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 微文:种子计划 | 基于“保护性-补偿性-结构性”框架的城市新区生态安全格局构建——以成都市天府新区为例


摘要: 摘 要生态安全格局作为解决快速城市化带来生态安全问题的有效途径已经成为共识,研究如何在城市新区这类典型快速城市化地区构建生态安全格局具有重要意义。基于城市新区生态系统的特征,本文提出从保护性维度、补偿性维度、结构性维度进行分析,识别高敏感生态区域、网络连通的关键性廊道、区域层面结构性廊道等重要的生态空间,以此构建城市新区生态安全格局。并详细介绍该方法在成都市天府新区规划实践中的应用。......(2020-07-17 14:14:11)| 本站微文频道仅收录微信文章标题与文首300字  |   作者:同济规划TJUPDI

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种子计划 | 基于“保护性-补偿性-结构性”框架的城市新区生态安全格局构建——以成都市天府新区为例





摘 要

生态安全格局作为解决快速城市化带来生态安全问题的有效途径已经成为共识,研究如何在城市新区这类典型快速城市化地区构建生态安全格局具有重要意义。基于城市新区生态系统的特征,本文提出从保护性维度、补偿性维度、结构性维度进行分析,识别高敏感生态区域、网络连通的关键性廊道、区域层面结构性廊道等重要的生态空间,以此构建城市新区生态安全格局。并详细介绍该方法在成都市天府新区规划实践中的应用。


关 键 词

生态安全格局 城市新区 保护性 补偿性 结构性


1

前 言


人类的所有活动都必须依托于所栖息的生态环境,生态系统为人类提供了必不可少的生命维护系统和从事各种活动所必需的最基本的物质资源。人、生物与环境之间生态关系的和谐性伴随着整部人类的发展史。近年来,随着城市高速发展,人口增长、高强度土地开发和不合理土地利用方式使得生态环境恶化,严重威胁城市生态安全。目前中国城镇化已经进入后半程,正在从速度城镇化向深度城镇化、从“灰色”城镇化向“绿色”城镇化转变。如何在巨大的发展压力和较为脆弱的生态条件下,有效地维护和恢复城市生态系统的完整性、健康性,协调城市发展和生态保护之间的矛盾,实现精明发展与精明保护,已成为亟需研究的问题(俞孔坚,2010)。


合理构建生态安全格局作为解决快速城市化带来生态安全问题的有效途径,国内外学者已经开展了大量的研究。Warntz最先提出利用生态过程阻力面构建生态安全格局;Forman等在20世纪80年代系统地总结了景观格局优化的方法;俞孔坚在20世纪90年代末将生态安全格局研究引入国内(黄隆杨,2018)。目前,生态安全格局已经广泛应用于区域生物多样性保护、区域绿地系统空间布局、生态控制线划定、城市增长边界划定等领域(李晓文等,1998;褚俊民等,2019;徐文彬等,2017;周锐等,2014)。总体来看,区域-城市尺度的生态安全格局研究步骤逐渐成熟,基本形成了“生态源地提取-设置阻力面-生态廊道识别”的研究范式。城市片区尺度的生态安全格局构建研究较少,仅厦门、佛山进行了相关探索(苏泳娴等,2013;黄仓平等,2018),但研究中仍采用宏观层面的研究范式,尚缺乏针对中观尺度的生态安全格局构建方法研究。


中观尺度的天府新区作为即将快速城市化地区的一个缩影,如何在即将到来的快速城镇化过程中,以生态安全为目标,协调资源开发利用与保护生态环境之间的矛盾,合理配置土地及其他资源,构建可持续的人地关系是规划需要探讨的核心问题(陈君,2018)。论文从保护性、补偿性、结构性三个维度进行生态网络空间分析与识别,尝试提出基于该框架下生态安全格局的构建方法,并介绍该方法在天府新区规划实践中如何具体应用。


2

城市新区生态安全格局构建框架


2.1

城市新区生态系统特征


(1)具有良好的生态基底条件。城市新区能够扩张的区域通常是原有城乡结合部或者城市近郊区域,这些土地空间原先属于自然或半自然空间,具有良好的生态基底条件。

(2)从自然半自然环境到城市人工环境。城市新区的空间扩展意味着这些区域原有的森林、农田、湿地生态系统面临征用或占用,必然会影响原有生态过程,如流域水文过程、生物迁徙过程等。城市新区生态环境是一个从自然半自然环境逐步转变为城市人工环境的过程。

(3)与原有城市生态系统的“缝与分”。城市新区作为城市的一个组成部分,其建设应以新旧城区生态系统功能整体提升为导向。从城市全局角度出发考虑绿色廊道构建,将旧城生态系统与新区生态系统进行有效衔接。例如:河流廊道、自然通风廊道等。同时,大面积成片连接的城市区域会造成显著的“热岛效应”,新区需要与旧城保持安全距离,防止城市连片式发展,保障城市的可持续发展。(董仁才等,2018)


2.2

江西铜业股票构建城市新区生态安全格局的三个维度


基于上述城市新区的生态系统特征,本文提出从保护性维度、补偿性维度、结构性维度分析并识别重要的生态空间,作为生态安全格局构建的基础。

(1)保护性维度。城市新区的快速城镇化必然会占用部分生态空间,仅能保留最具有生态价值的关键性自然空间。生态敏感程度较高的区域当受到人类不合理活动影响时更易引发生态环境问题,往往对区域生态环境起到决定性作用,因此规划应识别并严格保护生态敏感区域。

(2)补偿性维度。随着城市新区从自然半自然环境向城市人工环境转变,原有的自然生态过程被破坏,保留的生态空间也呈现高度破碎化特征。如何在这个过程中维持原有生态系统的健康和活力程度,是生态安全格局构建的重要目标。规划需要通过连接破碎斑块重新构建生态网络,恢复自然生态过程,补偿因城市开发而损失的部分生态系统功能。

(3)结构性维度。通过预留一定面积的自然/半自然生态空间作为组团间生态隔离带,调控城市空间增长,对城市扩展进行展望性干预,对整个城市的可持续发展具有重要意义。同时,城市新区作为城市的一个子系统,需要将范围内关键位置空间预留为生态空间,与市域其他生态廊道共同构建城市市域生态格局。此外,城市新区内部的一些线性自然要素,如河流等线性空间,可以通过构建蓝绿廊道,加强新旧城区生态系统的结构性配资开户 。

2.3

基于“保护性-补偿性-结构性”框架的城市新区生态安全格局构建方法


结合前文的思考,提出基于“保护性-补偿性-结构性”框架的城市新区生态安全格局构建方法如下:首先从三个维度识别关键生态空间,其中保护性维度是通过敏感性分析识别现状生态系统中的敏感区域;补偿性维度是基于现状生态斑块的廊道构建,通过人工生态廊道等补偿措施,适度改善城市自然生态系统,恢复和激发自然生态要素、过程的活性;结构性维度是对未来城市格局中结构性廊道进行构建,包括对城市空间结构起到限定或连通作用的生态廊道,具有不可替代的空间位置属性。然后将三个维度的分析结果进行叠加,综合识别出保持城市生态系统健康和维护基本生态服务功能的国土空间,构建城市新区国土生态安全格局。(如图1)


图1 基于“保护性-补偿性-结构性”框架的城市新区生态安全格局构建方法


3

天府新区生态安全格局构建实践


3.1

天府新区概况


天府新区位于成都市南部,其核心区面积为485平方公里。作为公园城市首提地,同时也是公园城市示范区,天府新区对城市生态环境建设提出了更高的要求。新区自然生态禀赋优良,以农田、林盘为主要生态基底,东南侧的龙泉山脉森林植被覆盖度高,三条主干河流鹿溪河、锦江、东风渠由东北至西南方向贯穿,支流纵横交织。本次规划基于前文构建的“保护性-补偿性-结构性”框架,从三个维度进行天府新区生态安全格局构建。


3.2

保护性维度--保护生态敏感区域


规划区内现状以农田、林地、村庄为主,自然生态基底条件良好,但面对未来大规模人居环境建设活动仍存在较大的生态安全风险。因此,需要预先识别生态敏感区域,将这些敏感区域优先划定为生态保护空间。天府新区位于丘陵-平原过渡地带,地形变化较大;夏季暴雨集中,易引发洪涝灾害;地处地震断裂带,对城市建设活动具有一定约束性。基于上述特征,在林地、农田、水体、山体等基本生态要素的基础上,增加了坡度、淹没区、地震断裂带及地温反演4个因子。利用GIS空间分析软件,首先对这8个因子进行单要素的生态敏感性分析,并确定其敏感等级和权重,最后采用因子加权求和法对规划区的生态敏感等级进行综合评价(如表1)。评价结果显示,极高和高敏感区域面积占比28.64%,在规划中应执行较为严格的保护;低风险及无风险区域面积占比46.05%,是可开发利用区域;中风险区域面积占比25.31%,可在生态保护和恢复的基础上进行中低强度的开发。(如图2)

表1 生态敏感性评价及权重表

图2 生态敏感性分析

3.3

江西铜业股票补偿性维度--提升网络连通度


随着城市新区内建设区域迅速扩张,大量的生态用地转化为建设用地,土地利用方式的巨大的变化导致生态用地连通性下降、斑块破碎化严重,城市生态网络结构和生态功能将面临较大威胁。生态安全格局理论强调,景观中存在着某些潜在的生态空间格局,它由景观中的某些关键元素、空间位置及其配资开户 共同构成,对维护或控制特定地段的生态过程具有重要意义。因此识别出这些关键斑块和廊道,在城市建设过程中尽量避让生态源地与生态廊道,并通过人工补偿措施对部分廊道进行修复,提升生态网络连通度。规划采用最小费用路径法和重力模型对规划区核心斑块间的连接度进行定量分析,明确要保护及恢复的重要生态廊道,在集中建设区内构建补偿性生态网络。具体规划路径如下(详见图3):

(1)核心斑块识别。首先通过遥感影像识别技术读取现状生态斑块,根据斑块质量进行筛选,将面积大于5公顷的林、绿地,面积大于50公顷的湿地作为备选斑块,并结合其生态区位重要性及受保护情况等选出核心斑块。(2)阻力消费面构建。景观阻力是物种在不同景观单元之间进行迁移的难易程度,所有斑块景观阻力值的空间分布则构成景观阻力消费面。规划通过对不同景观类型进行阻力赋值(如表2),构建出规划区的景观阻力消费面。(3)潜在生态廊道分析。潜在生态廊道的分析基于最小累计阻力模型,即从源到目的地运动过程中所需消耗最小代价的模型。本次规划分别以每个斑块为“源”,其他斑块为“目的地”,计算出该核心斑块与其他斑块间最小费用路径,即潜在生态廊道。将所有核心斑块的潜在生态廊道叠加,得出规划区潜在生态廊道网络。(4)重要廊道提取。潜在生态廊道的重要性主要依据核心斑块与目标之间的相互作用强度。规划通过重力模型公式计算出核心斑块之间的相互作用强度。根据作用强度进行等级划分,分为核心生态廊道、次级生态廊道、一般生态廊道三个层级。与核心斑块共同组成补偿性生态网络,提高规划区范围内生态网络的连通度。重力模型计算公式如下:



其中,Gab是斑块a和b之间相互作用力,Na和Nb分别是两个斑块权重值,Dab是a和b两斑块间潜在廊道阻力的标准化值,Pa为斑块a的阻力值,Sa为斑块a的面积,Lab是斑块a到b之间廊道的累计阻力值,Lmax是研究区内所有廊道阻力的最大值。


图3 补偿性生态网络构建


表2 不同景观类型阻力值表


3.4

江西铜业股票结构性维度--预留区域结构性生态空间


天府新区作为成都市生态系统的子系统,需要参与市域生态格局构建。规划落实了《成都市生态保护总体规划》中市域五大生态楔形绿地之一的双龙生态绿楔,以生态保护为主导功能,兼具提高风速风量、稀释空气污染、降低热岛效应、改善人居环境等重要生态功能。本次规划还依托锦江、鹿溪河、落雁河、柴桑河等河流构建蓝绿生态廊道,与旧城区蓝绿网络融为一体,促进新、旧城生态系统的有效衔接。同时,为防止连片式发展,城市新区与旧城区之间需要一定面积自然空间阻隔。本次规划沿第二绕城高速路两侧各1000米的范围内,形成以森林为主,农田、水体为辅的市域生态环。


对城市空间起到阻隔作用的市域生态环与对城市空间起到连通作用的生态绿楔、蓝绿廊道等共同构成结构性生态网络。(如图4


图4 结构性生态网络构建


3.5

天府新区生态安全格局构建


基于保护维度的分析结果,最大可能地保留生态敏感分析中的高、中高风险等级区域,作为未来城乡建设中的保护性生态空间。基于补偿性维度的分析,规划确定核心斑块,结合城市绿地系统布局核心廊道和次级廊道,形成补偿性生态空间。基于结构性维度的分析,通过规划参与市域生态格局构建的生态绿楔、提升新旧城区连接度蓝绿廊道及保持新旧城区适度分离的生态环,组成结构性生态空间。将上述三个维度的生态空间进行叠加,共同构成规划区实现未来可持续发展所需要保护的重要生态空间,即生态安全格局。(如图5)


图5 天府新区生态安全格局构建


基于生态安全格局,采用先底后图的工作方式,进行用地规划布局,其中生态空间约占规划区总面积的63.6%。滨水绿廊、生物通廊、生态间隔带、城市绿道等纵横交织,形成的生态网络较好地连接了城市周边的大型生态源地和保留的踏脚石斑块,保障了生态系统的健康程度和服务水平。(如图6)


图6 天府新区生态空间布局


4

结 语


本文基于城市新区生态系统特征提出“保护性-补偿性-结构性”框架,保护性维度从保护重要生态空间角度出发,识别高敏感区域,补偿性维度从提升网络连通性角度出发,提取促进空间配资开户 的关键生态廊道,结构性维度从维持区域生态结构角度出发,构建区域层面具有连通或阻隔作用的生态廊道。基于此框架提出城市新区生态安全格局构建方法,并运用于实践案例,证明该方法具有较好的可实施性,以期为未来同类型城市新区生态安全格局构建提供新的思路。


作者介绍

徐进   上海同济城市规划设计研究院有限公司 城市设计研究院研发部 规划师 工程师 景观规划设计硕士研究生 研究方向为生态城市规划














此课题受上海同济城市规划设计研究院有限公司

种子计划科研资助

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种子计划课题申报邮箱:research@tjupdi.com




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