基于“策略—反馈”的琶洲中东区韧性城市设计

全文刊登于《风景园林》2019年第9期 P57-65

陈碧琳，孙一民，李颖龙.基于“策略—反馈”的琶洲中东区韧性城市设计[J].风景园林，2019，26（9）：57-65.

基于“策略—反馈”的琶洲中东区韧性城市设计

陈碧琳

女 / 华南理工大学建筑学院在读博士研究生 / 研究方向为城市设计、建筑设计及其理论

孙一民

男 / 博士 / 长江学者特聘教授/华南理工大学建筑学院院长，博士生导师 / 亚热带建筑科学国家重点实验室副主任 / 本刊编委/研究方向为建筑与城市设计

通信作者邮箱（Corresponding author Email）：arymsun@scut.edu.cn

李颖龙

男 / 硕士 / 广东省建筑设计研究院TOD研究中心规划师 / 研究方向为城市规划与设计、TOD一体化设计

摘要：

关键词：风景园林；韧性城市；绿色基础设施；气候适应性；景观格局

1 研究背景

国内外已有大量文献辨析韧性城市的概念，阐述工程韧性、生态韧性到社会—生态韧性的理念演变。目前学界仍在进一步探讨城市韧性的分层研究、规划策略和评价体系。

在城市韧性分析方法方面，梅尔等将城市系统的演变分解为基于空间要素流动的“多层模型”，即自然基底层、城市网络基础层与城市占用层，研究世界三角洲城市系统的韧性演进规律。戴伟等基于此指出外部不确定扰动与内部蓝绿基底和城市系统的矛盾引发了三角洲空间规划的焦点问题。

涉及与韧性相关的“脆弱性”概念时，若脆弱性的定义与对抗灾害扰动的能力有关，则脆弱性和韧性是一组存在负相关关系的概念 ，因此笔者在韧性评价中引入脆弱性分析。

自然基底层与城市网络基础层、城市占用层的对立，造就珠三角特有的脆弱性（图1）。其中，自然脆弱性受到气候变化的影响，人为脆弱性体现为城市扩张带来的环境污染、硬质表面增多和蓝绿系统碎化。

1 珠三角城市脆弱性背景分析

在韧性策略方面，研究主要集中于城市与社区层面。社区作为城市子系统，是韧性表达与落实的载体。申佳可等进一步解读了韧性社区规划设计的3个维度，即环境支撑、空间多样和以人为本。针对三角洲这一特定区域，戴伟等提出了目标确定、系统解译、系统预测、系统规划与系统反馈的三角洲空间规划方法。

在韧性评价体系方面，城市尺度上，基于韧性城市指标体系，Hernantes等建立了涉及韧性构建的领导力和参与者、城市基础设施与自然资源、多方合作等层面的城市韧性评价体系；社区尺度上，彭翀等综述了一系列社区韧性评估体系。这些体系通常采用分类的方法，对韧性进行赋值和换算的定量评估。

2 韧性城市框架的提出

过去的韧性城市研究提供系统韧性的研究方法，分析城市系统的韧性演进规律，从城市、社区以及三角洲区域等尺度上提出韧性规划设计和评价体系。然而，目前缺乏在珠三角城市组团层面（城市组团既包含多个城市社区，又参与构成城市整体）、针对城市基础设施与环境的韧性城市设计机制研究。

作为城市组团，广州琶洲中东区具有珠三角的脆弱性特征，是珠三角韧性演进落实的载体，因此笔者以其为研究对象，建立微观尺度上的“分析—策略—方案—反馈”韧性城市设计机制（图2），对韧性城市系统的整体性、连结性、多样性、冗余性和灵活性等属性进行评价，以点带面，为珠三角城市的韧性研究和设计实践提供参考。

2 “分析—策略—方案—反馈”的韧性城市设计框架

3 适应气候变化的琶洲中东区脆弱性分析及韧性城市设计策略

3.1 琶洲岛脆弱性分析

琶洲岛的脆弱性体现在2方面：1）低洼地形（图3）和海平面上升引起的应对洪涝灾害的脆弱性；2）破碎化的城市空间导致其应对气候干扰的能力随城市的扩张而变弱。

3 琶洲岛高程分析

珠江多年平均最高潮位（广州高程8.227 m）高于琶洲岛现状堤顶高程，脆弱性分析运用情景模拟的手法建立琶洲岛不同程度雨洪灾害的预测模型（图4），模拟发现台风“山竹”的最高潮位（珠基高程3.227 m）高于200年一遇洪水位（珠基高程2.680 m）①，从侧面说明刚性工程标准不能很好地适应洪涝干扰。

4 琶洲岛洪涝灾害模拟

3.2 琶洲中东区韧性城市设计整合策略

3.2.1 结构性策略：连接现有破碎的蓝绿系统

城市空间的破碎化体现在不连续的空间形态、兼容性差的空间功能、阻隔性大的空间联系。通过建立绿色基础设施，琶洲中东区城市设计采取连接城市蓝绿系统的措施，通过韧性设计提升城市系统的整体性和稳固性、多样性和灵活性、冗余性和连接性来整合空间形态、丰富空间功能、加强空间联系。方案结合琶洲岛地形和水系绿地，以此为结构骨架设置可浸区和防涝片（图5），整合生态环境景观与高密度城市建成区。

5-1 以蓝绿系统整合城市空间

5-2 剖面1-1空间整合示意

3.2.2 连接方式：构建基于TODs、垂直水岸的步行可达空间

由于紧凑高效的土地利用可支持气候适应性的韧性城市发展，规划设计须考虑在集中建设区与生态底线区之间以弹性发展区作为缓冲。城市密度与公共交通依赖性密切相关，韧性设计须通过提升公共交通组织的冗余度来适度提高城市密度。方案采用基于TODs、垂直水岸的步行可达空间联系的手法，采取“小街区、密路网”的组织形式，建立多层次的步行连接体系。

3.2.3 节点处理：分散式雨水存储系统与多用堤岸模式

与集中式防洪排涝设施相比，城市分散式雨水管理景观基础设施采取分散滞流的模式，均衡分布于城市内部，就近收集雨水，提高雨洪管理能力。因此，方案探讨3种雨洪管理策略（表1）并采取更具韧性思维的分散式雨水存储和多用堤岸模式，分别通过道路、河道和绿地来存储雨水（图6），增强城市韧性。

表1 3种雨洪管理策略比较

6 分散式雨水存储模式

4 琶洲中东区韧性城市设计方案反馈评估

笔者针对设计方案对韧性评价体系的连接性、整体性、冗余性、多样性和灵活性等指标进行反馈评价。其中，吴昌广等和Guzy等通过Fragstats软件针对景观空间破碎化问题开展景观连接度研究，Depthmap软件则通过将空间结构转译成轴线图针对城市空间可达性问题进行分析。

4.1 基于结构性策略的景观连接度分析

通过GIS与Fragstats分别对场地、原控规和设计方案的地理数据以10 m网格进行栅格化处理（图7），笔者选取类型层次的景观指数如斑块类型面积（CA）、斑块数量（NP）、平均斑块面积分布（AREA_MN）、平均欧氏最邻近距离（ENM_MN）、斑块结合指数（COHESION）以及500 m步行范围内的连接度（CONNECT）进行比较。

7 3个分析样本栅格化图像

景观连接度包含结构与功能连接度，ENN_MN用以量化斑块隔离度，COHESION在类型水平上可衡量相应斑块类型的物理连接度，CONNECT反映了同类斑块在功能和生态上的有机联系。通过景观指数的分析（表2），相比现状和原控规，设计方案的水域和绿地类型的ENN_MN值减小，COHESION值和CONNECT值上升，表明在结构性策略引导下，蓝绿斑块的隔离度下降，物理和功能上的连接性增强。

表2 基于类型层次上的水域与绿地景观指数分析

4.2 基于连接方式的空间集成度分析

利用Depthmap软件，分别对原场地、原控规和设计方案进行空间集成度分析。空间句法中，集成度的值越大，表示该节点在系统中可达性越好。集成度分为整体集成度和局部集成度，以整体集成度为X 轴、局部集成度为Y 轴，建立线性回归方程，R ²即为可理解度。可理解度越高的空间，其功能的多样性与复杂性越强。

通过软件运算可得，方案设计的空间集成度更高（图8），路网密度的提升加强了交通的冗余性（表3）。另外，通过线性回归方程（图9）可知，方案设计的可理解度（R ²）最高。

8 空间集成度分析

表3 路网密度对比

9 集成度散点图及线性回归方程

4.3 基于节点处理的雨水存储量对比分析

根据分散式雨水存储的3种方式，研究采用如下公式计算原场地、原控规和方案设计的雨水存储总量（Q）的近似值：

Q=LRSR+SWhW +SGhG

（LR：道路总长度，SR：道路雨水管截面积平均值，SW：水域总面积，hW：水域在各地形点可容纳水位上升的平均值，SG：绿地总面积，hG：绿地可下渗的雨水高度）

雨水的存储总量与LR、SW和SG存在正相关，笔者以此来比较3个分析样本的雨水能力（表4），对比可知设计方案在3个指标上均优于原场地和原控规。

表4 雨水存储能力部分指标比较

已知SW 为19.03 hm²，SG95.23 hm²。参照工程经验，在方案中取雨水管截面直径为1 m，支路、次干道与主干道分别敷设2、4、8根雨水管，并依此计算QR（表5），取hW为0.1 m，可hG 为0.2 m，则Q 约为31.4万 m³。台风“山竹”广州平均降雨量为76.2 mm②，重点设计范围面积为354 hm²，须容纳降雨量约27万 m³。因此，设计方案的雨水存储量高于“山竹”降雨量。

从上述3项对比评估分析中，上文提出的设计策略可得到如下反馈：1）连接和整合城市蓝绿系统，提高结构和功能上的景观连接度，为城市韧性提供了环境支撑；2）构建基于TODs、垂直水岸的步行可达空间，提升了空间集成度和步行可达性，塑造多样化、混合功能、以人为本的城市空间；3）分散式雨水存储系统能有效灵活地适应雨洪灾害的干扰。

表5 方案设计道路储水计算

5 总结

笔者以琶洲中东区为例，建立了一套“分析—策略—方案—反馈”韧性城市设计机制，通过重构城市与水系统的共生，增强珠三角城市韧性。

1）笔者从背景研究出发，指出在微观层面上，韧性城市设计需要在自然基底层和城市网络基础层构建稳固、多样、冗余、整体、灵活、相互连接的环境和城市基础设施。

2）笔者以琶洲中东区为研究对象，分析其低洼地形与洪涝冲击的矛盾、城区与水的割裂所引起的脆弱性，并相应提出3个层次的韧性城市设计整合策略：连接现有的蓝绿系统，整合城市各功能空间；关注城与水的连接方式，构建基于TODs、垂直水岸的步行可达空间；采取更为灵活的分散式雨水存储系统。

3）笔者运用各类软件和数据对比于原场地、原控规和韧性城市设计方案，针对上述不同层次的韧性设计策略进行反馈评估。结果表明，相较易受洪涝冲击的场地现状，以及对韧性和人本社区考虑欠缺的原控规方案，韧性城市设计方案在微观层面上能更好地落实珠三角的城市韧性。

综上，这套基于“策略—反馈”的琶洲中东区韧性城市设计机制根据韧性理论提出设计策略，运用定量分析的反馈评估，为微观层面上珠三角城市组团的韧性构建提供了参考。不过，由于珠三角城市存在复杂的脆弱性，对应的韧性设计策略还需进行补充，而针对设计策略的定量反馈方法也有待实践检验和拓展补充。

注释：

② 数据来源：广州市政府网站（http://www.gz.gov.cn/gzgov/s2342/201809/4e256dab22ce406ea3bd2b952720eb64.shtml）。

图1~2、4~5、7~9为作者自绘；图3、6来自SCUT-UC Berkeley工作坊成果；表1~4为作者绘制；表5为作者根据SCUT-UC Berkeley工作坊成果绘制。

为了微信阅读体验，文中参考文献标注进行了删减，详见杂志。

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专题：韧性景观

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