以水环境为导向的城市空间规划及实施方法研究——天津滨海新区法定规划中的实践

郭志刚 / GUO Zhi-gang刘 伟* / LIU Wei周 欣 / ZHOU Xin   2016-05-08 16:08:05


郭志刚 / GUO Zhi-gang刘 伟* / LIU Wei周 欣 / ZHOU Xin

摘 要:针对城市水安全、水生态、水景观等水环境问题,以天津滨海新区核心区为例,以GIS为辅助设计手段,进行以水环境为导向的城市空间规划实践,并研究与法定规划的衔接办法。中观层面协调与水的关系安排城市各功能空间,与控制性详细规划相结合;微观层面使水策略融入城市建筑空间组织,与修建性详细规划相衔接。证明了面向水环境的城市空间规划有利于提升城市水生态环境,若与法定规划有效结合可保障空间规划的实施。

关 键 词:风景园林;天津滨海新区;水环境;空间规划;法定规划;设计导引;地理信息系统

文章编号:1000-6664(2016)04-0068-06

中图分类号:TU 986

文献标志码:A

收稿日期:2015-11-03;

修回日期:2015-12-03

Abstract: Facing with problems of water safety ecology and landscape, a case study focus on water-oriented urban spatial planning (WOUSP) is shown in Tianjin Binhai New Area based on GIS. At the intermediate level, it coordinates the relationship between water environment and urban space, then integrates into control detailed planning. At the macro level it is combined into architectural space and connected to constructive detailed planning. The practice shows that WOUSP contributes to improve the urban ecological environment and can take effect by the way of integrating statutory planning.

Key words: landscape architecture; Tianjin Binhai New Area; water environment; urban spatial planning; statutory planning; design guidelines; GIS

长期以来,中国一直受到水环境问题的困扰。20世纪,长江流域的洪水频率由10年一次发展为10年4次;珠江流域的水灾也从10年一次到5年一次直至3年一次[1]。近年来,政府高度重视防灾体系的建设,取得了巨大的成效,但随着全球气候变化及人口、社会财富向高风险区集中,问题依然严峻。1997—2006年10年间,年均旱灾成灾面积149 736km2,2 356万人饮水困难;洪涝灾害年均成灾面积73 603km2,直接经济损失1 159.3亿元[2],很多城市内涝频繁,影响生产生活。城市规划作为指导城市发展的工具,应在解决城市与水矛盾的过程中发挥作用。

1 西方水环境规划及滨海新区法定规划中的尝试

西方的水环境空间规划已在城市发展层面发挥作用。1997年德国、荷兰、比利时、法国、卢森堡等国联合实施莱茵、马斯国际行动[3](International Rhine-Meuse Activities, I R M A ),2 0 0 0年确定“水环境框架”( t h e E U W a t e r Framework Directive)。进而,欧洲各国针对自身特点,进一步编制下一层次的空间规划。荷兰第五次国家空间规划提出城市空间发展“与洪水共存”(going with the flow),明确水安全、水供给与城市空间相关,不是纯粹的技术范畴[4-5]。2000年3月—2001年3月波兰华沙、法国雷恩、西班牙托莱多、瑞典埃斯基斯塔纳、荷兰阿纳姆开展水环境可持续规划行动,在“与水共生”(Living with Water)的思路下49个水环境项目成为创新性示范[6]。

欧洲通过实施以水环境为导向的空间规划,有效改善了城市空间的水安全和水生态,并展现多样的水景观。我国已有学者站在流域角度提出协调水环境与城乡空间关系的规划思路[7],但与欧洲不同,现阶段我国空间规划作为研究性内容多属非法定规划,以水环境为导向的空间规划须与各层次法定规划相结合以保证策略的实施。宏观层面,国土规划、区域规划等是战略性的空间规划[8];城市总体规划、土地利用总体规划亦涉及空间规划的内容,但多着重从划定城市发展范围和落实各类用地性质的角度出发[9],较少涉及水环境相关内容。2007—2008年,作为城市总体规划的前期研究,滨海新区规划主管部门组织编制了核心区“河流与水体保护专项规划”和 “环境及景观规划框架及策略”,着重探讨宏观水系形态对城市空间形态的影响,在洪水管理、污水处理、水体功能规划、生态栖息地保护等与水相关的空间策略基础上,划定禁建区、限建区范围,进而划定城市建设范围,并确定城市空间功能布局及开发强度。成果纳入城市总体规划,是宏观层面水环境为导向空间规划与法定规划相结合的有益尝试。在此基础上,本文进一步探讨水环境为导向的中、微观空间规划与法定规划结合的方法和可能性。


图1 研究范围示意图


图2 GIS现状高程可视化分析及水环境组织方案图


2 滨海新区以水环境为导向的城市空间规划研究

2.1 研究概况

2.1.1 研究对象

天津滨海新区位于天津市辖区的东部沿海地区,属大陆温带季风型气候,年平均气温11℃,降水主要集中在夏季,冬季降雪较少,年平均降水量约584mm;年平均蒸发量为1 956mm。因西临渤海湾,土壤盐碱度较高。

研究对象位于天津滨海新区核心区西部、海河以北,总面积13.1km2(图1)。上位规划的功能定位为面向滨海新区的体育中心和宜居新城。用地现状以空地、芦苇地为主,包含黑潴河和新河东干渠两条二级河道。地下水位高程0.95m,规划建设用地场地高程2.7~3m①。

2.1.2 研究方法及目标

借助GIS地理信息分析软件,对大规模复杂地形和水文条件进行可视化模拟,综合现状要素及上位规划确定城市空间发展方式。中观层面上协调与水的关系,确定水环境空间形态和提出城市各功能空间组织示意,总体把握城市空间形态。微观层面上按照对水环境的影响对地块性质进行分类,提出水安全、水生态、水景观策略并落实到城市建筑空间组织上。

辅助分析使用Arcmap 9.3空间分析软件。数据源使用天津市测绘院1:2 000测绘图,1990年天津直角坐标系,1972年天津市大沽高程系,2008年高程。

2.2 水环境空间规划的工作程序

2.2.1 基于GIS可视化分析确定水环境空间形态

研究首先对地形进行可视化分析,直观反映地形地貌,基于现状进行水环境空间规划。通过可视化分析,用地总体较为平坦,黑潴河东侧和新河东干渠西侧各有大面积洼地,其间相连处地势低洼,是天然的雨水汇集区,其中黑潴河东侧芦苇湿地具有生态修复价值。空间规划在现状洼地和芦苇湿地基础上规划半自然人工湿地公园,兼作雨洪期滞水区;用地中部规划东西向随地势下凹的城市绿带连接2处湿地,在增加雨水滞蓄面积同时可减少土方平衡量(图2)。

2.2.2 提出中观层面的城市空间布局

空间布局以湿地和下凹绿带等雨水滞蓄设施为空间结构骨架,塑造独特的城市开放空间,并起到增加雨洪置蓄面积、防止城市内涝的作用。

按照上位规划,用地功能主要包括:教育科研、公共服务、体育、居住等。按照对水环境影响程度进行布置:教育科研、公共服务等功能用地因其公共性往往由政府主导建设,因此易于结合生态处理设施,减少对水环境的影响并成为生态示范,可围绕芦苇湿地布置;大型体育场馆用地包含较大面积硬质广场、停车场且建筑屋面面积大,往往形成大量地面雨水径流,布置在下凹绿带两侧,便于雨水组织;居住用地开发强度高,对水环境的影响较大,与芦苇湿地保持一定距,以减少对湿地的影响(图3、4)。

天津滨海新区属于土壤盐碱化程度较高的区域,普遍需要在绿地下布置防盐淋层。设置人工湿地、下凹绿地等雨水滞蓄设施,如对下垫面不作处理,滞水期雨水下渗将一定程度地提高周边地区的地下水位,使盐碱上升,增加周边区域土壤的盐碱化程度。因此,应进一步采取相应的工程措施,避免对周边农田、绿地造成影响。在天津滨海新区的实践中,主要采取设置排盐层和隔盐挡墙2种措施。相比南方土壤条件较好的地区,工程造价将有所提高。

1 )在新建带状下凹绿地下设置坡度0.5%~1%的排盐层,包含上层砾石层、穿孔透水管、下层砾石排盐淋层。下凹绿地中水体超过控制水位时,经溢流井排入市政管网;滞蓄水体逐渐下渗,上层土壤饱和时,经透水土工布及上层砾石通过穿孔透水管排入溢流井;如地下水上升超过下层排盐淋层,则经由穿孔透水管排入市政管网。这种方式阻断了滞蓄水体与地下水的联通作用,但因成本较高,主要应用于带状或面积较小的滞蓄设施(图5)。

2)针对以现状芦苇湿塘为基础进行改造或面积较大的新建人工湿地,滞蓄水面达到控制高度时,过量水体排入市政排水管网或邻近的河湖水面等受纳水体。工程上主要在侧面设置盐挡墙,底面使用渗透性较低的天然黏土,缓解对邻近土壤造成的影响。同时周边绿地按照常规作法设置排盐层,防止返盐。这种方法可使造价得到一定控制,但因滞蓄设施自身土壤未作防盐处理,如进行种植,应选择抗盐碱能力较强的植物(图6)。

2.2.3 编制微观层面小地块设计导引将水策略落实到建筑组团

在用地总体空间布局的基础上进一步面向建筑组团编制设计导引,包括设计策略和设计示例两部分(表1)。

设计策略首先提出以水环境为导向的设计总则:即体现水精神、展示水景观、保证水安全、改善水质量、节约水资源(以1、2……计)。进而在总则的基础上编制详细策略(以1.1、1.2……计)。

设计示例根据地块特点分类编制。按照与水环境的关系将用地功能细分为5类。1)休闲、游憩用地包括公共绿地、游戏场地和组团绿地。绿地宜使用下凹式,面积较大时最大滞水深度不应超过30cm,保证儿童安全。游戏场地可设置一定面积的沙地,起到较强的下渗作用。步道、铺地应使用可渗水铺装,尽量不增加非渗水面积。2)商业、娱乐用地所包含的餐饮功能产生的污染物较多,其地面雨水径流组织应包含地表水处理设施,特别是地面径流溢流至河流水道时应避免污染受纳水体。3)旅馆、办公、教育科研用地建筑密度较大,场地应使用可渗水铺装,并可设置地下式滞蓄设施,进行雨水收集和回用。4)体育场馆用地建筑物屋面面积较大,应设置绿屋面使之具有一定的雨水滞蓄能力,同时可改善夏季城市热环境。此类用地包含较大面的疏散场地,应有效组织地面径流,对大面积非渗水地面的雨水进行分区和运移,避免积水。5)居住用地建筑密度较大,铺面应尽可能使用可渗水铺装。可充分结合雨水管理设施塑造景观,并结合水景对建筑屋面雨水进行组织。


图3 空间组织方案图


图4 空间意向图


图5 带状下凹绿地及排盐层作法示意图


图6 大面积人工湿地及隔盐挡墙作法示意图

渗水材料的抗冻融能力尚需进一步实践检验,在严寒地区建议主要应用在日常较为干燥的区域,且面积不宜过大。并应在渗水铺装面层以下设置排水系统,使空隙中的水下渗后通过穿孔透水管尽快排入周边市政管网,避免材料长时间处于水饱和状态,影响使用寿命(图7)。


图7 透水铺装及排水系统作法示意图


3 水环境空间规划与法定规划的衔接

3.1 中观层面空间规划与控制性详细规划的结合

中观层面的城市空间规划可与控制性详细规划(下称控规)相衔接实施。按照“天津市城市规划管理技术规定”控规编制单元一般为2km2,具体工作中往往需先面向更大尺度进行方案设计。较大的编制范围增加了规划的复杂程度。上位规划调整、政策指引、具体项目落实用地等都会对方案产生影响,不可能完全落实空间规划方案。确定引导内容是保障空间规划实施效果的主要途径。

研究认为,以水环境为导向应着重引导主要开放空间结构、其他城市功能空间与开放空间的相对位置关系及开放空间用地占总用地的比例。以本研究单元为例,主要包括以下几方面。

1)保持水环境空间基本框架完整。控规方案沿用了空间规划中的黑潴河湿地公园;新河东干渠西侧湿地扩展为南北向河滨绿带;保留中部东西向下凹绿带,宽度参照“城市水系规划规范(GB 50513-2009)”进行调整,即生态功能为主的滨水区,应预留与其他生态用地之间的生态联通廊道,宽度不应小于60m。

2)遵循按照水环境影响程度布置用地的基本原则。控规方案中教育科研用地面积有所增加并调整至用地北部,其南侧临近湿地公园;体育用地由南北向布局、位于下凹绿带两侧调整为东西向布局、位于绿带南侧;居住用地面积有所减少,为减少对湿地的影响不与其紧邻,位于区域东部。

3)参照空间规划确定绿地比例,控规方案中城市绿地比例与空间规划基本一致(图8,表2)。

3.2 微观层面空间规划在修建性详细规划层面的衔接

以控规为基本依据,规划主管部门可通过多种手段引导修建性详细规划方案。研究将空间规划的要求融入规划引导,通过奖励、限定、示例3种方法使空间规划衔接修建性详细规划。通过政策奖励提高结合水环境空间规划进行设计的积极性和自主性,促进方案的多样化;通过适度限定规范开发行为,防止与水环境策略背离;通过示例更好地传达水环境设计的策略意图和实施方法,降低进一步实施过程中对策略误读的可能性。

3.2.1 建设用地奖励

奖励措施主要针对绿地率指标给出。各种以水环境为导向的工程做法有利于加强地面雨水滞蓄和下渗,防止城市内涝,改善地区小气候,创造更丰富多样的城市景观,从水环境的角度起到了与普通绿地近似或更佳的效果,可计入绿地率统计,间接增加了可建设用地面积,起到奖励的作用(表3)。

3.2.2 限定地块设计条件

制定设计条件是规划主管部门对地块修建性详细规划进行引导的主要手段之一,也是方案审批的重要依据。在空间规划研究的基础上提出设计条件,有利于提高引导修建性详细规划编制的针对性和科学性。研究主要提出以水环境为导向的设计要求,作为地块设计条件的组成部分(表4)。

3.2.3 以设计导引作为修详规设计示例

设计导引作为图文并茂的交流手段,虽不代表具体的规划方案,但作为设计策略的直观解释,对类似项目具有普遍适用性,可指导修建性详细规划方案不偏离空间规划策略的初衷。



4 结论与讨论

1)以天津滨海新区核心区为例,展现了水环境为导向的中、微观城市空间规划方法,并探讨与法定规划相结合的方法、途径。

2)具体方法包括:中观尺度使用GIS可视化方法辅助进行地形分析,科学直观地针对复杂水文环境进行空间规划。协调城市空间与水环境空间的关系,安排城市各功能空间的组织方式,并将水环境空间总体框架、原则、用地比例与控制性详细规划衔接。微观尺度提出建筑空间组织的详细方案,并通过奖励、限定、示例3种方式衔接修建性详细规划。其中示例部分使用设计导引图文并茂的表达设计策略,成果对类似项目具有普遍的指导作用。

3)系统编制以水环境为导向的城市空间规划有利于提升城市的水安全、水生态和水景观。如找到与法定规划有效结合的途径即具有实施性。衔接各层次法定规划的方法和途径是与规划主管部门一起,需进一步长期研究的课题。

4)设置人工湿地、下凹绿地等雨水滞蓄设施,滞水期雨水下渗,会一定程度提高周边地区的地下水位。对盐碱地区而言,盐碱随水位上升,可能加剧周边区域土壤的盐碱化程度,对农田、绿地的土壤条件造成影响。天津滨海新区类似地区设置雨水滞蓄设施时,应使用相应的工程措施,避免滞蓄水体的渗透作用给周边土壤带来不利影响,必要时,可将绿地标高提到远高于湿地水面。文中2.2.2部分给出了滨海新区目前采用的工程做法示意,近期仅在新区部分区域进行了初步尝试,实施效果有待持续追踪,且相对土壤条件较好的区域,必然会一定程度地提高工程造价。因此,盐碱地区还需根据实际情况审慎选择缓解内涝的方式。在经济发达地区,为获得较好的景观效果,或可在城市重点地区设置雨水滞蓄设施;在城市一般地区或经济欠发达地区,为控制工程造价亦可采用建造水库、深邃等方式。同时,人工湿地、下凹绿地等雨水滞蓄设施在盐碱地区的适用条件是值得进一步深入研究和探讨的问题。注:文中图片均由作者绘制。致谢:感谢王滨正高级工程师在此次案例研究及文章撰写过程中提出的宝贵意见。


图8 控制性详细规划方案

参考文献:

[1] 夏汉平.论长江与珠江流域的水灾、水土流失及植被生态恢复工程[J].热带地理,1999,12(2):125130.

[2] 国家防汛抗旱总指挥部,中华人民共和国水利部中国.水旱灾害公报:2006[M].北京:中国水利水电出版社,2007:12.

[3] Chang C T, Leentvaar J. Risk trading in transb o u n d a r y f l o o d m a n a g e m e n t : c a s e s t u d y o f t h e Dutch and German Rhine[J]. Journal of Flood Risk Management, 2008, 1(3): 133-141.

[4 ] The European Commission. The EU Water Framework Directive[EB/OL]. [2000-10-23]. http:// ec.europa.eu/environment/water/water-framework/ index_en.html.

[5] Ministry of Transport, Public Works and Water Management. Spatial Planning Key Decision 'Room for the River'-Investing in the safety and vitality of the Dutch river basin region[EB/OL]. [2006-09]. http:// www.ruimtevoorderivier.nl/files/Files/brochures/ EMAB%20PBK%20Engels.pdf.

[ 6 ] S e n t e r N o v e m . L i v i n g w i t h w a t e r - 4 9 w a t e r projects in the Netherlands within the context of LIFE Environment(1992-2006) [M]. Netherlands: Utrecht, 2006.

[7] 许自立.流于城乡水系景观问题及规划设想[J].中国园林,2010,26(2):13-18.

[8] 李远.德国空间规划与城市规划协同机制及其比较研究[J].武汉科技大学学报:社会科学版,2009,11(2):54-59.

[9] 丁成日,宋彦,黄艳.市场经济体系下城市总体规划的理论基础:规模和空间形态[J].城市规划,2004(11):71-77. (编辑/王媛媛)

作者简介:

郭志刚/1974年生/男/吉林人/硕士/注册规划师/天津市渤海城市规划设计研究院院长/研究方向为详细规划编制与审批方法(天津 300450)

刘 伟/1982年生/男/天津人/硕士/高级工程师,注册规划师/天津市渤海城市规划设计研究院规划一所项目负责人/研究方向为生态城市设计方法(天津 300450)

周 欣/1983年生/女/天津人/天津市渤海城市规划设计研究院景观所工程师(天津 300450)

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