓄滞洪区，风景名胜区的非核 根据生态敏感性评价，武汉市生 心区、生态绿楔的非核心区、森林公 态不敏感区占８．５％、较敏感区占 园、生态公益林区，基本农田保护区， ２７．４％、中敏感区占４４．９％、重敏 地下文物埋藏区等，纳入建设区。 感区占１９．２％（图１）。其中，北部地 这样，禁止建设区、建设区等生 区、中部东西方向以及南部湖泊水网 态控制用地总量占市域面积的８３％， 及滩涂湿地等地区生物多样性极为丰 有效地保护了市域生态资源，从而对 富，是生态功能极强的重度敏感区。 减少碳排量发挥了重要作用（图２）。 总体规划 依据上述结果，将武汉市 域划分为禁止建设区、建设区、 ２．３界定都市发展区和农业生态 适宜建设区、已建区等四类用地。其 区，实现低碳城市建设目标 中，将河道、湖泊、湿地及周边控制 “资源节约”与“环境友好”是中 区，堤防及护堤地，饮用水水源一级 央对武汉城市圈建设“两型”社会试验 保护区，山体及周边控制区，地面塌 区的主要要求。而实现“两型”社会， 陷沉降区、地下矿藏分布区，风景名 也正是“低碳城市”建设的重要目标。 １８趣划师ＰＬ．，Ｒｒｌｒ／ＥＲ５ 从城乡规划的角度分析，“资源 节约”要求充分利用土地和空间资源， 实现城镇的紧凑和集约发展，“环境 友好”要求保护自然环境，实现人、 城镇与大自然的共生。为此， 总体规 划 提出将武汉市域界定为都市发展 区、农业生态区，实行分区建设指导， 都市发展区为城镇建设集中区，实行 资源的充分利用，农业生态区为城镇 建设控制区，实行环境的重点保护。 规划选取了现状发展条件、交通便捷 度、联系紧密度、建设适宜性、配套 经济性、界线完整性等因子，进行赋 值和权重调整分析，最终确定城市外 环高速公路附近为界线，其内为都市 发展区，其外为农业生态区。全市农 业生态区版图面积为５ ２３３ Ｋｍ２，占 市域面积的６３％（表５）。 总体规２１Ｊ＞＞要求，将城镇建设活 动集中在都市发展区内，调整优化用 地功能结构，充分发挥土地资源效益， 适当提高开发建设强度，提高土地复 合利用水平，实行实现聚集发展、节 约土地。在农业生态区内严格控制开 发建设活动，引导和鼓励农村居民点 的适当外迁和归并，使之向生态承载 力大的地带集聚，向交通干线集聚， 向自然条件优越的地区集聚，保护自 然资源和生态环境。 紧凑的都市发展区结构，以及严 格控制的农业生态区，是“双管齐下” 的碳排量的手段。 ２。４基于Ｔ０Ｄ模式，引导城镇 空间组群布局和轴向拓展，构建 低碳交通生活方式 交通工具的碳排放对大气污染已 经超过了工业污染，成为全球最大的 排放源，过去１ ０年间地球二氧化碳排 放量增长了ｌ３％，其中交通工具的碳 排放量的增长却高达２５％。因此，降 低城市碳排放，首先要解决交通带来 的排放，而解决交通问题的根本是构 建科学合理的城镇空间结构，尽量降 低交通的出行。 正处于加速拓展。同时环绕城市建成 区周边是湖泊水系和山体绿化，基于 对自然资源的保护，必须改变武汉传 表明，在城镇化加速发展时期，采取 汉江、盘龙等方向拓展，依托６条城 组团、重点镇，形成东部、东南、南 ２．５采用Ｃ Ｆ Ｏ模拟城市风道， 空间框架 俞孔坚教授认为，应优先考虑自 然系统，若只靠人工系统来调节城市 武汉是一个特大中心城市，而且 镇拓展轴，并整合沿线的新城、新城 构筑利于自然循环的低碳城市 部、西南、西部和北部等６个职住相 对平衡、具有一定性的新城组 统的“圈层”式空间发展模式。经验 群。生态，解决日常生活（包括交通、排水 等），不仅要消耗大量的能源，而且实 让自然系统正常运转，维护自然的完 整性和功能，对于构建低碳城市是非 常重要的。 武汉是中国传统的“四大火炉”， “双快一轨”的复合交通走廊中， 速交通服务，骨架性主干路提供中长 以公共交通（包括轨道交通、ＢＲＴ等） 引导城镇发展（即ＴＯＯ），对建立“低 高／快速路提供长距离、点到点的快 际上是牺牲了自然本身的服务系统。 距离、面到面的交ｉ醐艮务。这种以ＴＯＤ 模式主导的“圈层＋轴向” 的生态 化、集约型城镇空间拓展格局，既减 碳城市”的交通发展模式非常有效。 哥本哈根、库里蒂巴、波哥大等世界 著名的“低碳城市”对此都进行了相 关探索和实践。 少居民日常的通勤出行和钟摆式的 交通生成，又易于在主城与组群、组 组群内部也能保证居住组团与产业 中心城区人口密度偏高，局部地段超 （《总体规划 根据ＴＯＤ模式，在 快速路、１３条骨架性主干路、７条轨 道交通线组成的“双快一轨”的复合 交通走廊（图３），引导城镇空间由主 过了１Ｏ万人／Ｋｍ２，而人均公园绿地不 足９ ｍ２，人均生态赤字Ｏ．６８ ｈｍ２／人， 城市的热岛效应问题非常突出，２００３年 夏曾创下持续１８天最高气温≥３５℃， 整个夏季≥３５℃日数达３３天的记录。 武汉都市区内组织了６条由１８条高／ 群之间组织聚合型公共走廊，同时在 组团之间通过步行、骑车、公交等便 捷联系，有利于整个城市的低碳、高 效运营。 城区向９１、沿阳逻、豹溉、纸坊、常福、 根据郑思齐等人的调研，中国居民用 表５武汉市都市区与生态区界定指标体系 图３武汉市综合交通走廊结构图 图４武汉市夏季主导风向温度图 图５武汉市冬季主导风向温度图 ２０１ ０年第５期第２６卷１９ 图６都市区空间结构图 图７都市区功能组团结构图 图８都市区用地规划图 电和冬季供暖是生活碳排放中的两个 基于以上分析， 总体规划 提出 给予的评价是，从低碳角度对城市规 最大组成部分，分别占到总量的３９％ 以长江、汉江为轴，组织了６个大型 划进行了探索，利用先进的科技手段， 和４３％。武汉夏季超常时间的降温， 风景区、５个国家级和省级湿地自然 通过建立绿色基础设施和交通之间的 也导致了大量的生活碳排放。因此， 保护区、６个城市森林公园、７大郊野 联系，对微气候学这个既是地方的又 如何利用自然循环破解热岛效应，将 公园以及系列湖泊水域、山体绿地、生 是全球的可持续发展问题，进行从城 是武汉建设“低碳城市”的重点考虑 态农田等生态要素，沿道观河一大东 市规划和设计角度的解剖，并提出了 问题。 湖、木兰山一武湖、府河、长河一后 以可持续发展为目标的战略，符 总体规划 引进了计算流体力学 官湖、鲁湖一青菱湖、梁子湖一汤逊 合人类聚居形态发展的先进理念。ｎ （ＣＦＤ）技术，对城市风道和生态框架 湖方向，构建了大东湖、武湖、府河、 进行研究。ＣＦＤ技术是近代发展起来 后官湖、青菱湖、汤逊湖等６片放射 （《武汉城市总体规划（２００９—２０２０ 的一种有效的流体运动模拟技术，它 状生态绿楔，形成贯通城市内外、延 年）》获得国际城市与区域规划师学会 通过把描述流体运动的Ｎ－Ｓ方程组离 伸到主城内部的多向生态廊道、城市 （ＩＳＯＣＡＲＰ）颁布的“全球杰出贡献奖”） 散化，再借助计算机强大数值运算能 风道和冷桥（图６～图８）。同时，规划 力求解出流体运动。规划运用ＣＦＤ方 还保护和利用府河、倒水、举水、滠 ［参弩艾胡 法构建数字模型，计算武汉市主要风 水、通顺河、金水、沙河等水系，串 ［１］武汉市城市规划设计研究院．武汉市城 向的发生概率，从冬、夏主导风向分 连市域主要湖泊，形成黄陂一新洲片、 市总体规划（２００９—２Ｏ２Ｏ年）［Ｚ］．２００９． ［２］郑思齐．“低碳生活”的城市比较［Ｎ］．２１ 析研究武汉周边主要湿地对武汉城区 汉口一东西湖片、汉阳一蔡甸片、武 世纪经济报道．２０１０一卜１１． 的影响（图４，图５）。研究发现，在穿 昌一江夏片等４大连通水系，并与长 ［３］北京大学城市与区域规划系．武汉市人口 越城市的长江和汉水区域，温度明显 江、汉江有机联系，形成覆盖全市的 规模预测及人口构成分析［Ｚ］．２００５． 低于其他区域，而且风速较大，对其 水系网络。由此， 总体规划》构筑起 ［４］北京大学深圳研究生院．武汉市生态环 周围的热环境影响较大。因此，长江、 符合自然系统需求的低碳城市生态保 境容量分析与生态城市建设研究［ｚ－Ｉ．２００５． ［５］华中科技大学．武汉城市气候改善与宜 汉水可以作为天然的通风道，对其周 护框架。 居环境优化研究［Ｚ］．２００５． 边热环境进行调节。在城市周边区域， ［６］武汉市城市规划设计研究院．武汉都市发 由于受到湖泊的影响，其周围温度相 ８结语 展区的范围界定研究［Ｚ］．２００９． 对较低，空气流动顺畅，有利于改善 空气质量，能有效的改变周围的热环 本轮规划从城市总体规划层面， ［作者简介］ 境。因此，可考虑将湖泊与城市中的 借用了相关领域的技术方法和研究手 汪勰，高级规划师，华中科技大学经济学 院研究生，武汉市城市规划设计研究院总体 绿地通过城市道路连接起来，形成生 段，为中国特大城市解决经济发展与 规划所所长。 态通道，增大城市中的通风，达到降 生态保护的困境，进行了有益尝试。国 低城市温度的目的。 际城市与区域规划师学会（ＩＳＯＣＡＲＰ） ［收稿日期］２０１ Ｏ－０４－０３ ｔ ２０规划晒ＰＬ，ＲｎｎＥＲ５
