论文部分内容阅读
摘 要：生态性宜居已经成为城市建设的基本条件和终极目标，如何能够综合以往前沿学科的成果的城市规划经验、选择合适的方法，对河北省大规模建设中所面临的中心城市规划和设计过程里出现的生态性宜居问题予以定性与定量双方面的妥善解决，是相关设计活动的重要课题。
Abstract: Ecological livable city has become the basic conditions and the ultimate goal of city-construction, how to combine the previous-subject results and the experience of urban-planning and construction, choosing a suitable method to solve the problems faced in center-city of Hebei large scaled construction in urban-planning and design activities under ecological livable issue from both qualitative and quantitative aspects , is the important topic.
关键词：生态宜居城市中心城市 城市规划
Key word: Ecological Livable CityCenter-cityUrban planning
中图分类号：TU98 文献标识码 A文章编号：
河北省于2008年始提出城市建设“三年大变样”及“三年上水平”之举措，城市建设活动在省内各地如火如荼展开，尤其各个中心城市的建设量之大为史所罕有，城市环境在相对较短的时间内为之一新。大规模建设活动为河北省多层次、全方位的宜居性中心城市建设的诞生提供了一个极为宝贵的良好契机，中心城市的宜居性建设存在较高的投资效率，不仅能够为中心城市自身内部相对较多的人口提供更加优质的经济、社会、生态环境，同时周边地区发生良性影响。其中，生态性宜居评价作为城市宜居评价的首要条件，应作为城市规划设设计策略中的重要课题予以重视和研究。
结合相关技术性学科发展的研究成果与城市规划设计学科所积累的一般性设计经验，可以较为理想地实现或者接近城市宜居性规划理念，而中心城市在生态性宜居方面还存在着一些特殊性，在现今河北的大规模建设中体现出较普遍的特征。
1．“生态足跡”理论的运用
生态性宜居的重要特征为：生态系统在满足对城市的资源供给后自身运作是否健康、与城市经济发展之间是否取得平衡；对此可以用著名的“生态足迹”理论来进行量化判定。生态足迹理论为加拿大生态学家William和其博士生Wacher Nagel 于20世纪90年代初提出，用来对人类生存环境的可持续发展进行测算和评价。生物足迹理论的切入点为：城市居民对生态资源、能源的消耗量和废弃物的数量可以确定；所消耗资源与能源及废弃物的消耗能够折算成为生产和消纳这些资源和废弃物流的生产面积或者生态面积，由此，所谓生态足迹的概念即为：生产一个城市人口所消耗的资源和消纳相应废弃物所需占用的生物生产土地和海洋的面积的总和，计算公式为：
EF=N·ef =N·Σ（aai）=Σ（ci/pi）
其中：
i为消费商品与投入类型；
pi为i中消费产品的平均生产能力；
ci为i种产品的人均消费量；
aai为人均i种交易产品折算的生物生产面积，
N为人口数，EF为总的生态足迹。
理论中另一重要概念为“生态承载力”，即一个城市所能够提供的一个城市人口所消耗的资源和消纳相应废弃物所占用的生物生产土地和海洋的面积的总和，这是一个城市发展的生态警戒线，其计算公式如下：
ec＝aj·rj·yj (j＝1，2，3，… 6)
显而易见，当一个城市或者区域的生态足迹的量化值超过生态承载力的量化值的时候，此城市或者区域的生态系统将出现“生态赤字”，即该城市或区域的生态系统在理论上处于超负荷运行状态，生态系统与城市的经济社会发展出现冲突，需要进行深度调整。例如河北省中心城市之一保定市在三年大变样之前的2007年，人均生态足迹为1.1156hm2；人均生态承载力为 0.6530hm2；减去生物多样性保护面积后，可利用人均生态承载力为0.5746hm2，人均生态赤字为 0.5410hm2，人均生态足迹是人均生态承载力的1.94倍，当时其可持续发展情况已经不容乐观。石家庄市人均生态承载力则由1996年的0.3616hm2/人下降到2006年的0.3227hm2/人,而同期的人均生态足迹从2.4893hm2/人增加到4.690hm2/人，生态足迹和生态赤字水平远超过国内大部分地区的平均水平。
利用生态足迹的量化结果，结合相关生态性宜居城市规划的定性分析，可得出如下结论：
1）将生态足迹的量化计算作为进行城市总体规划前的第一调研对象来应对当前生态急剧恶化的现状，对规划城市或区域的生态足迹、生态承载力、生态赤字的现状作以详细分析，针对生态系统的具体现状，对改善生态环境的相关生物生产土地和海洋面积予以严格保护，在总体规划中列入限建区，并对其中人为的、有可能改变和破坏生态体系运作的活动予以严格禁止（例如因人工养殖而出现的水体富营养化），并将上述内容列入城市总体规划的强制性内容，以此种方法来满足城市生态性宜居性规划的先行条件。而非像过去的城市规划理念一样，仅仅将城市总体规划作为实现经济社会目标的生产生活空间分配，将生态系统置于附属、服从的地位。对于河北省来讲，大规模的建设活动的生态足迹前后对比评价可以为后来的三年上水平的建设活动提供重要参考，对于城市生态性宜居规划的的理念更新和思路调整具有不可替代的示范作用。
2）城市行政体边界的严格分区不意味着生态体系的明确划分，生态系统的影响评价涉及到较广的地理区域，对于某些具备较为突出生态特征的中心城市尤为明显，由此在进行城市生态性宜居规划时应同时考虑中心城市生态性的“自宜居”与“他宜居”双赢格局的实现及评价，不能以邻为壑，宜居了自己、害死了别人。中心城市的生态性宜居规划中生态足迹的评价可以进行多地域范围的综合对比研究，考察其在整个城镇体系中的生态影响作用，而非仅仅以中心城市的行政区域内部一个地理范围进行计算，当然，具体范围的界定和参数选取还待更多的实践来进行总结。
3）仍以河北省大规模建设背景下的中心城市为例，保定市的大规模建设可能在表面看仅仅是城市自身的问题，但由于保定得天独厚的生态条件（白洋淀生态体系、作为生态屏障的西部山体等）使其作为大北京地区的生态系统重要组成部分而无法独善其身，需要进行广义地域评价，尤其保定早在2007年已经出现生态赤字，后续的大规模建设应重点考虑这一生态安全问题。再者，中心城市由于已经具备良好的经济、社会、文化基础，进一步的大规模建设会使中心城市优势地位进一步提高，但是正是由于此种预期反而容易使人们轻视生态安全的问题，无限制发展中心城市，最终使生态赤字长期居高不下，当生态状况一旦恶化至无可挽回，中心城市必然将会走向衰败，如问题进一步严重将导致极大的经济损失并使周边城镇体系趋于瓦解，由此可再次证明“自宜居”与“他宜居”之关联效应的存在。
2．新型能源的使用与影响
提到生态问题，新型清洁能源的使用应是一个重点内容，大量、广泛地使用新型清洁能源是生态性宜居城市的重要特征，能够避免传统能源所带来的污染和用地耗费。新型能源的一个突出代表为即为光伏系统的使用，当这种新型能源系统与城市中的建筑物结合设计、即成为光伏一体化建筑时，建筑将成为能源生产 的载体。一般来讲，新型能源的使用将对使用地区的气候产生影响，例如风能的运用会出现干扰本地的降雨的状况，同理，光伏建筑所组成的城市微气候也会随着光伏系统的采用和性能发生变化，经过初步研究，光伏一体化建筑对城市微气候的改善作用显著。
光伏组件的安装会明显改变建筑外表面的温度，主要是因为光伏组件的自冷却（self-cooling）和通风流道的作用。当传热系数为10W/(m2·K)、AM1.5、效率为0.2条件下，光伏组件处于工作状态时建筑外表面温度下降约10摄氏度， Boer 将这种效应称为自冷却。根据计算，与普通街谷相比，安装光伏组件后屋顶和墙面的最高温度分别下降了 9.4摄氏度和 5.6摄氏度，晚上温度则几乎没有差别，建筑由此在产生清洁能源的同时可以降低建筑自身温度，起到间接调节室内温度的作用。同时，Mills和Sugawara的研究表明城市街谷尺寸（如街谷高宽比、建筑密度）和其它因素的影响（如平流项等）是影响城市冠层空气温度的主要因素。带通风流道的光伏组件明显地改变了城市的表面型热岛。
由上述研究可见得出如下结论：
1）从生态性宜居策略之新型能源广泛使用的角度进行城市规划设计的研究，将突破以往单纯从城市空间和城市形象出发进行考虑的局限，使城市自然环境更加舒适宜人，尤其可以對令人头疼的城市微气候问题（如热岛效应）有着初步的改善效应。在中心城市中尤其如此，由于中心城市相对来讲普遍规模较大，更容易产生城市微气候的失调，而在我国的中心城市在大规模的建设过程中往往为体现城市地位而过于注重“形象工程”“地标建筑”这种城市传媒效应，忽视城市最终实质性环境是否确实宜于人居住，尤其在河北这样的大省，大规模的建设中会在某种程度上忽略生态方面的细节性问题，当然，城市环境的传媒效应亦不容忽视，但是由于生态性宜居的先决性地位，需要城市规划师进行多层次考虑，避免单向思维所导致城市的畸形发展。
2）在河北省大规模建设中，中心城市保定在光伏系统的应用和研究方面取得令人瞩目的成绩，保定电谷锦江国际酒店即为光伏建筑一体化的典型代表。在后续的城市建设中可利用现有的有利资源，进一步积极采用交叉研究的方法，大幅度增加光伏建筑一体化的普及率，并对相应的规划成果进行城市微气候的量化评价，将城市规划中的空间设计、新技术应用和由此所产生的生态宜居效应控制联系起来，由此借助中心城市在技术与文化方面的强势渗透，为未来光伏一体化建筑的普及起到示范作用。
3）如前所述，建筑密度与街谷的高宽比和建筑密度均会影响光伏一体化建筑对城市微气候的影响程度，由此可以在其他条件不变的情况下，以街谷的高宽比和建筑密度为参数，在光伏一体化建筑的城市规划设计过程中进行多方案的量化对比评价，在淘汰不符合城市生态宜居要求的方案后，再结合其他城市的宜居标准进行多重评定。此种规划设计方法在河北省大规模建设中将避免不必要的投资浪费，提高投资效率，较快接近宜居城市建设的终极目标。当然，在获得成熟的定量性规划技术（如计算机模型）之前，经济投资将相对较大，但是从长远来讲，则获益将远远大于投入，尤其对中心城市来讲，其效益直接或者间接地涉及到生态、经济、社会、人文等各个层面。
3. 结语
生态危机已经迫在眉睫，人类首先应重新认知自身在大自然中地位，建立生态观念、开发可持续性生态技术。在此过程中，中心城市城市将扮演重要角色，对其生态性宜居规划策略的研究有着重要的意义，不仅对河北省的大规模建设存在适应性，亦对其他建设活动产生普遍性意义。
参考文献：
[1] 黄媛，夏热冬冷地区基于节能的气候适应性街区城市设计方法论研究，华中科技大学博士学位论文，2010年5月
[2] 田玮，光伏建筑的性能优化及其与城市微气候的相互影响，天津大学博士学位论文，2006年3月
[3] 任彬彬、李建华、卢昀伟，《生态性宜居新举措——建筑表皮与太阳能技术一体化设计刍议》，建筑与设备，2010年1月
本文为河北省科学技术研究与发展计划项目，项目编号：10457231,项目名称：河北省大规模城市建设背景下典型中心城市宜居性规划策略研究。
作者简介
1.任彬彬，天津大学城市规划专业硕士，天津大学博士在读，河北工业大学建筑与艺术设计学院副教授
2.寒梅，天津大学建筑设计及其理论专业硕士，河北工业大学建筑与艺术设计学院讲师
Abstract: Ecological livable city has become the basic conditions and the ultimate goal of city-construction, how to combine the previous-subject results and the experience of urban-planning and construction, choosing a suitable method to solve the problems faced in center-city of Hebei large scaled construction in urban-planning and design activities under ecological livable issue from both qualitative and quantitative aspects , is the important topic.
关键词：生态宜居城市中心城市 城市规划
Key word: Ecological Livable CityCenter-cityUrban planning
中图分类号：TU98 文献标识码 A文章编号：
河北省于2008年始提出城市建设“三年大变样”及“三年上水平”之举措，城市建设活动在省内各地如火如荼展开，尤其各个中心城市的建设量之大为史所罕有，城市环境在相对较短的时间内为之一新。大规模建设活动为河北省多层次、全方位的宜居性中心城市建设的诞生提供了一个极为宝贵的良好契机，中心城市的宜居性建设存在较高的投资效率，不仅能够为中心城市自身内部相对较多的人口提供更加优质的经济、社会、生态环境，同时周边地区发生良性影响。其中，生态性宜居评价作为城市宜居评价的首要条件，应作为城市规划设设计策略中的重要课题予以重视和研究。
结合相关技术性学科发展的研究成果与城市规划设计学科所积累的一般性设计经验，可以较为理想地实现或者接近城市宜居性规划理念，而中心城市在生态性宜居方面还存在着一些特殊性，在现今河北的大规模建设中体现出较普遍的特征。
1．“生态足跡”理论的运用
生态性宜居的重要特征为：生态系统在满足对城市的资源供给后自身运作是否健康、与城市经济发展之间是否取得平衡；对此可以用著名的“生态足迹”理论来进行量化判定。生态足迹理论为加拿大生态学家William和其博士生Wacher Nagel 于20世纪90年代初提出，用来对人类生存环境的可持续发展进行测算和评价。生物足迹理论的切入点为：城市居民对生态资源、能源的消耗量和废弃物的数量可以确定；所消耗资源与能源及废弃物的消耗能够折算成为生产和消纳这些资源和废弃物流的生产面积或者生态面积，由此，所谓生态足迹的概念即为：生产一个城市人口所消耗的资源和消纳相应废弃物所需占用的生物生产土地和海洋的面积的总和，计算公式为：
EF=N·ef =N·Σ（aai）=Σ（ci/pi）
其中：
i为消费商品与投入类型；
pi为i中消费产品的平均生产能力；
ci为i种产品的人均消费量；
aai为人均i种交易产品折算的生物生产面积，
N为人口数，EF为总的生态足迹。
理论中另一重要概念为“生态承载力”，即一个城市所能够提供的一个城市人口所消耗的资源和消纳相应废弃物所占用的生物生产土地和海洋的面积的总和，这是一个城市发展的生态警戒线，其计算公式如下：
ec＝aj·rj·yj (j＝1，2，3，… 6)
显而易见，当一个城市或者区域的生态足迹的量化值超过生态承载力的量化值的时候，此城市或者区域的生态系统将出现“生态赤字”，即该城市或区域的生态系统在理论上处于超负荷运行状态，生态系统与城市的经济社会发展出现冲突，需要进行深度调整。例如河北省中心城市之一保定市在三年大变样之前的2007年，人均生态足迹为1.1156hm2；人均生态承载力为 0.6530hm2；减去生物多样性保护面积后，可利用人均生态承载力为0.5746hm2，人均生态赤字为 0.5410hm2，人均生态足迹是人均生态承载力的1.94倍，当时其可持续发展情况已经不容乐观。石家庄市人均生态承载力则由1996年的0.3616hm2/人下降到2006年的0.3227hm2/人,而同期的人均生态足迹从2.4893hm2/人增加到4.690hm2/人，生态足迹和生态赤字水平远超过国内大部分地区的平均水平。
利用生态足迹的量化结果，结合相关生态性宜居城市规划的定性分析，可得出如下结论：
1）将生态足迹的量化计算作为进行城市总体规划前的第一调研对象来应对当前生态急剧恶化的现状，对规划城市或区域的生态足迹、生态承载力、生态赤字的现状作以详细分析，针对生态系统的具体现状，对改善生态环境的相关生物生产土地和海洋面积予以严格保护，在总体规划中列入限建区，并对其中人为的、有可能改变和破坏生态体系运作的活动予以严格禁止（例如因人工养殖而出现的水体富营养化），并将上述内容列入城市总体规划的强制性内容，以此种方法来满足城市生态性宜居性规划的先行条件。而非像过去的城市规划理念一样，仅仅将城市总体规划作为实现经济社会目标的生产生活空间分配，将生态系统置于附属、服从的地位。对于河北省来讲，大规模的建设活动的生态足迹前后对比评价可以为后来的三年上水平的建设活动提供重要参考，对于城市生态性宜居规划的的理念更新和思路调整具有不可替代的示范作用。
2）城市行政体边界的严格分区不意味着生态体系的明确划分，生态系统的影响评价涉及到较广的地理区域，对于某些具备较为突出生态特征的中心城市尤为明显，由此在进行城市生态性宜居规划时应同时考虑中心城市生态性的“自宜居”与“他宜居”双赢格局的实现及评价，不能以邻为壑，宜居了自己、害死了别人。中心城市的生态性宜居规划中生态足迹的评价可以进行多地域范围的综合对比研究，考察其在整个城镇体系中的生态影响作用，而非仅仅以中心城市的行政区域内部一个地理范围进行计算，当然，具体范围的界定和参数选取还待更多的实践来进行总结。
3）仍以河北省大规模建设背景下的中心城市为例，保定市的大规模建设可能在表面看仅仅是城市自身的问题，但由于保定得天独厚的生态条件（白洋淀生态体系、作为生态屏障的西部山体等）使其作为大北京地区的生态系统重要组成部分而无法独善其身，需要进行广义地域评价，尤其保定早在2007年已经出现生态赤字，后续的大规模建设应重点考虑这一生态安全问题。再者，中心城市由于已经具备良好的经济、社会、文化基础，进一步的大规模建设会使中心城市优势地位进一步提高，但是正是由于此种预期反而容易使人们轻视生态安全的问题，无限制发展中心城市，最终使生态赤字长期居高不下，当生态状况一旦恶化至无可挽回，中心城市必然将会走向衰败，如问题进一步严重将导致极大的经济损失并使周边城镇体系趋于瓦解，由此可再次证明“自宜居”与“他宜居”之关联效应的存在。
2．新型能源的使用与影响
提到生态问题，新型清洁能源的使用应是一个重点内容，大量、广泛地使用新型清洁能源是生态性宜居城市的重要特征，能够避免传统能源所带来的污染和用地耗费。新型能源的一个突出代表为即为光伏系统的使用，当这种新型能源系统与城市中的建筑物结合设计、即成为光伏一体化建筑时，建筑将成为能源生产 的载体。一般来讲，新型能源的使用将对使用地区的气候产生影响，例如风能的运用会出现干扰本地的降雨的状况，同理，光伏建筑所组成的城市微气候也会随着光伏系统的采用和性能发生变化，经过初步研究，光伏一体化建筑对城市微气候的改善作用显著。
光伏组件的安装会明显改变建筑外表面的温度，主要是因为光伏组件的自冷却（self-cooling）和通风流道的作用。当传热系数为10W/(m2·K)、AM1.5、效率为0.2条件下，光伏组件处于工作状态时建筑外表面温度下降约10摄氏度， Boer 将这种效应称为自冷却。根据计算，与普通街谷相比，安装光伏组件后屋顶和墙面的最高温度分别下降了 9.4摄氏度和 5.6摄氏度，晚上温度则几乎没有差别，建筑由此在产生清洁能源的同时可以降低建筑自身温度，起到间接调节室内温度的作用。同时，Mills和Sugawara的研究表明城市街谷尺寸（如街谷高宽比、建筑密度）和其它因素的影响（如平流项等）是影响城市冠层空气温度的主要因素。带通风流道的光伏组件明显地改变了城市的表面型热岛。
由上述研究可见得出如下结论：
1）从生态性宜居策略之新型能源广泛使用的角度进行城市规划设计的研究，将突破以往单纯从城市空间和城市形象出发进行考虑的局限，使城市自然环境更加舒适宜人，尤其可以對令人头疼的城市微气候问题（如热岛效应）有着初步的改善效应。在中心城市中尤其如此，由于中心城市相对来讲普遍规模较大，更容易产生城市微气候的失调，而在我国的中心城市在大规模的建设过程中往往为体现城市地位而过于注重“形象工程”“地标建筑”这种城市传媒效应，忽视城市最终实质性环境是否确实宜于人居住，尤其在河北这样的大省，大规模的建设中会在某种程度上忽略生态方面的细节性问题，当然，城市环境的传媒效应亦不容忽视，但是由于生态性宜居的先决性地位，需要城市规划师进行多层次考虑，避免单向思维所导致城市的畸形发展。
2）在河北省大规模建设中，中心城市保定在光伏系统的应用和研究方面取得令人瞩目的成绩，保定电谷锦江国际酒店即为光伏建筑一体化的典型代表。在后续的城市建设中可利用现有的有利资源，进一步积极采用交叉研究的方法，大幅度增加光伏建筑一体化的普及率，并对相应的规划成果进行城市微气候的量化评价，将城市规划中的空间设计、新技术应用和由此所产生的生态宜居效应控制联系起来，由此借助中心城市在技术与文化方面的强势渗透，为未来光伏一体化建筑的普及起到示范作用。
3）如前所述，建筑密度与街谷的高宽比和建筑密度均会影响光伏一体化建筑对城市微气候的影响程度，由此可以在其他条件不变的情况下，以街谷的高宽比和建筑密度为参数，在光伏一体化建筑的城市规划设计过程中进行多方案的量化对比评价，在淘汰不符合城市生态宜居要求的方案后，再结合其他城市的宜居标准进行多重评定。此种规划设计方法在河北省大规模建设中将避免不必要的投资浪费，提高投资效率，较快接近宜居城市建设的终极目标。当然，在获得成熟的定量性规划技术（如计算机模型）之前，经济投资将相对较大，但是从长远来讲，则获益将远远大于投入，尤其对中心城市来讲，其效益直接或者间接地涉及到生态、经济、社会、人文等各个层面。
3. 结语
生态危机已经迫在眉睫，人类首先应重新认知自身在大自然中地位，建立生态观念、开发可持续性生态技术。在此过程中，中心城市城市将扮演重要角色，对其生态性宜居规划策略的研究有着重要的意义，不仅对河北省的大规模建设存在适应性，亦对其他建设活动产生普遍性意义。
参考文献：
[1] 黄媛，夏热冬冷地区基于节能的气候适应性街区城市设计方法论研究，华中科技大学博士学位论文，2010年5月
[2] 田玮，光伏建筑的性能优化及其与城市微气候的相互影响，天津大学博士学位论文，2006年3月
[3] 任彬彬、李建华、卢昀伟，《生态性宜居新举措——建筑表皮与太阳能技术一体化设计刍议》，建筑与设备，2010年1月
本文为河北省科学技术研究与发展计划项目，项目编号：10457231,项目名称：河北省大规模城市建设背景下典型中心城市宜居性规划策略研究。
作者简介
1.任彬彬，天津大学城市规划专业硕士，天津大学博士在读，河北工业大学建筑与艺术设计学院副教授
2.寒梅，天津大学建筑设计及其理论专业硕士，河北工业大学建筑与艺术设计学院讲师