碳平衡导向下的低碳生态城市发展规划策略研究

徐从广，张思敏，章慧明

(1.安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230088；2.安徽省绿色建筑与装配式建造重点实验室，安徽 合肥230088)

0 引言

城市作为人类高度聚集的区域，该区域政治、经济和文化等方面的发展对人类生活质量的提高都起着重要的作用[1]。但目前，由于城市的发展，城市所面临的环境问题日益严重。随着可持续发展战略的实行、科学发展观的推行、生态文明理念的深入人心，低碳生态城市建设应运而生，成为城市是否落实生态文明理念的重要指标。

自低碳理念提出后，低碳生态城市建设如火如荼，这方面研究备受关注。叶祖达在城市规划中引入温室气体排放清单编制原理[2-3]；邱红等从碳足迹的基本原理出发，提出适应于城市规划发展的碳排放评估方法[4]；付斯曼等利用“碳平衡”的理念，初步分析了碳排放与控制性详细规划之间的关系[5]；陈燕飞等对城市总体规划的碳氧平衡进行了研究[6]。综合来看，我国学者开始尝试评估城市碳排放，但如何从城市总体规划层面评估能源结构优化、产业结构调整、生活方式转变等方面提出减排效果。目前，中国尚未形成基于碳平衡目标的低碳生态城市规划设计理论、规划方法、政策体系以及系统的建设技术和实践经验，导致规划理论和手段滞后于经济发展，与低碳城市产业、交通、建筑、基础设施等发展不协调，低碳生态城市缺乏客观评价标准，这些问题亟待解决[7]。本文从城市空间规划的角度出发，探讨低碳生态城市规划的策略与方法，在国土空间规划、土地利用规划、控制性详细规划等不同层次的城市规划编制过程中考虑碳平衡因素，在土地利用、建筑布局、交通路网等方面提出温室气体排放清单框架，旨在建立碳排放、碳汇与低碳生态城市规划之间的关系，将低碳生态理念引入城市规划设计体系中，为城市发展提供明确的低碳量化指标和目标导向，以此为科学技术支撑，可从空间结构、用地形态、功能组织、道路格局、生态绿地等方面探讨新的城市空间规划技术支撑系统[8]。

1 低碳生态城市规划概念

1.1 低碳生态城市——人类社会发展的必然选择

国外将“低碳城市”和“生态城市”分开进行研究，“低碳生态城市”概念是由国内提出的。低碳城市涵盖的范围较广，涉及经济发展模式、生活方式转变、消费理念，注重生活、生产、生态的三体一位。强调在社会、经济、文化等方面降低CO2排放量，城市真正实现可持续发展。低碳生态城市的概念由“生态城市”衍生而来，低碳生态城市主张在生产、生活等方面减少二氧化碳排放量，以“低能耗、低排放、低污染”为主要标志，强调“低碳经济”“低碳社会”，建立人与自然和谐共生的新型城市发展模式[9]。

1.2 低碳生态城市规划内容分类

低碳城市涵盖了经济、社会、环境、文化、空间等多种要素，源于其内涵的丰富性，低碳城市的规划涉及了不同层面的法定与非法定规定，包括总体规划、控制性详细规划、修建性详细规划、国土空间规划以及城市设计等。

国土空间规划是对一定区域国土空间开发保护在空间和时间上作出的安排，包括总体规划、土地利用规划、详细规划和相关专项规划。全国、省以及跨省的区域性国土空间规划的核心任务是关于国土开发与保护的政策性表达，侧重于战略性策略方面。具体将国土空间规划的内容变为现实的手段要依靠公共投资的“设施建设”和面对改变空间使用状态行为的“空间管制”，前者是指以政府为主导下的公共投资为主的基础设施、公共服务设施的建设和生态修复项目(绿色基础设施)，其中多以专题的形式呈现。“空间管制”则是对国土空间的用途等实施统一的管制，政府依照“全域管制”和“开发管制”的规划内容，分别实施对生态用地的用途管制[10]。

控制性详细规划作为战略层面的总体规划与操作层面的修建性详细规划之间衔接部分，通过提取碳平衡模型中与控制性规划相关的控制性要素，为城市制定减排措施提供依据，在城市发展过程中起到重要作用[11]。

2 低碳生态城市规划实践分析与本位思考

2.1 低碳生态城市规划实践以及核心内容分析

低碳生态城市规划建设主要基于经济、环境、空间、文化、社会等多个方面建立生态城市评价指标体系，在城市总体规划中多以专题形式出现，包括用地布局、交通体系、绿地系统、资源与能源等。与低碳生态城市规划实践相关的控制性详细指标体系有交通控制、资源利用、生态环境、土地利用等，是对总体规划的深化。

碳平衡追求低碳生态城市中“碳排放”和“碳汇”的相对平衡，目前碳排放量和碳汇量的计算方法可依据的统计体系有《IPCC 国家温室气体清单指南》《中国国家温室气体清单》《中国省级温室气体清单编制指南》《ICLEI 温室气体排放清单》，碳排放和碳汇的计算公式为：碳排放/碳汇=活动量×能源消费强度×排放系数[12-15]。从城市规划碳排放评估技术方面看，现有碳排放模型测算对象主要是宏观层面的经济部门，主要模型有：情景分析法、FML 模型、城市CA 模型、空间—距离模型、CFD模型、KAYA 恒等式等[3]。

城市规划中如何在空间层面实现低碳目标尚缺乏充分的研究，在此过程中，如何实现城市空间与碳排放之间的挂钩显得尤为重要。

2.2 低碳生态城市规划实践问题

综上分析可知，目前关于低碳生态城市相关的研究仍处于起步阶段，仍有很多根本性问题值得我们去思考。

2.2.1 城市规划中缺少关于碳排放的量化指标

对于解决城市碳排放分布不均衡的问题，以往多从理论实践层面，提出建设低碳生态城市的节能措施等，但是仅依靠供应清洁能源、转变经济发展方式等经济措施不足以遏制二氧化碳的排放量，导致不少生态城市示范区提出的节能减排措施最后多沦为纸上谈兵。

现有城市规划过程中缺少“碳排放”的量化指标，指标体系的系统性需要大大增强。在规划的过程中，“低碳”要有明确的量化要求，要在规划过程中细化低碳目标，要将低碳目标导向与城市发展规划相连接。城市规划应涉及不同层次的法定规划，包括城市分区规划、城市总体规划、城市控制性规划以及城市设计等，因此要革新规划手段，将减排目标纳入不同层次的规划体系中。建设低碳生态城市涵盖城市社会、经济、环境、文化等多方面内容，低碳城市规划亟需从多学科角度出发，融合多学科技术手段，规划体系指标建立中涵盖多方面要素。

2.2.2 实现生态文明是国土空间规划的核心任务

传统碳排放清单主要考虑不同类型能源碳排放对城市碳排放量的影响，对人和土地要素关注不足，导致城市规划过程中制定减排措施存在盲点。目前安徽省总体规划缺少关于低碳方面可操作的具体规划手段，无法为规划部门在制定具体措施中提供可参考的量化目标和手段。亟需从国土空间规划的角度出发，更多的关注“人—地”矛盾，建立“土地利用—碳排放”之间的关联框架，建立可量化的低碳生态城市统计体系，从城市用地源头提出空间减排策略，寻找未来城市低碳可持续的发展模式，将大大加强低碳生态城市规划策略的操作性。因此，国土空间规划师对自然资源的保护，如“双评估”“三线划定”等是这一路径的开端。

3 低碳生态城市的规划本位探索

3.1 低碳城市规划框架与评价指标体系应纳入新编制国土空间规划

基于城市空间规划的思考，碳排放评估板块可划分为新建建筑、既有建筑、交通、工业、道路设计和城市绿色空间等几个方面，将这些板块的碳排放量评估与城市规划建设、节能减排措施相对接，建立系统的城市规划框架与评估指标体系[16]。

作为低碳生态城市规划建设以及评价的主要依据，生态城市规划指标体系可以监测生态城市建设的全过程，科学合理地判断各个低碳生态城市建设的合理性。在当前国土空间规划的背景下，将低碳生态城市规划及指标体系纳入新编制国土空间规划，将极大地推动我国生态城市建设的进程。并提出以下几点设想：一是针对城市总体空间要素，不能仅考虑单因素影响，生态城市的建设评价指标应充分考虑自然与社会、经济之间的相互影响和制约；二是针对刚性指标与不同条件的矛盾，根据生态城市的不同类型，构建符合不同发展条件和功能区位的综合指标体系；三是加强评估指标中的生态足迹量化研究。

根据《全国主体功能区规划》，主体功能区指标主要包括建设用地、可利用水资源、环境容量、生态敏感型、生态重要性、自然灾害、土地利用开发强度、人口GDP 以及人口增长率、城镇化水平、人口流动、工业化水平或产业结构、创新能力、战略选择或区位重要性、交通可达性共十五项内容，其中与可利用水资源、环境容量、生态敏感性、生态重要性、交通可达性八项指标与国土空间适宜性评价指标一脉相承。

3.2 基于“土地要素”的低碳城市规划策略

城市空间规划主要考虑土地要素，其中包括土地用地类型、各类型土地利用面积、混合土地利用状况等，由此建立“土地利用—碳排放”之间的关联框架。混合土地利用包括就业居住比例、土地功能设施、公共设施可达性等方面，单一的土地利用结构会造成碳排放量增加，高密度、土地功能混合和土地紧凑布局能减少车辆行驶距离、减少基础设施的使用、减少电器能耗量。

3.2.1 合理利用土地性质

(1)优化工业用地、商业用地与居民用地之间的用地比例，强调土地的混合利用，提高土地利用率；达到功能布局合理、协调，提高核心区的活力与魅力，使核心区具有生态、经济、社会等多样性的功能。

(2)提倡小地块尺度，提高公共服务设施的可达性。与土地利用相关的控制性指标包括混合功能用地、容积率、土地使用性质等。

(3)通过在核心区控制性详细规划中引入“绿地率、可上人屋面绿化面积及透水地面面积比例”等生态指标，增强城市绿化系统的生态效益，改善生态环境，加强水体涵养来达到对核心区“热岛效应”的控制和调整城市微气候的效果。

(4)在核心区控制性详细规划中增加对地下空间开发利用的控制指标，结合城市重要交通节点和公共空间开发利用多元化的交通、商业、文化、休闲娱乐、人防等地下设施，达到提升城市活力、增强服务功能、改善交通和集约节约用地。

3.2.2 构建公交导向的绿色交通体系

城市交通与土地利用之间存在着强大的互动关系，它们是相互作用、相互影响的。特定用地模式可以导致相应的交通模式，应该根据用地模式选择合适的交通模式，城市的演变是用地与交通一体化的演变发展，必须妥善处理交通与用地之间的关系。

(1)倡导绿色出行方式，引导以“公交+慢行”为主的绿色交通体系

强调城市交通的“绿色性”，即减轻交通拥挤，减少环境污染，促进社会公平，合理利用资源。通过建立维持城市可持续发展的交通体系，以满足人们的交通需求，以最少的社会成本实现最大的交通效率。调整改变交通出行结构，形成大运量快速公交为骨干、常规公交为主体、出租车为补充的多层次、多方式、一体化的公交交通系统，通过方便、快捷、高质量的公交服务，将小汽车出行率控制在合理的范围内，打造“公交+慢行”的绿色交通体系，大运量快速公交方式(轨道+BRT)覆盖主要客流走廊，沿着大运量快速公交线的用地进行高密度开发，促进城市发展轴的行程。

将绿色交通理念融入城市道路交通系统规划优化决策之中，研究城市的开发强度与交通容量和环境容量之间的关系，整合土地利用和道路交通系统，确保交通通达、有序；安全、舒适；低能耗、低污染。

(2)优化站点周边土地利用

以轨道交通和BRT 站点构筑TOD 节点，以TOD 节点为核心形成串珠式发展轴，以TOD 节点带动周边用地发展形成发展带(如表1 所示)。以大运量快速公交建设为契机，对沿线土地的性质、布局和密度等方面做出相应的调整，实现城市土地利用的优化。构建居民居住生活与出行方式紧密结合的现代化都市空间，提高车站核心区的居住和就业人口量，增加城市大运量快速公交线路客流。根据国外经验，大运量快速公交沿线用地开发关键在于两点，即站点的辐射范围和合理确定土地利用性质。合理开发交通，按照轨道交通和BRT 辐射范围，建立区别化开发模式。

表1 核心区TOD开发模式

3.2.3 建立水系和绿地的生态服务单元

坚持以人为本，秉承“低碳+生态+宜居”的发展理念，立足于生态基底和实际需求，尽可能减少对自然资源的破坏，最大限度地发挥现状水系和公园绿地应有的生态服务功能，以“构建功能完善、布局合理的城区景观绿地系统，营造舒适宜人的城市物理环境，满足低碳生态原则下涵养水源、调节城市小气候、保护生物多样性、休闲游憩、固碳良好的综合性多元化功能”为战略发展目标。

运用“斑块—基质—廊道”土地利用控制的生态学原理，最大限度地利用与维护生态基底，构建生态景观格局，增加城市生态空间面积，提高生态空间的生态效能和景观价值，维护生态平衡，实现环境友好的目标。

构建微风通道，结合城市地形、气候条件与发展现状确定城市主风道范围；降低城市噪声，考虑不同区域的声环境要求进行规划。营造舒适宜人的城区物理环境，提高空气质量优良天数和噪声达标区覆盖率。降低城市热岛效应，通过合理的建筑布局和绿化廊道连通，引导自然通风，改善整体热环境。

3.3 基于“控规层面”碳平衡的措施

控制性详细规划是对土地利用规划的进一步深化，不同用地类型中的活动量为城市控制性详细规划指标体系建立提供依据，主要提出不同地块的指标体系，控规层面的绿色生态指标与不同地块产生的活动量直接相关，比如绿色建筑的比例、绿地率等。

3.3.1 降低碳排放措施

碳排放主要来源于一次性建筑能耗、交通碳排放、生活耗能等：一次性建筑能耗主要来源于建筑面积，在控制性规划主要考虑土地利用性质、容积率等；交通碳排放主要来自城市各种小汽车、公交车、机动车等交通的碳排放，在控制性规划中主要考虑交通用地面积、配建停车位等因素；生活碳排放主要来源于居民生活产生的碳排放，在控制性规划中主要考虑居民用地面积、人口密度等因素。综合考虑这些“控规”要素，提出以下措施降低碳排放量：

(1)绿色交通规划

(a)适当提高路网密度水平，特别是主干道和次干道的分布密度，在满足居民绿色出行前提下，提高机动车的总体交通能力和畅通程度。

(b)在核心区的控制性详细规划中增加快速公交(BRT)站点覆盖率。其中快速要结合轨道交通站点、常规公交站点配置，并设置换乘枢纽保证各交通方式之间的顺利衔接。

(c)在控制性详细规划中加入自行车的设置。在自行车设置时要以绿色出行为目的，针对不同用地类型分配不同系数。将自行车与轨道交通、BRT、常规公交等车站结合起来考虑，设置自行车换乘点，加强和公交交通系统的衔接，保证良好的换乘环境。建立步行者—公共交通—自行车—其他交通工具的交通方式，实现交通低碳发展

(d)在核心区控规中加入对非机动车覆盖率的要求。提高非机动车道路网密度，达到鼓励绿色出行的目的。

(2)交通碳排放方面

合理布局交通用地，提倡小尺度街区，扩大街区的路网密度；设立专门的非机动车车道和快速公交车道，倡导非机动车和公共交通出行。适宜的路网密度和街区尺度可以缩短机动车出行距离，减少机动车出行概率，达到降低碳排放的目的。与交通碳排放相关的控制性指标有用地性质、街区长度、街道宽度、步行和自行车路网密度、公共服务设施可达性。

(3)建筑方面

(a)建筑建材方面鼓励使用太阳能、地热能等可再生能源、新型结构体系；推广使用绿色建筑标准，加大验收审查力度；增加绿色建筑比例，提高绿色建筑认证比例，降低单位面积能耗，积极推广绿色建筑示范工程。与建筑碳排放相关的控制性指标有建筑节能率指标、绿地建筑比例等。

(b)为保证城区夏季和冬季良好的通风环境，建筑基本顺应主导风向布置，创造自然的微风通廊，在对主导风向形成遮挡的区域降低建筑密度，缓减热岛效应。在城市设计中要控制建筑形态及布局，避免形成局部风速过大的巷道。

(4)资源利用方面

(a)提高可再生能源利用率；优化能源结构，提高可再生能源贡献率。公共建筑领域应用太阳能屋顶光伏系统，在规划中公共建筑南立面至少30%面积安装太阳能光伏电池板。在立面上，采用半透明非晶硅电池板和不透明非晶硅电池板相结合。

(b)提高水资源利用率，共建规划中考虑雨水调蓄设施配套指标，综合利用雨水、中水等非传统水资源，确保“高质高用、低质低用”，提高非传统水资源利用率以及城镇生活污水集中处理率。开源节流，优化配置水资源，控制城市用水定额，降低万元GDP 用水量。

(c)在公共建筑和高层住宅统一设计安装阳台式太阳能集中供热水系统，18 层及以下居住建筑采用屋顶太阳集中供热水系统。

3.3.2 增加碳汇措施

城市“碳汇”系统主要来源于水域、林地、草地、园地等生态用地。在控制性规划中主要考虑生态用地面积、绿地率等因素，绿色生态城区控规指标主要对城市中各类绿色用地以及建设用地内的大型乔木面积(如图1 所示)。考虑这些“控规”要素，提出以下措施降低碳排放量：

图1 碳平衡中与“控规”相关的要素分析

(1)提高城市中心绿色空间面积，根据规划用地类型分类，提高公共绿色、防护绿地、公园绿地、广场绿地、道路绿地和园林生产绿地面积，提高单位绿地率。为保证市区核心区夏季和冬季良好的通风环境，对主导风向形成遮挡的区域降低建筑密度，提高绿地覆盖率，增加透水地面面积。同时，在城市设计中要控制建筑形态及布局，避免形成局部风速过大的巷道。

(2)建设用地内提高乔木覆盖面积，提高城市建设用地的附属绿地面积，优化城市空间的植物群落结构，提倡乔、林、木相结合。通过在核心区控制性详细规划中引入“人均公园绿地面积、植林地比例”等生态指标，提升植林率，构建以乔木为主的立体植物群落结构，有利于提高单位绿化面积的碳汇能力。

(3)在核心区临近商务中心区的居住用地以及含居住用地的混合用地中注意控制控制噪声源及噪声敏感建筑物的合理布局。对交通噪声影响较大的区域，采用隔离或降噪措施，如低噪声路面、道路声屏障、绿化降噪、限制重载车通行等，减少环境噪声干扰。

(4)强调城市绿色建筑中的立体绿化，在城市建筑中宜进行居室绿化和屋顶绿化，提高城市的生态效益；增加城市周边森林面积，构建绿色生态屏障。通过在核心区控制性详细规划中引入“绿容率、可上人屋面绿化面积及透水地面面积比例”等生态指标，增强城市绿化系统的生态效益，改善生态环境，加强水体涵养来达到对核心区“热岛效应”的控制和调整城市微气候的效果。

4 结论

未来城市发展以低碳发展为目标导向，中国未来城市发展规划意味着多学科与多行业的融合。然而，目前城市规划更多地停留在交通、建筑、能源等方面的技术研究，无直接与“碳排放”与“碳汇”相关的技术指标。故本文以生态城市理念引导城市规划设计，在传统城市规划设计的基础上，结合生态理论，大胆革新城市规划方法，从国土空间规划、土地利用规划、控制性详细规划等空间视角考虑碳平衡因素，制定城市规划框架与评估体系。尝试用碳排放评估方法为城市规划管理提供依据，有利于达到低碳的目标。