基於“策略—反饋”的琶洲中東區韌性城市設計

全文刊登於《風景園林》2019年第9期 P57-65

陳碧琳，孫一民，李穎龍.基於“策略—反饋”的琶洲中東區韌性城市設計[J].風景園林，2019，26（9）：57-65.

基於“策略—反饋”的琶洲中東區韌性城市設計

陳碧琳

女 / 華南理工大學建築學院在讀博士研究生 / 研究方向為城市設計、建築設計及其理論

孫一民

男 / 博士 / 長江學者特聘教授/華南理工大學建築學院院長，博士生導師 / 亞熱帶建築科學國家重點實驗室副主任 / 本刊編委/研究方向為建築與城市設計

通信作者郵箱（Corresponding author Email）：[email protected]

李穎龍

男 / 碩士 / 廣東省建築設計研究院TOD研究中心規劃師 / 研究方向為城市規劃與設計、TOD一體化設計

摘要：

關鍵詞：風景園林；韌性城市；綠色基礎設施；氣候適應性；景觀格局

1 研究背景

國內外已有大量文獻辨析韌性城市的概念，闡述工程韌性、生態韌性到社會—生態韌性的理念演變。目前學界仍在進一步探討城市韌性的分層研究、規劃策略和評價體系。

在城市韌性分析方法方面，梅爾等將城市系統的演變分解為基於空間要素流動的“多層模型”，即自然基底層、城市網絡基礎層與城市佔用層，研究世界三角洲城市系統的韌性演進規律。戴偉等基於此指出外部不確定擾動與內部藍綠基底和城市系統的矛盾引發了三角洲空間規劃的焦點問題。

涉及與韌性相關的“脆弱性”概念時，若脆弱性的定義與對抗災害擾動的能力有關，則脆弱性和韌性是一組存在負相關關係的概念 ，因此筆者在韌性評價中引入脆弱性分析。

自然基底層與城市網絡基礎層、城市佔用層的對立，造就珠三角特有的脆弱性（圖1）。其中，自然脆弱性受到氣候變化的影響，人為脆弱性體現為城市擴張帶來的環境汙染、硬質表面增多和藍綠系統碎化。

1 珠三角城市脆弱性背景分析

在韌性策略方面，研究主要集中於城市與社區層面。社區作為城市子系統，是韌性表達與落實的載體。申佳可等進一步解讀了韌性社區規劃設計的3個維度，即環境支撐、空間多樣和以人為本。針對三角洲這一特定區域，戴偉等提出了目標確定、系統解譯、系統預測、系統規劃與系統反饋的三角洲空間規劃方法。

在韌性評價體系方面，城市尺度上，基於韌性城市指標體系，Hernantes等建立了涉及韌性構建的領導力和參與者、城市基礎設施與自然資源、多方合作等層面的城市韌性評價體系；社區尺度上，彭翀等綜述了一系列社區韌性評估體系。這些體系通常採用分類的方法，對韌性進行賦值和換算的定量評估。

2 韌性城市框架的提出

過去的韌性城市研究提供系統韌性的研究方法，分析城市系統的韌性演進規律，從城市、社區以及三角洲區域等尺度上提出韌性規劃設計和評價體系。然而，目前缺乏在珠三角城市組團層面（城市組團既包含多個城市社區，又參與構成城市整體）、針對城市基礎設施與環境的韌性城市設計機制研究。

作為城市組團，廣州琶洲中東區具有珠三角的脆弱性特徵，是珠三角韌性演進落實的載體，因此筆者以其為研究對象，建立微觀尺度上的“分析—策略—方案—反饋”韌性城市設計機制（圖2），對韌性城市系統的整體性、連結性、多樣性、冗餘性和靈活性等屬性進行評價，以點帶面，為珠三角城市的韌性研究和設計實踐提供參考。

2 “分析—策略—方案—反饋”的韌性城市設計框架

3 適應氣候變化的琶洲中東區脆弱性分析及韌性城市設計策略

3.1 琶洲島脆弱性分析

琶洲島的脆弱性體現在2方面：1）低窪地形（圖3）和海平面上升引起的應對洪澇災害的脆弱性；2）破碎化的城市空間導致其應對氣候干擾的能力隨城市的擴張而變弱。

3 琶洲島高程分析

珠江多年平均最高潮位（廣州高程8.227 m）高於琶洲島現狀堤頂高程，脆弱性分析運用情景模擬的手法建立琶洲島不同程度雨洪災害的預測模型（圖4），模擬發現颱風“山竹”的最高潮位（珠基高程3.227 m）高於200年一遇洪水位（珠基高程2.680 m）^①，從側面說明剛性工程標準不能很好地適應洪澇干擾。

4 琶洲島洪澇災害模擬

3.2 琶洲中東區韌性城市設計整合策略

3.2.1 結構性策略：連接現有破碎的藍綠系統

城市空間的破碎化體現在不連續的空間形態、兼容性差的空間功能、阻隔性大的空間聯繫。通過建立綠色基礎設施，琶洲中東區城市設計採取連接城市藍綠系統的措施，通過韌性設計提升城市系統的整體性和穩固性、多樣性和靈活性、冗餘性和連接性來整合空間形態、豐富空間功能、加強空間聯繫。方案結合琶洲島地形和水系綠地，以此為結構骨架設置可浸區和防澇片（圖5），整合生態環境景觀與高密度城市建成區。

5-1 以藍綠系統整合城市空間

5-2 剖面1-1空間整合示意

3.2.2 連接方式：構建基於TODs、垂直水岸的步行可達空間

由於緊湊高效的土地利用可支持氣候適應性的韌性城市發展，規劃設計須考慮在集中建設區與生態底線區之間以彈性發展區作為緩衝。城市密度與公共交通依賴性密切相關，韌性設計須通過提升公共交通組織的冗餘度來適度提高城市密度。方案採用基於TODs、垂直水岸的步行可達空間聯繫的手法，採取“小街區、密路網”的組織形式，建立多層次的步行連接體系。

3.2.3 節點處理：分散式雨水存儲系統與多用堤岸模式

與集中式防洪排澇設施相比，城市分散式雨水管理景觀基礎設施採取分散滯流的模式，均衡分佈於城市內部，就近收集雨水，提高雨洪管理能力。因此，方案探討3種雨洪管理策略（表1）並採取更具韌性思維的分散式雨水存儲和多用堤岸模式，分別通過道路、河道和綠地來存儲雨水（圖6），增強城市韌性。

表1 3種雨洪管理策略比較

6 分散式雨水存儲模式

4 琶洲中東區韌性城市設計方案反饋評估

筆者針對設計方案對韌性評價體系的連接性、整體性、冗餘性、多樣性和靈活性等指標進行反饋評價。其中，吳昌廣等和Guzy等通過Fragstats軟件針對景觀空間破碎化問題開展景觀連接度研究，Depthmap軟件則通過將空間結構轉譯成軸線圖針對城市空間可達性問題進行分析。

4.1 基於結構性策略的景觀連接度分析

通過GIS與Fragstats分別對場地、原控規和設計方案的地理數據以10 m網格進行柵格化處理（圖7），筆者選取類型層次的景觀指數如斑塊類型面積（CA）、斑塊數量（NP）、平均斑塊面積分布（AREA_MN）、平均歐氏最鄰近距離（ENM_MN）、斑塊結合指數（COHESION）以及500 m步行範圍內的連接度（CONNECT）進行比較。

7 3個分析樣本柵格化圖像

景觀連接度包含結構與功能連接度，ENN_MN用以量化斑塊隔離度，COHESION在類型水平上可衡量相應斑塊類型的物理連接度，CONNECT反映了同類斑塊在功能和生態上的有機聯繫。通過景觀指數的分析（表2），相比現狀和原控規，設計方案的水域和綠地類型的ENN_MN值減小，COHESION值和CONNECT值上升，表明在結構性策略引導下，藍綠斑塊的隔離度下降，物理和功能上的連接性增強。

表2 基於類型層次上的水域與綠地景觀指數分析

4.2 基於連接方式的空間集成度分析

利用Depthmap軟件，分別對原場地、原控規和設計方案進行空間集成度分析。空間句法中，集成度的值越大，表示該節點在系統中可達性越好。集成度分為整體集成度和局部集成度，以整體集成度為X 軸、局部集成度為Y 軸，建立線性迴歸方程，R ²即為可理解度。可理解度越高的空間，其功能的多樣性與複雜性越強。

通過軟件運算可得，方案設計的空間集成度更高（圖8），路網密度的提升加強了交通的冗餘性（表3）。另外，通過線性迴歸方程（圖9）可知，方案設計的可理解度（R ²）最高。

8 空間集成度分析

表3 路網密度對比

9 集成度散點圖及線性迴歸方程

4.3 基於節點處理的雨水存儲量對比分析

根據分散式雨水存儲的3種方式，研究採用如下公式計算原場地、原控規和方案設計的雨水存儲總量（Q）的近似值：

Q=L_RS_R+S_Wh_W +S_Gh_G

（L_R：道路總長度，S

雨水的存儲總量與L_R、S_W和S_G存在正相關，筆者以此來比較3個分析樣本的雨水能力（表4），對比可知設計方案在3個指標上均優於原場地和原控規。

表4 雨水存儲能力部分指標比較

已知S_W 為19.03 hm²，S_G95.23 hm²。參照工程經驗，在方案中取雨水管截面直徑為1 m，支路、次幹道與主幹道分別敷設2、4、8根雨水管，並依此計算Q_R（表5），取h_W為0.1 m，可h_G 為0.2 m，則Q 約為31.4萬 m³。颱風“山竹”廣州平均降雨量為76.2 mm^②，重點設計範圍面積為354 hm²，須容納降雨量約27萬 m³。因此，設計方案的雨水存儲量高於“山竹”降雨量。

從上述3項對比評估分析中，上文提出的設計策略可得到如下反饋：1）連接和整合城市藍綠系統，提高結構和功能上的景觀連接度，為城市韌性提供了環境支撐；2）構建基於TODs、垂直水岸的步行可達空間，提升了空間集成度和步行可達性，塑造多樣化、混合功能、以人為本的城市空間；3）分散式雨水存儲系統能有效靈活地適應雨洪災害的干擾。

表5 方案設計道路儲水計算

5 總結

筆者以琶洲中東區為例，建立了一套“分析—策略—方案—反饋”韌性城市設計機制，通過重構城市與水系統的共生，增強珠三角城市韌性。

1）筆者從背景研究出發，指出在微觀層面上，韌性城市設計需要在自然基底層和城市網絡基礎層構建穩固、多樣、冗餘、整體、靈活、相互連接的環境和城市基礎設施。

2）筆者以琶洲中東區為研究對象，分析其低窪地形與洪澇衝擊的矛盾、城區與水的割裂所引起的脆弱性，並相應提出3個層次的韌性城市設計整合策略：連接現有的藍綠系統，整合城市各功能空間；關注城與水的連接方式，構建基於TODs、垂直水岸的步行可達空間；採取更為靈活的分散式雨水存儲系統。

3）筆者運用各類軟件和數據對比於原場地、原控規和韌性城市設計方案，針對上述不同層次的韌性設計策略進行反饋評估。結果表明，相較易受洪澇衝擊的場地現狀，以及對韌性和人本社區考慮欠缺的原控規方案，韌性城市設計方案在微觀層面上能更好地落實珠三角的城市韌性。

綜上，這套基於“策略—反饋”的琶洲中東區韌性城市設計機制根據韌性理論提出設計策略，運用定量分析的反饋評估，為微觀層面上珠三角城市組團的韌性構建提供了參考。不過，由於珠三角城市存在複雜的脆弱性，對應的韌性設計策略還需進行補充，而針對設計策略的定量反饋方法也有待實踐檢驗和拓展補充。

註釋：

② 數據來源：廣州市政府網站（http://www.gz.gov.cn/gzgov/s2342/201809/4e256dab22ce406ea3bd2b952720eb64.shtml）。

圖1~2、4~5、7~9為作者自繪；圖3、6來自SCUT-UC Berkeley工作坊成果；表1~4為作者繪製；表5為作者根據SCUT-UC Berkeley工作坊成果繪製。

為了微信閱讀體驗，文中參考文獻標註進行了刪減，詳見雜誌。

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