生態(tài)修復背景下城市綠心規(guī)劃策略研究
——以武漢東湖綠心為例

陳 明

孟 勇

戴 菲*

劉志慧

王運達

“生態(tài)修復，城市修補”是2015年中央城市工作會議上，針對城市發(fā)展進入轉(zhuǎn)型時期及產(chǎn)生各種“城市病”的背景下提出的指導方針，用以促進城市環(huán)境品質(zhì)提升工作的開展。生態(tài)修復是項龐雜的工程，其核心在于恢復生態(tài)功能、生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)可持續(xù)性，主要從低層次的受損生態(tài)要素修復、中層次的生態(tài)系統(tǒng)修復，以及高層次的人居環(huán)境構(gòu)建3個層次進行[1]。目前國內(nèi)外生態(tài)修復的研究基本針對生態(tài)環(huán)境破損十分嚴重的區(qū)域，以山、水、棕地、綠地為重點修復對象，例如上海辰山植物園[2]、韓國清溪川[3]、西咸新區(qū)釣魚臺濕地公園[1]和多倫多約克維爾公園[4]等。這些成功案例的策略主要包括撤除導致生態(tài)系統(tǒng)退化的因素、恢復當?shù)刂脖慌c動物群落，以及構(gòu)建生態(tài)景觀等。對于生態(tài)本底條件較為優(yōu)越的城市綠心，其生態(tài)修復的策略、途徑與傳統(tǒng)方式有著較大差別，不僅要保證受損生態(tài)環(huán)境的恢復與改善，還要側(cè)重于生態(tài)質(zhì)量的提升。

城市綠心最早可追溯到19世紀末霍華德(Howard)的“田園城市”(Garden Cities)，認為城市公共空間應該作為城市的核心[5]。至20世紀30年代，芒福德(Mumford)提出的有機城市規(guī)劃(Organism Planning)中將城市理解為一個有機體，綠心則是城市的心臟[6]。此后，現(xiàn)代意義上的城市綠心(Greenheart Metropolis)開始出現(xiàn)，其規(guī)劃思想為利用開放空間將周圍空間連接成一個完整的空間單元，并在1951年荷蘭蘭斯塔德的綠心規(guī)劃中得以實踐[7]。在國內(nèi)的研究中，劉濱誼等最早明確了“城市綠心”的概念，認為綠心需具備3個條件：1)位于城市中心；2)具有一定規(guī)模；3)由城市不同職能分工的城市組團圍合而成[8]。綠心多樣化的土地類型(綠化廣場、公園、風景林地、濕地、特定的農(nóng)業(yè)用地以及風景區(qū)等)隨后也得到推廣[9-10]。與綠廊、綠環(huán)、綠楔等綠地結(jié)構(gòu)類型相比，綠心與城市建成區(qū)直接聯(lián)系，對城市的影響更加緊密。伴隨城市化產(chǎn)生的各類“城市病”，城市綠心可有效整合城市資源、凈化空氣、減輕熱島效應、遏制迅速蔓延的郊區(qū)化趨勢。因此對城市綠心進行生態(tài)修復，除了能改善與提升自身生態(tài)環(huán)境，還可通過綠心生態(tài)效益的輻射作用改善周邊環(huán)境，從而提升城市整體的生態(tài)環(huán)境品質(zhì)。然而多年來，城市綠心在國內(nèi)外的實踐及理論研究大多集中在城市綠心現(xiàn)狀特征及其保護方面[11-13]，缺少保護與利用相結(jié)合的研究，且規(guī)劃成果缺乏對規(guī)劃效益的有效檢驗。針對這些問題進行總結(jié)分析有助于推進城市綠心的保護與規(guī)劃實踐，使城市綠心更好地發(fā)揮其生態(tài)與服務(wù)功能，因此有必要開展進一步研究。

武漢東湖是亞洲最大的城中湖，是國家5A級風景名勝區(qū)，是武漢建成區(qū)內(nèi)最重要的大型生態(tài)斑塊。通過武漢東湖綠心生態(tài)保護與修復規(guī)劃，使其最大限度地發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能與城市人工生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，但如何在生態(tài)本底條件較為優(yōu)越的城市生態(tài)用地中進行這項實踐，本文從前期評估、生態(tài)保護與修復、生態(tài)建設(shè)，以及規(guī)劃績效測算4個方面提出關(guān)鍵策略。其中，環(huán)境保護部近期頒布的《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》(HJ 192—2015)與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2016年頒布的《城市生態(tài)評估與修復導則》(以下分別簡稱《規(guī)范》與《導則》)為綠心生態(tài)環(huán)境的定量評估提供依據(jù)，景觀敏感度分析為綠心的生態(tài)保護與修復提供指導，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建是生態(tài)建設(shè)的重要內(nèi)容，規(guī)劃后的績效測算是規(guī)劃實施后期監(jiān)測的重要評價標準與依據(jù)。

1 國際大都市城市綠心建設(shè)與啟示

目前國內(nèi)城市綠心普遍存在生態(tài)質(zhì)量評價較低、空間品質(zhì)不高、受到單純保護而未能發(fā)揮綠心效益最大化等問題[14-16]，東湖綠心是其中的典型代表，通過國際大都市城市綠心的案例解讀，可以為國內(nèi)綠心建設(shè)提供規(guī)劃策略層面的參考。

國際大都市城市綠心的選取是基于全球城市指數(shù)，關(guān)注出現(xiàn)頻率最高且排名靠前的城市，通過2017年9月的Google Earth遙感影像及文獻資料查閱，篩選出位于城市中心、用地規(guī)模大于3km2，且周圍聚集城市重要功能片區(qū)的綠心案例。紐約、倫敦、首爾等6個綜合實力(商業(yè)活動、人力資本、信息交換、文化體驗和政治參與)強大的國際大都市普遍擁有城市綠心，通過植綠造綠、水體整治等修復手段以及后期的嚴格保護策略，提升綠心生態(tài)質(zhì)量，促進城市環(huán)境品質(zhì)的改善(表1)。

表1 國際大都市城市綠心與規(guī)劃策略比較

2 城市綠心規(guī)劃的技術(shù)策略

2.1 基于《規(guī)范》與《導則》的城市綠心前期評估

前期評估的目的是為了得到當前綠心的整體生態(tài)質(zhì)量與不同生態(tài)要素現(xiàn)狀的量化指標，并提出規(guī)劃目標，為后續(xù)開展的保護與修復工作提供支撐。在現(xiàn)場調(diào)研與資料收集的基礎(chǔ)上，基于《規(guī)范》，可以用EI(Ecological Index，即生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)，指標體系包含生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地脅迫指數(shù)和污染負荷指數(shù)5個分指數(shù)和1個環(huán)境限制指數(shù)，取值0～100)來衡量綠心整體的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，EI值越高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越好，以75、55、35、20為優(yōu)、良、一般、較差和差的分界值。基于《導則》，計算綠心中的山體、水體和綠地等要素指標，從破損山體修復率、水域濕地面積比、水岸線自然化率、建成區(qū)綠地率、建成區(qū)綠化覆蓋率，以及林蔭路推廣率等方面，全面評估各要素的生態(tài)狀況。通過上述指標的定量計算，確定保護與修復強度。

2.2 基于景觀敏感度的城市綠心生態(tài)保護與修復策略

由于城市綠心規(guī)模龐大且多由生態(tài)用地構(gòu)成，因此在規(guī)劃利用前須開展嚴格的保護和有效的修復工作，從而維持或提升綠心內(nèi)部空間的生態(tài)、景觀和環(huán)境質(zhì)量，避免城市的繼續(xù)擴張將其侵蝕。這項工作基于景觀敏感度分析，通過分析度量綠心內(nèi)部環(huán)境受到外界干擾發(fā)生變化的程度來劃分不同的保護分區(qū)，從而采取不同等級與強度的保護與修復策略。在過去的研究中對于景觀生態(tài)敏感度的關(guān)注較多，考慮了研究對象的生態(tài)問題，忽視了景觀、游憩等因素，而城市綠心又具備這些功能，因此應將反映人們對景觀感知程度的景觀視覺敏感度分析納入考量。景觀視覺敏感度是景觀被注意到的程度的度量，是景觀的醒目程度等的綜合反映[23]。景觀視覺敏感度越高的區(qū)域，即使受到輕微干擾，也會對景觀造成較大沖擊，因此需要重點保護。

從綠心的生態(tài)和視域感知兩方面選擇影響因子，分別作為景觀生態(tài)敏感度與景觀視覺敏感度的評價依據(jù)[23-24]，基于GIS分析得到二者的評價結(jié)果，并疊加獲得綠心的景觀綜合敏感度?；诰坝^綜合敏感度與前期評估結(jié)果，將不同的敏感區(qū)劃分成不同的保護分區(qū)，有針對性地采取保護與修復策略。

表2 生態(tài)斑塊與廊道評價標準[26-28]

2.3 基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)建設(shè)策略

在保護與修復的前提下，為了更有效地利用城市綠心，使其發(fā)揮區(qū)域聯(lián)動作用，并激發(fā)其各項功能服務(wù)于城市，將綠心作為生態(tài)源地，連通周邊現(xiàn)狀及潛在的生態(tài)斑塊，建立輻射區(qū)域甚至整個城市的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，在以建設(shè)用地為基質(zhì)的城市空間中，最大化地發(fā)揮綠色空間的生態(tài)效益。

傳統(tǒng)構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)常?；诖怪鄙鷳B(tài)過程的疊加分析，與基于水平生態(tài)過程等的空間分析、圖論和形態(tài)學空間格局分析等方法均存在一定局限性，或過多地關(guān)注生物多樣性保護，或忽略了生態(tài)過程和功能的連接性[25]。本文采用空間利用生態(tài)績效的方法構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，兼顧自然生態(tài)與人文生態(tài)[26]。梳理和補充完善評價指標，對現(xiàn)狀生態(tài)斑塊與廊道進行評價，并結(jié)合景觀敏感度的評價結(jié)果，篩選出評價質(zhì)量及敏感度高的斑塊與廊道(表2)。同時基于“引力-阻力”分析，補充適宜動物遷徙的潛在廊道，從而構(gòu)建既滿足生態(tài)功能，又符合動物棲息遷徙需求，并且高度連接的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

2.4 基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、生態(tài)質(zhì)量、生態(tài)服務(wù)功能的規(guī)劃績效測算

規(guī)劃績效測算是對規(guī)劃結(jié)果進行及時有效的檢驗，通過測算形成反饋，預測規(guī)劃方案能否達到規(guī)劃目標，以便及時進行優(yōu)化和完善。

測算可從生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、生態(tài)質(zhì)量和生態(tài)服務(wù)功能3個方面進行。首先，檢驗生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否合理，通過計算γ指數(shù)(取值0～1，度量所有斑塊被連接的程度)、β指數(shù)(度量一個斑塊與其他斑塊連接的難易程度)與α指數(shù)(取值0～1，度量現(xiàn)有斑塊環(huán)路存在的程度)[29]，衡量生態(tài)網(wǎng)絡(luò)在空間上的耦合關(guān)系及其生態(tài)效能，數(shù)值越大，生態(tài)廊道的連接性越好。其次，預測生態(tài)質(zhì)量的提升程度，基于《規(guī)范》與《導則》，對規(guī)劃后的綠心整體生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)EI及山、水、綠地各要素的生態(tài)狀況進行測算，并與規(guī)劃前進行對比，衡量規(guī)劃方案的合理性與可行性。最后，測算綠心的生態(tài)服務(wù)功能，可采用價值量評價法、物質(zhì)量評價法和能值分析法3種方法[30]，量化生態(tài)資源產(chǎn)生的服務(wù)功能價值。

3 東湖綠心前期評估

3.1 項目提出背景

2017年武漢市大力推進“一城一軸一心”的亮點區(qū)塊建設(shè)，其中東湖綠心生態(tài)保護與修復規(guī)劃是“一心”建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容。通過生態(tài)修復、生態(tài)提升，以及廊道的輻射作用改善城區(qū)生態(tài)環(huán)境等策略，構(gòu)建大東湖生態(tài)格局，打造世界級生態(tài)綠心。目前項目已通過審批并在逐步實施。

在武漢城市化過程中，東湖從城郊湖、城邊湖發(fā)展為城中湖(圖1)。武漢歷次總規(guī)都將東湖作為城市重要的生態(tài)區(qū)進行保護。在1995年編制的總規(guī)中，首次提出將東湖作為城市綠心，對城市生態(tài)建設(shè)具有重大意義。目前東湖處于武漢市域的地理中心、城市建成區(qū)的核心，周圍聚集了武漢重要的商業(yè)、商務(wù)、教育、文化等功能片區(qū)(圖2)。規(guī)劃范圍61.86km2，向外拓展至武昌、洪山、青山、東湖高新等區(qū)域構(gòu)成研究范圍。

3.2 前期評估

綠心內(nèi)生態(tài)本底資源豐富。1)湖灣港汊交錯，由12個大小子湖構(gòu)成，水域面積達32.5km2，占東湖綠心面積一半以上。湖岸線長達112km，但岸線自然化率僅56.1%。2)山巒連綿，綠心內(nèi)共分布有14座大小山體，總面積約7.02km2。3)動植物資源豐富，擁有鳥類234種、魚類39種，以及若干兩棲、爬行、獸類等。植物種類396種，擁有13個植物專類園。近年來東湖綠道的建設(shè)促使更多市民涌向東湖，成為城市重要的休閑游憩場所，因此東湖綠心的生態(tài)優(yōu)化與提升可以更好地發(fā)揮生態(tài)功能，并為市民提供景觀和游憩服務(wù)。

東湖綠心目前的EI值為62.8，僅為“良”的級別，整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量仍有很大的提升空間。各要素中，水域濕地面積比為52.9%，而破損山體修復率為0，林蔭路推廣率僅29.9%，研究范圍內(nèi)的建成區(qū)綠地率和綠化覆蓋率在30%～40%之間，生態(tài)斑塊和廊道連接度低、連續(xù)性差，生態(tài)網(wǎng)絡(luò)不完整等問題較為顯著，需要進行完善與提升。

3.3 規(guī)劃目標

基于前期評估結(jié)果，首先對東湖綠心生態(tài)環(huán)境敏感脆弱且較少受到人為干擾的資源進行保護，然后修復受損的生態(tài)資源，實現(xiàn)生態(tài)本底條件的改善與提升，提高生態(tài)質(zhì)量與景觀風貌。規(guī)劃目標是將東湖綠心的EI值從“良”提升至“優(yōu)”。

圖1 武漢東湖的發(fā)展演變過程

圖2 東湖綠心及周邊城市功能區(qū)

4 東湖綠心生態(tài)保護、修復與建設(shè)策略

4.1 生態(tài)保護與修復

城市建設(shè)用地的不斷擴張逐漸將綠心包圍，因此需要制定合理的生態(tài)保護策略，避免綠心再被侵蝕，其前提需要基于綠心的景觀敏感度評價。首先，通過現(xiàn)狀調(diào)查，選取對綠心生態(tài)與景觀具有重大影響的因素，構(gòu)建景觀敏感度評價指標，利用層次分析法確定各指標權(quán)重(表3)[23，31]。這些指標基于高分二號衛(wèi)星2016年9月1日拍攝的東湖綠心片區(qū)的高分辨率遙感影像、東湖風景名勝區(qū)總體規(guī)劃(2011—2025年)以及其他數(shù)字資料，通過GIS、RS等分析獲得。其次，將不同指標層的敏感度分析結(jié)果進行加權(quán)疊加，得到景觀生態(tài)敏感度與景觀視覺敏感度，再將二者疊加得到景觀綜合敏感度評價結(jié)果(圖3)。景觀生態(tài)敏感度方面，受坡度、植被覆蓋與自然景觀價值的影響較大，山體、濕地及湖泊往往是景觀生態(tài)敏感度最高的區(qū)域，其中，湖泊由于水生植物覆蓋度、濁度和各類污染物濃度等不同，其敏感度也不一致。景觀視覺敏感度方面，絕大部分寬闊低海拔的水域是景觀視覺敏感度最高的區(qū)域；南部山體與陸域的平均高度存在100m以上的高差，較為醒目，也容易出現(xiàn)在視線之中，景觀視覺敏感度也較高。

表3 景觀敏感度評價體系

圖3 東湖綠心敏感度分析及保護區(qū)劃分

圖4 東湖綠心生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

將景觀綜合敏感度按1～9級進行重新分類，等級值越大代表敏感度越高。選擇敏感度等級＞4的區(qū)域作為保護范圍，其中敏感度等級為8～9的極高敏感區(qū)作為一級保護區(qū)，主要為山體、湖泊和濕地，它們不僅是重要的生態(tài)資源、動物的棲息地，同時也給人們提供了優(yōu)美的景觀風貌與舒適的游憩場所。這個范圍以保護區(qū)內(nèi)的生物多樣性和自然景觀為目標，除了景區(qū)內(nèi)必要的新增項目外，嚴格限制再開發(fā)建設(shè)，尤其是在綠心西側(cè)湖岸邊界與城市建成區(qū)相交接的區(qū)域，為避免城市建設(shè)侵占湖面，同時采取污染源控制以及底泥清淤、水生植物凈化等生態(tài)修復措施提高水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。二級保護區(qū)為敏感度等級為6～7的區(qū)域，包括林地與部分湖泊，仍須限制開發(fā)力度，例如控制建筑密度、高度和體量等，同時進一步提升水環(huán)境。三級保護區(qū)作為一、二級保護區(qū)與不敏感區(qū)的協(xié)調(diào)過渡區(qū)，通過景觀廊道連接發(fā)揮其生態(tài)融合作用，避免建設(shè)連片發(fā)展(圖3)。

表4 規(guī)劃前后生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對比

表5 規(guī)劃前后生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標

4.2 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

結(jié)合景觀敏感度評價與表2的評價指標，選擇東湖綠心敏感度等級在8以上的斑塊為生態(tài)源地，篩選綠心以外的以綠地與水體為主的目標斑塊與廊道，通過GIS“引力-阻力”分析補充潛在的生態(tài)廊道，最終構(gòu)建“一環(huán)、兩帶、多廊、多節(jié)點”的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖4)。將東湖綠心與周邊的楊春湖商務(wù)區(qū)、東湖西岸文化傳媒區(qū)、楚河漢街商業(yè)區(qū)以及高校區(qū)等城市主要功能區(qū)實現(xiàn)緊密聯(lián)動發(fā)展，發(fā)揮東湖綠心的強大帶動作用。

1)廊道。一環(huán)為環(huán)湖生態(tài)圈，由山體、林地、耕地等要素構(gòu)成。山體生態(tài)帶由30多座山體與綠地構(gòu)成東西向綠帶，廊道寬度由西向東逐漸變寬，平均寬度在300m以上，最寬可達1 600m以上，可對鳥類與生物多樣性進行有效保護。由于城市建設(shè)造成山體不連續(xù)的現(xiàn)狀，通過城市道路的綠廊建設(shè)將其連接。三環(huán)生態(tài)帶由綠心東部的耕地及三環(huán)線兩側(cè)的防護綠地構(gòu)成，廊道寬度150～200m，并對其中被割裂或不完整的廊道進行補充完善。廊道分為依托城市道路的綠廊和依托河流港渠的水廊，水廊的生態(tài)修復措施包括河流港渠的水質(zhì)凈化、駁岸改造以及植被退化區(qū)復綠等，廊道寬度基本達到30m。

2)節(jié)點。節(jié)點由重要的生態(tài)斑塊構(gòu)成。東湖綠心作為生態(tài)服務(wù)、物質(zhì)流動、能量交換的匯集地，是重要的源斑塊。目標斑塊包括綠心周圍的公園綠地(紫陽公園、洪山公園等)、山體(蛇山等)、湖泊(南湖、沙湖等)，以及其他潛在斑塊(耕地、草地等)。這些區(qū)域?qū)S持生物多樣性、營造景觀游憩空間具有重要作用，在嚴格保護的基礎(chǔ)上需要適當管控。從綠心發(fā)散出的廊道基本上可連接各個節(jié)點，但由于城市空間的限制，綠心西側(cè)的節(jié)點仍需縱向廊道的連接，使網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定。

5 規(guī)劃績效測算

通過生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，廊道數(shù)量由12條增至41條，節(jié)點數(shù)由21個增至35個，環(huán)路數(shù)由2個增至43個，極大地提高了γ、β和α指數(shù)(表4)。說明生態(tài)網(wǎng)絡(luò)使區(qū)域整體的生態(tài)連通性明顯改善，斑塊之間更易聯(lián)系，提高和改善了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的完整性、恢復力和穩(wěn)定性。

基于《規(guī)范》與《導則》構(gòu)建生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系，包含2個一級指標與11個二級指標(表5)。規(guī)劃基于生態(tài)理念，大格局上創(chuàng)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、連通港渠水系、提供動物遷徙通道；具體修復措施上，采取受損山體復綠、東湖水質(zhì)凈化、生物棲息地營造，以及景中村綠化覆蓋率提升等策略，大大提升了生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)，達到79.9，即“優(yōu)”的級別，各類要素的生態(tài)質(zhì)量也得到較大提升，具體指標如表5所示。

為了進一步評估城市綠心的生態(tài)價值，采用價值量評價法，用貨幣價值量的角度對生態(tài)服務(wù)進行定量評估，基于科斯坦薩(Costanza)提出的全球生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)功能的價值評價標準[32]，計算規(guī)劃帶來的經(jīng)濟價值(表6)。規(guī)劃維持生態(tài)用地總量不變，減少耕地面積，增加草地與林地面積，但生態(tài)功能服務(wù)價值卻得到很大提升，每年可產(chǎn)生24460.99萬元的生態(tài)服務(wù)價值，比規(guī)劃前增加180.07萬元。

6 結(jié)語

城市綠心生態(tài)保護與修復規(guī)劃屬于一項新的規(guī)劃實踐類型，在國內(nèi)外尚處于探索階段。通過國際大都市城市綠心的梳理，可以發(fā)現(xiàn)城市綠心以生態(tài)功能為主，兼具連通性與其他功能。武漢東湖綠心是一個典型的實踐案例，通過“前期評估—生態(tài)保護與修復—生態(tài)建設(shè)—規(guī)劃績效測算”等工作流程，展示城市綠心生態(tài)保護與修復規(guī)劃的基本思路和關(guān)鍵技術(shù)策略。有別于常規(guī)的生態(tài)修復規(guī)劃類型，本項目針對生態(tài)條件優(yōu)越的場地提出生態(tài)修復與提升策略，希望對我國其他城市綠心的發(fā)展利用提供一些參考。后續(xù)研究還可進一步推進，例如計算生態(tài)服務(wù)功能時，將生態(tài)要素產(chǎn)生的間接價值考慮在內(nèi)。

注：文中圖片除注明外，均由作者繪制。