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【 【生态规划】生态城市规划方法启示下的海绵城市规划工具建立 | 上海城市规划 】

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【生态规划】生态城市规划方法启示下的海绵城市规划工具建立 | 上海城市规划

【生态规划】生态城市规划方法启示下的海绵城市规划工具建立 | 上海城市规划
赵宏宇 解文龙 等 上海城市规划杂志


本文以长春为例,从多层筛选的视角探索基于敏感性和适宜度分析的海绵型场地选址研究方法。以TOPMODEL模型为核心进行水文敏感性的指数化计算,划定水文敏感区和水文低敏感区;选定人口密度、空间整合度和城市蓝绿系统3个适宜度评价影响因子,并基于GIS的多因子加权分析法进行海绵型场地适宜度评价,将建设区域分为最适宜、较适宜等5类用地;最后将敏感性与适宜度分析进行叠加,选取具有最高敏感性和最高、较高适宜度的区域为海绵型场地选址区。以安全、社会、经济、生态等多价值提升为目标构建可视化的海绵型场地选址研究方法,为海绵城市在城市规划层面的实现提供了新思维。


 1基于敏感性和适宜度分析的海绵型场地选址研究框架构建

1.1  基于生态敏感性和生态适宜度分析的生态城市规划研究框架提炼

针对生态城市规划的敏感性分析,需要通过探讨生态敏感性分析因子、分析方法和指标体系的构建等,划定城市发展中最敏感区、次敏感区、弱敏感区和不敏感区。该分析可反映区域发生生态环境问题的难易程度,即敏感性高的地域在进行开发时需提升保护力度,降低开发强度。用地适宜度分析的评议区域为敏感性分析结果中的次敏感区及弱敏感区,并针对某类特定用途划分适宜度等级。

1.2  基于灾害危险性和用地适宜度分析的建设用地规划研究框架提炼

由于自然灾害的种类繁多,本文以地质灾害中基于危险性区划和适宜度分析的研究方法为例进行研究方法与工作程序的提炼。地质灾害危险性区划着重从自然灾害角度出发,基于危险性指标划定高危险区、较高危险区、中等危险区、较低危险区和低危险区,用地适宜度分析的评议区域为城乡建设用地的低危险区及较低危险区,生成城乡建设用地的适宜度分布图。

1.3  多层筛选视角下的海绵型场地选址研究框架构建

针对海绵型场地的选址研究,首先需要对问题区域进行识别,即根据水文敏感性分析及水文敏感区的划定标准,找到潜在的水文威胁区,然后基于筛选出的问题区域进行适宜度分析评价得到不同海绵型场地的适宜度等级,选取具有最高敏感性和最高、较高适宜度的区域为海绵型场地选址区域,最终构建基于敏感性和适宜度分析的海绵型场地选址研究框架。

 

基于敏感性和适宜度分析的海绵型场地选址研究框架


 2模型操作方法的选择和研究范围的选定

 

2.1  敏感性分析模型的选取:TOPMODEL水文模型

本文选取TOPMODEL水文模型来计算地形指数,以此得到研究区域的水文敏感性分析,继而划定水文敏感区(HSAs)。针对地形指数(λ)的计算方法,本文采用高度简化的地形指数计算公式,即λ=ln(a/tanβ)。其中a为通过单位等高线长度的进入栅格单元的汇水面积(km2),tanβ为栅格单元的坡度。

2.2  海绵型场地适宜度评价方法的构建:因子加权图层叠加

2.2.1  海绵型场地建设目标的确定与评价因子的选择

从国内外雨洪管理体系内涵与目标的过程发展逻辑来审视海绵城市的建设与发展,海绵型场地建设的首要目标应是解决城市中突出的水质、水量问题。其次需重视海绵型场地建设所带来的周围地区社会、经济价值的提升。最后需重视海绵型场地建设对生态多样性价值的保护和提升作用。

 

国内外雨洪管理体系的内涵与目标发展逻辑图

 

海绵型场地建设的目标层级图

 

根据海绵型场地建设安全保障与价值提升目标层的要求,将其分别用可操作的城市空间要素进行体现,并最终选择人口密度、空间整合度、蓝绿系统3个评价因子进行海绵型场地的适宜度评价。


海绵型场地适宜度评价因子的选择图

 

(1)人口密度评价因子的选定

人口密度因子被用来表征“人的生命安全”这一价值目标。在海绵城市的建设过程中,人口越稠密的地区越需要进行海绵化的提升与改造,能最大程度、最高效率地减少损失。

(2)空间整合度评价因子的选定

空间整合度因子作为“社会经济价值提升”“社会经济财产的安全”等目标的综合表征,并且空间整合度越高的地区越需要进行海绵型场地的建设。在目前已有的空间整合度研究中,整合度高的区域表征着城市中的高价值潜力区、城市的商业与商务中心或人流车流高度聚集区域等。而这3类城市空间的海绵型场地建设对于实现社会经济价值的提升、社会经济财产安全的保障以及人生命安全的保障具有关键性的作用。

(3)蓝绿系统评价因子的选定

依托城市现有蓝绿系统来建设海绵型场地有利于快速实现“生态价值提升”的目标。蓝绿系统作为城市中现有最大的生态系统要素,是海绵城市建设的重要载体,同时海绵城市的规划目标和建设目的又对城市的蓝绿系统提出了更加复合、多元、全面的要求。两者虽在空间功能结构布局上存在差异,但在规划与建设过程中可以进行相互反馈与指导。

2.2.2  评价因子权重的确定

本文选取层次分析法进行评价因子权重的计算,邀请15名专家在互不知情、各自独立的情况下对各个因素进行两两比较,并通过综合比较得到最终比较结果。将影响因子间两两比较的数据输入软件Yaahp中,得到各个因子的相对权重值,作为后续计算依据,同时验证其一致性,经计算其整合度(C.I.值)为0.037,满足小于0.1的基本标准。

2.3  研究范围的选定

本文以长春市区绕城高速为边界作为研究对象范围,面积约523 km2,研究区域包含几乎全部的建成区,占建成区总面积的80%以上,其中建成区的绿化覆盖率达41.5%。

 

研究对象范围


 3以长春为例的模型模拟结果分析

 

3.1  水文敏感性分析及其结果的有效性验证

研究区的地形指数最高值为16.93,最低值为3.54,平均值为7.61。为了确定可操作数量的水文敏感区域,选取研究区内具有最高地形指数值(即大于等于1.5倍平均值)的单元作为水文敏感区;具有较低地形指数值(即小于1.5倍平均值)的单元作为水文低敏感区。将长春市区划分为水文敏感区和水文低敏感区2类。

 

水文敏感性分析评价图

 

为了验证长春市区水文敏感性分析的准确性,本文将长春市66处暴雨天气易涝点数据与水文敏感性分析结果进行匹配,灾害拟合度高达89.4%。由此证明,水文敏感性分析能够在很大程度上准确模拟城市的内涝产生与形成机制,从而判别出水文敏感区的分布区域,有效指导长春海绵城市建设。

 

拟合度检验图

 

3.2  海绵型场地适宜度评价及其结果分析

3.2.1  人口密度因子评价图的绘制

以2012年长春市区范围内开展的街道社区、镇(乡)村为单元的人口数据调查与统计工作作为基础,借助GIS技术对长春市区的人口密度指标进行定量分析,研究区域中各单元的人口数据大致可分为20个级别。将20个级别的人口密度数据分布图按照涵盖等量街道社区个数的方式划分成5类,得到人口密度因子评价图。

 

长春市区人口密度因子评价图

 

3.2.2  空间整合度因子评价图的绘制

运用Depthmap软件对长春市区的轴线模型进行1000 m、5 000 m、10 000 m这3个不同半径大小的整合度分析,分别代表社区级别、区域级别和市级级别的高价值区域。基于GIS分别对不同半径的轴线模型整合度分析结果进行栅格转点的处理,再执行克里金指令即可得到呈现连续性分布的整合度分析结果,然后对其分别进行相等间隔的重分类,最终得到长春市区整合度因子评价图。

 

长春市区空间整合度因子评价图

 

3.2.3  蓝绿系统因子评价图的绘制

以2012年的长春市总体规划用地现状为基础,提取长春市区绿地系统和水体系统的矢量图层,在GIS中对水体系统赋予两侧各30 m的缓冲区,同时纳入考虑范围。最后将绿地系统图层和水体系统及其缓冲区图层进行合并,并对其赋值。其中将蓝绿系统范围内的区域定义为最适宜区域,将蓝绿系统范围之外的区域定义为不适宜区域,重分类之后生成长春市区蓝绿系统因子评价图。

 

长春市区蓝绿系统因子评价图

 

3.2.4  多因子加权叠加的适宜度评价及适宜等级的划定

运用GIS对上述单因子评价图进行多因子加权叠加的适宜度评价分析后得出:研究区海绵型场地的适宜度评价值(SL)在0.00—4.00之间变化,用自然间断点分级法取0.00—0.38—1.29—2.04—2.76—4.00区段作为适宜度分级评价标准,将海绵型场地建设适宜区域分为5类。

 

海绵型场地适宜度评价图

 

3.3  敏感性与适宜度分析的叠加与海绵型场地选址的确定

3.3.1  敏感性与适宜度分析的叠加

对水文敏感性分析评价图与海绵型场地适宜度评价图分别进行重分类并赋值。将水文敏感区赋值为2,水文低敏感区赋值为1;将最适宜用地赋值为50,较适宜用地赋值为40,适宜用地赋值为30,较不适宜用地赋值为20,不适宜用地赋值为10。将重分类之后的敏感性与适宜度分析图直接进行叠加。

3.3.2  海绵型场地选址的确定

从基于敏感性和适宜度分析的研究方法出发,选择海绵型场地建设最适宜区域与较适宜区域中的潜在高水文敏感区作为长春市区海绵型场地的选址区域,对应到海绵型场地选址综合评价图上。这些区域具有最高的水文敏感性和最适宜的海绵型场地建设条件,是长春市区进行海绵型场地建设的选址区域。

 

长春市区海绵型场地选址图

 

 

详情请关注《上海城市规划》2018年第3期《生态城市规划方法启示下的海绵城市规划工具建立——基于敏感性和适宜度分析的海绵型场地选址模型》,作者:赵宏宇,吉林建筑大学建筑与规划学院;解文龙,哈尔滨工业大学建筑学院;赵建军,东北师范大学地理科学学院;王浩锋,深圳大学建筑与城市规划学院。




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    本文来自微信公众号:上海城市规划杂志
    发布时间:2018-08-02 09:36:31

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