走向生态岛大连獐子岛生态规划

栗德祥 邹涛 王富平 黄一翔 雷李蔚／Li Dexiang, Zou Tao, Wang Fuping, Huang Yixiang, Lei Liwei

獐子岛城市设计总图

1 项目概况

大连市长海县的獐子岛镇远离陆地，素有“黄海明珠”之美称，是著名的海珍品原产地。其4个有居民岛屿总面积14.95km2，现状人口近2万。獐子岛镇自然资源独特，镇域经济发展态势良好，但其远离陆地的地理特征也造成资源环境压力的凸显。当前，獐子岛正面临能源、淡水资源、土地资源和环境污染等诸多发展资源的挑战。

“走向生态岛——大连獐子岛生态规划项目”是一个高度综合的城镇可持续发展规划项目，该项目在大连市长海县獐子岛镇政府和美国能源基金会共同资助下，在境内外8个合作单位的通力配合下历时1年多完成。项目在“协同规划模型（MoSP）”（邹涛等，2009a）的总体理论性指导下共完成10个专题报告，包括现状、政策、目标、模式、指标、教育、景观生态、用地、城市设计，涵盖社会、经济、环境、建设等各方面（图1）。

2 生态岛建设目标的定性分析与定量分析

世界各地提出建设“生态岛”目标的岛屿不在少数，而设定符合獐子岛自身情况的建设目标则是展开有关研究的重要前提。我们首先通过对包括周边岛屿乡镇、全球范围内的“生态岛”、“生态城”、“生态住区”典型案例以及全球及国内“旅游岛”案例的横向比较，定性分析獐子岛的优势、劣势、挑战与机遇，意在做到“知己知彼”。分析结论认为，与其它案例比较，獐子岛面临的可持续发展压力处于极高水平，主要问题是远离陆地交通不便、资源条件苛刻、人口密度过高、经济发展水平尚难以支持大规模的环保更新改造。面对这些严酷挑战，研究提出建设零污染海岛、零碳海岛、低生态足迹海岛、示范海岛、财富海岛、健康海岛、和谐海岛等七大“生态岛愿景”，并结合当地经济产业结构、旅游资源水平以及社会调查问卷分析等因素，提出以建设“可持续发展关键技术与系统集成示范区”为核心的综合可持续发展战略。

关于建设生态岛目标的定量评价指标分别是生态足迹（Ecological Footprint）和碳足迹（Carbon Footprint）。据各类统计数据综合测算，2007年獐子岛人均生态足迹为2.15ghm2，但人均生态承载力却仅为0.17ghm2，其承载能力仅为生态足迹的1/12，处于严重的生态过载（over shoot）状态。化石能源的大量消费即“高碳发展模式”是造成生态过载的主要直接原因，人口过载则是深层原因。以美国林业组织CITYgreen软件测算，尽管海岛森林覆盖率高达近7成，但2007年海岛各类林木仅可吸收当年内全镇化石能源碳足迹的1.1%（邹涛等，2009b）。可见本地的低碳发展，还是应以可再生能源的开发利用和促进节能为主要手段。而如果獐子岛能依照本次生态规划设定的发展路线，通过强化可再生能源开发利用、推进可持续水资源供给与中水循环利用、实现固废与污水合理处理并从中提取能量、开发生态农业园等多种措施推进可持续发展战略，则2020年獐子岛的人均生态足迹为1.46ghm2，比2007年降低32%。而碳排放则可从2007年的7.4万t/a最高降至3.96万t/a，从而在确保经济快速发展的同时缓解海岛生态过载状态，提高海岛发展的生态安全性和系统弹性，促使海岛能向“低生态足迹”、“低碳足迹”的可持续发展目标迈出重要一步。

3 獐子岛“循环型低碳发展模式”规划

3.1 “循环型低碳发展模式”概念的提出

传统发展模式单向、线性的过程造成不可持续发展的恶性循环，循环型发展模式则是对传统线性经济发展模式的批判，其目标是要实现多回路、非线性的“循环——协同——平衡”发展过程，形成良性循环的可持续发展模式。不过，一直以来“循环”概念倾向于探讨常规物质层面的事物，却忽略了现代社会的重要推动因素——碳基能源。这就使通常语境下的“循环经济”概念存在“缺陷”，因而今天又出现了“低碳经济”的概念。

图1 獐子岛生态规划项目的总体研究框架

在此我们应该注意到，一般语境下的“循环”与“低碳”是两个可“和”而不同的概念。循环模式不一定以“低碳”为条件，何况为了实现物质产品的循环利用往往需要投入更多的能源以实现废弃物理化性状改变，如不能以非碳基能源运转则会形成不可持续的“高碳循环模式”。反之，低碳模式也未必有“循环”概念。如果地区能源大部分实现低碳化，则即便不谈固体废渣或污水等的循环再利用也可算是低碳发展，但这将继续考验地方的环境容量及可持续发展能力，即形成不可持续的“低碳非循环模式”。

可见，我们应将上述概念从系统模式层面予以统合，结合为“循环型低碳发展模式”（Recycling Low-Carbon Development Model,RLCDM, 图2）。尽管实际上“循环”与“低碳”概念存在相互制约性——“循环”意味着更高的系统内能量使用密度，而“低碳”总体而言又意味着能源供应密度的降低。从而使我们需要在耗能增加与能源减少之间寻找动态平衡。也就是说，要形成这两个概念的相互制约、互相平衡，这样我们才能在矛盾统一中找到最合理的可持续途径（栗德祥等，2009）。

3.2 獐子岛“循环型低碳发展模式”总体规划

“循环型低碳发展模式”是比传统发展模式更复杂的系统化发展模式。各子系统间的联系纷繁复杂。为了有序掌握其中的信息，我们将“循环型低碳发展模式”划分为三个“低碳—循环”链条，进而在三者之间再度建立联系。

其一是“低碳的能源循环链”。可持续能源系统不仅是低碳概念的直接体现，还需要有循环概念支持。森林碳汇是一种能源的循环再生过程，而来自有机垃圾的能源提取利用，也是可再生能源中的重要循环链之一。余热利用与热回收、建筑保温等都是充分使用能源，减少供能压力的重要方法。

其二是“低碳的水循环链”。建立水系统循环是实现资源最大化利用的必然选择，污水得到处理和回用，一些常被视为无用或有害的水，如雨水、洪水则应通过水流疏导充分实现截流利用。应尽量利用天然降雨形成的可持续水资源，避免使用高能耗、高排碳设备制备饮用水。而污水处理底泥应尽量再资源化，与其他有机垃圾一起生产生物质能源。

图2 “循环型低碳发展模式”是探索可持续发展之路的必然选择

其三是“低碳的物资循环链”。实现物资利用最大化、垃圾排放最小化，既要关注垃圾处理回用，又应引导人们将未能充分利用的物资投入二手市场交易。不仅如此，物资系统也必须建立低碳概念，应尽量避免使用高能耗、高排碳的垃圾处理方式，应尽量将有机垃圾结合污水底泥用于生产生物质能源。

以上简述已经表述，三个主要“低碳—循环”链通过从有机垃圾、污水污泥中提取能源，建立更大的“低碳—循环”链，从而建立一个多层嵌套的“循环型低碳发展模式”。其中还特别需要长期摸索多技术系统协同运行方法，并深入研究旨在降低系统脆性风险的系统弹性问题。

3.3 专项规划简介

上述“低碳—循环”链条多层嵌套的“循环型低碳发展模式”是通过具体的专项规划逐个落实在具体技术层面的。其中包括了可再生能源电力规划、住宅能耗模拟与节能改造规划、绿色公共交通系统规划、可持续水环境规划、固体废弃物绿色管理规划、生态农业园规划，以及基于成本效益分析的低碳发展路径综合规划。

3.3.1 可再生能源电力规划

“低碳的能源循环链”的重要“开源”环节是开发低碳电力。

獐子岛风能资源良好，因而项目规划了一个与陆地电网相连的大型风电场。一期规划安装12台单机容量750kW风机，可满足当前用电负荷；二期安装18台900kW或以上风机；全部30台风机累计年发电量4536万kWh以上，不仅满足本地用电需求，还有可能向岛外提供电力，实现碳减排1.46万t/a。依据地理信息数据分析结论，在条件合适的地方规划建设太阳能集热供暖系统、分布式光伏发电系统、分布式风力发电系统，改造太阳能路灯，新建太阳能庭院灯、风光互补路灯等，将可使獐子岛的碳减排效益几乎翻倍，使獐子岛完全向能源生产型岛屿转变，成为像丹麦珊姆索岛那样的“零碳”乃至“负碳”岛。

能源价格持续走高的总体趋势下，可再生能源的生产将可成为海珍品产业外的重要经济收入来源，换言之，确保了地方发展的强劲驱动力和可持续性。

3.3.2 住宅能耗模拟与节能改造规划

“低碳的能源循环链”的一个重要的“节流”策略是住宅节能的改造。

獐子岛现有各类住宅建筑2 530座，总建筑面积37万m2。单层住宅建造年代较早、技术落后、体型系数大，采暖能耗问题突出；双层与多层住宅与北方同类住宅相比能耗量也较大。

我们以国家《民用建筑节能设计标准》中的住宅采暖节能标准为参照，通过ECOTECT软件模拟分析住宅现状及适宜节能措施下的采暖能耗变化，分析围护结构节能对住宅采暖的影响。进而通过一些低投资的、可行的节能技术措施组合形成两种深度的节能改造方案，分别运用到三类住宅中。其中，仅涉及建筑外墙保温的“基础节能改造”，可实现节省采暖煤、电80%以上，以当前能源价格计算仅用2.5～4年即可回收投资；而除外墙保温外还新增太阳能集热器和小型风机作为采暖的“综合节能改造”，则住户可不必再使用煤、电采暖，且仅需4.5～6.7 年可回收投资。考虑能源价格上升和国家扶持政策因素则投资回收期将更短。獐子岛居民将能省去大量的外部能源消费，而本地生产的能源将可更多的向外输出进一步增加可再生能源的销售量和利润。

此外，项目还设计了新建多层住宅的综合节能措施，更有利于实现综合节能、跨季蓄能、余热利用等目标。通过应用GIS系统规划并统计改造类型和面积，更可方便指导未来技术策略的具体落实步骤。

住宅节能改造措施最终减排效益可达4.32万t，减排贡献量十分可观。

3.4 绿色公共交通系统规划

可持续的交通系统也是建立“低碳的能源循环链”的重要方面。

问卷显示獐子岛居民普遍期望建立公交系统。通过OD问卷分析，规划设定三个公交路线方案进行优选，并以三种不同交通限行愿景计算预测公交客流和相应配车方案，最终选择最接近当前实际条件的方案和愿景。

图3 獐子岛低碳发展路径综合规划

图4 生态岛建设指标体系构成图

图5 獐子岛土地生态适宜性分析图

实现低碳的可持续交通，离不开清洁能源交通工具。方案根据当前最新的国家补贴政策在8m和10m车型的改装电动公交车之间进行比较，初步认为若能获得政策性补贴，10m车型较8m略有综合优势。但与普通车型相比，电动车辆初始投资至少需翻倍，尚不具备成本优势。然而由于预计未来燃油价格仍将走高。规划认为待时机成熟，清洁能源电动车的运行成本将相对下降，獐子岛仍应择机建立可持续交通体系，从而充分实现可持续发展目标。

3.5 可持续水环境规划

由于水库供水从水量到水质都不能满足发展需求，獐子岛已经建立小型海水淡化厂。据以往规划，獐子岛未来供水将高度依赖高能耗的小型海水淡化设备，这将比水库供水昂贵4倍以上，无论从经济成本或碳减排的角度看都极不合理。

为更充分利用可持续水资源，我们应用GIS估算因自然降水形成的水库水、水井水、屋檐截水等可持续水资源量；根据獐子岛实际发展水平、用水情况和分质供水目标，重新预测未来发展需水指标；再通过设定现状水库清淤，强化截流、扩建新建水库，提高井水供水、屋檐截水供水量、分质供水等措施策略，确定未来各类供水水量。

研究结论认为，排除了海水淡化的可持续水资源对獐子岛而言基本足够，但这也要建立在规划中有关措施能得到有效落实的基础之上。如果措施滞后或存在供水水质问题，那么獐子岛仍需要小型海水淡化设备作为备用补充。总体而言，只要可持续水资源利用措施得利，则未来10年不必新添海水淡化设备。而充分开发可持续水资源的投资与运营成本，则比海水淡化节省若干倍。

另外规划还就排水体制、污水处理厂选址、处理工艺以及新建社区的中水收集与处理方案提出了具体措施建议。

图6 獐子岛景观生态廊道构成分析

图7 獐子岛城镇用地规划调整图

图8 城镇建筑可持续技术系统集成示意图

3.6 固体废弃物绿色管理规划

固体废弃物的管理是建立“低碳的物资循环链”的一个基础环节，同时还涉及了跨越各循环系统的综合技术策略，因而是最可体现多系统协同效应的部分。

当前，獐子岛面临现状垃圾场容量逼近极限，工业贝壳垃圾难以处理，建筑垃圾无处堆放等棘手问题。以往规划提出的垃圾焚烧减量策略在每日20t的处理量条件下不经济且耗能很高。

规划首先提出垃圾分类减量策略。生活垃圾可分为有机垃圾、可回收类和其他类。其中，可回收垃圾经过废品回收站进行回收利用；有机垃圾进入二次分选系统，分选残渣进入后续处理系统，与污水厂剩余污泥一起进入有机垃圾资源化处理中心；剩余垃圾进入填埋场进行最终处置。据预测，可用于提取能源的有机垃圾约占生活垃圾近一半，可回收类占1/3，而最后必须填埋的垃圾仅为原来的20%左右。为此，规划提出了一个将垃圾分类、有机垃圾资源化和垃圾填埋结合的环境园项目，是垃圾减量化、资源化的重要节点。

3.7 生态农业园用地规划

食物本地化则是降低生态足迹、碳足迹的一种策略。据上位规划，未来的褡裢岛将建立生态农业园，成为獐子岛的本地食品供应基地。

规划重新调整褡裢岛的土地空间格局，形成“两轴—五区—多点”的产业用地布局模式，通过“农业园生产观光轴”和“滨海旅游体验轴”，将高科技农业展示观光园 、休闲式农业生产体验园、生态农业科技培训园、两个生态农业生产区以及多处文化、展示、体验点串联起来。

据测算，褡裢岛生态农业园可满足当前獐子岛镇90%的蔬菜消费需求。而如果獐子岛从外部运入蔬菜的水平不变，则加上褡裢岛生产的蔬菜，獐子岛人就可以达到健康膳食的标准。考虑岛上居民部分在自家院落生产蔬菜，獐子岛可实现蔬菜自给自足。生态农业园的建设将大量促进本地就业，长期而言也将使蔬菜价格下降，是可利民惠民的重要工程。

生态农业园与獐子岛之间形成了一个明确的循环链，食物以及后续的有机垃圾可都得到充分利用。

3.8 低碳发展路径综合规划

以上各个子系统都遵循和体现了“循环”和“低碳”原则。为此，我们又针对低碳发展目标和行动策略进行了具体的研究讨论。

首先是明确概念：若以传统“高碳”发展模式下城市碳排放水平为基准，以“零碳”城市为理想目标，城市的低碳发展可以划分为：低碳、超低碳、微碳和零碳这四个发展阶段。

规划中涉及的低碳目标技术包括建筑保温改造技术、太阳能采暖技术、小型风电辅助采暖技术、大型风电技术、电动公交技术、有机垃圾资源化技术、分布式光电和风电技术、可持续水资源利用技术等。我们根据这些低碳技术在单位投资下的CO2减排效益差异划出三种类型。低成本技术类型涉及的都是绿色建筑技术，投资省、效果好，适合于起步阶段；中等成本技术涉及大型风电、电动公交、有机垃圾发电等；而高成本技术则主要涉及分布式光电、分布式风电技术内容。规划通过技术组合确定了三种情景，即低碳情景、超低碳情景、微碳情景，并对有关投入的成本效益问题进行总体分析。低碳目标方面，最理想的情况是到2020年比传统发展模式减排71%，达到11万t/a，比2007年减少近50%。若投资受限则至少应可比传统发展模式减排23%（图3）。

4 生态岛建设指标体系简介

为了更好的帮助地方政府展开具体建设管理，规划还制定了生态岛建设指标体系。该指标体系包括总体建设指标与分项建设指标。前者从宏观层面对生态城市建设总体框架、目标、思路进行解释，包括环境、社会及经济三部分，并将低碳、低排放、低生态足迹、生态住区及绿色建筑等相关指标提取单独列项，以便官员、部门和群众的认识及沟通；后者从操作层面提出建设及运营管理目标，包括了城市空间环境、能源、交通、水资源、环境管理、住区及建筑等六个子系统，全面涵盖獐子岛镇可持续发展建设的各个方面（图4）。

5 景观空间生态规划和基于GIS的用地规划简介

GIS技术的应用为用地生态规划提供了重要技术支撑。项目针对用地进行了综合多种相关用地因素的土地生态适宜性分析（图5），并以地形数据进一步计算形成山脊生态廊道、冲沟生态廊道和道路廊道的综合廊道模式（图6），并与用地适宜性分析结合形成景观空间生态规划的主要成果，作为城镇用地规划调整的依据。

城镇用地规划则利用GIS得到精确绘制。结合GIS强大的统计功能，依据“循环型低碳发展模式”的要求和“低碳发展综合路径”设定的目标，确定用地层面的各类建设指标和可持续发展相关控制指标（图7）。上述规划工作可为下一阶段完成城市设计工作、实现城镇建筑可持续技术系统集成做好初步准备（图8）。

结语

“走向生态岛”獐子岛生态规划项目是一次从规划层面讨论可持续发展目标下建立城市多系统综合协同运作机制的尝试。项目通过全面调查和研究分析，提出适应本地条件的可持续发展目标，并强调通过建立“循环型低碳发展模式”，在完整的城镇系统中探索目标一致、经济可行的全面技术路径。

作为一个存在独立边界的岛屿小镇，獐子岛为城镇可持续发展综合模式的研究提供了一个很好的基准案例。我们希望该研究能为高速城市化进程中我国城镇的可持续发展规划研究抛砖引玉，权为不当之参考。

[1] 栗德祥,邹涛,王富平,黄一翔,雷李蔚.循环型低碳发展模式规划的探索与实践——以大连獐子岛生态规划项目为例[C]//中国可持续发展研究会.2009中国可持续发展论坛暨中国可持续发展研究会学术年会论文集(上册).北京,2009.

[2 ]邹涛,栗德祥.探索面向未来的协同规划模型——以獐子岛生态规划项目为例[J].城市发展研究,2009a,(S1):10~13.

[3] 邹涛,黄一翔,周正楠,栗德祥.生态城市建设与城市森林的综合生态价值评估[J].建筑学报,2009b,(2).