蘇州工業(yè)園區(qū)水氣候適應(yīng)性設(shè)計策略研究

曾煜

摘要：在城市規(guī)劃發(fā)展過程中，城市的水環(huán)境在改善城市生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化城市宜居環(huán)境等方面具有重要的作用。目前蘇州工業(yè)園區(qū)的城市水體陸續(xù)出現(xiàn)了水質(zhì)惡化、水體富營養(yǎng)化等問題，水質(zhì)惡化更是未來園區(qū)水環(huán)境合理規(guī)劃與優(yōu)化的重要阻礙。本文將運用情景模擬的手段，模擬建構(gòu)蘇州工業(yè)園區(qū)五種水環(huán)境演變模式并加以實證研究，并對合理規(guī)劃控制水系空間結(jié)構(gòu)、有效利用水體小氣候效應(yīng)、提高蘇州工業(yè)園區(qū)的水環(huán)境適應(yīng)能力提出優(yōu)化策略和建議。

Abstract： In the process of urban planning and development， the urban water environment plays an important role in improving the urban ecological environment and optimizing the urban livable environment. At present， the urban water bodies in the Suzhou Industrial Park have successively encountered problems such as water quality deterioration and eutrophication. The deterioration of water quality is an important obstacle to the rational planning and optimization of the water environment of the park in the future. This article uses scenario simulation to simulate and construct five water environment evolution models in Suzhou Industrial Park and conduct empirical research， and proposes optimization strategies and recommendations for reasonable planning and control of the spatial structure of the water system， effective use of water microclimate effects and improvement of the water environment adaptability of Suzhou Industrial Park.

關(guān)鍵詞：水生態(tài);水城關(guān)系;情景模擬;蘇州工業(yè)園區(qū)

Key words： water ecology;water city relationship;scenario simulation;Suzhou Industrial Park

中圖分類號：P463.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0226-07

1 ?研究的背景和意義

1.1 研究背景

1.1.1 時代背景

城市建設(shè)中，因缺乏對氣候的考慮所導(dǎo)致的的異常氣候現(xiàn)象對城市安全的危害日益凸顯，針對城市氣候適應(yīng)性的研究迫在眉睫。水環(huán)境作為城市氣候的重要組成部分，在城市氣候環(huán)境中有著重要影響作用，而我國城市水源枯竭、河流污染問題日益嚴(yán)重。2020年第28屆世界水日確定的主題為 “水與氣候變化”。應(yīng)對水環(huán)境變化是巨大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，也是本研究的重點。

1.1.2 理論背景

現(xiàn)代社會飛速變化，城市規(guī)劃具有更多的不確定性。一旦外界環(huán)境輕微變動，原有的規(guī)劃方案就有可能被打破，甚至推倒重來。因此，需要從動態(tài)性、整體性、可變性等角度來考慮規(guī)劃問題。情景模擬正是基于對未來挑戰(zhàn)進(jìn)行多元判斷的一種研究方法，憑借其強(qiáng)大的復(fù)雜計算功能、在模擬空間時間動態(tài)變化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行城市策略設(shè)計，降低了規(guī)劃的風(fēng)險并提高了規(guī)劃的準(zhǔn)確性。

1.1.3 課題背景

蘇州自古以來與水關(guān)系密切。強(qiáng)大縱橫的水系統(tǒng)使蘇州生產(chǎn)生活用水得到保證，減少了城市內(nèi)澇，成為了城市的景觀標(biāo)志。蘇州經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值增長最為迅速的工業(yè)園區(qū)在發(fā)展中由于忽略了水環(huán)境的存在，使水成為了城市發(fā)展中的附屬物，水城特色丟失。近年來，蘇州工業(yè)園區(qū)意識到水環(huán)境的重要性，著力加強(qiáng)黑臭水體整治和城鄉(xiāng)生活污水治理。在城市規(guī)劃層面，水環(huán)境適應(yīng)性城市設(shè)計策略也顯得非常重要。

1.2 研究意義

1.2.1 理論意義

蘇州作為典型的江南水鄉(xiāng)城市，對水環(huán)境改造、城市氣候適應(yīng)性提升的經(jīng)驗豐富。但蘇州工業(yè)園區(qū)的建設(shè)時間尚短，前人研究較少。隨著工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度的加快，區(qū)域水環(huán)境的保護(hù)和合理利用越發(fā)重要。本次研究利用情景模擬技術(shù)，總結(jié)工業(yè)園區(qū)適應(yīng)城市水環(huán)境的設(shè)計和改造技術(shù)，為水體空間更新設(shè)計提供更多的定量化技術(shù)參數(shù)，提高城市水環(huán)境改造與城市氣候適應(yīng)性的科學(xué)性。

1.2.2 實踐意義

①剖析問題關(guān)鍵，改善水環(huán)境現(xiàn)狀問題。

城市水氣候是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，導(dǎo)致其問題的原因也多種多樣。要使園區(qū)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，一個良好的生態(tài)環(huán)境是基礎(chǔ)，第一要義是研究其水氣候產(chǎn)生問題的根源，對癥下藥，才能使園區(qū)的水環(huán)境重獲新生。

②延續(xù)城市特色，推動園區(qū)快速發(fā)展。

蘇州工業(yè)園區(qū)作為蘇州城市現(xiàn)代的象征，其在高速發(fā)展的同時應(yīng)延續(xù)蘇州古城區(qū)“以水為脈”的空間格局，展現(xiàn) “水”的文化魅力。在改善水生態(tài)問題的基礎(chǔ)上，總結(jié)具有地域表達(dá)特色的水環(huán)境改造及氣候適應(yīng)性提升策略，并將其落實為水鄉(xiāng)特色的空間語言，提升城市韌性的同時延續(xù)城市特色，促進(jìn)園區(qū)高效發(fā)展。

2 ?相關(guān)研究綜述

國際上與水環(huán)境導(dǎo)向的城市設(shè)計相關(guān)的理念主要有：美國的低影響開發(fā)、最佳管理措施、綠色基礎(chǔ)設(shè)施，英國的可持續(xù)排水系統(tǒng)，德國的雨水利用和雨洪管理，澳大利亞的水敏性城市，新加坡“活躍、美麗、潔凈水源”等。歐美國家的水生態(tài)技術(shù)體系核心在于模擬“降水——下滲——徑流——滯蓄——蒸發(fā)”的自然水文循環(huán)鏈，同時實現(xiàn)雨水回收利用、補(bǔ)充地下水、城市景觀營造等多重目標(biāo)。

情景模擬被普遍應(yīng)用于預(yù)測分析中，為決策提供重要的依據(jù)。國內(nèi)的情景分析主要涉及交通發(fā)展戰(zhàn)略、土地利用、景觀規(guī)劃等。

3 ?研究的內(nèi)容與方法

3.1 研究內(nèi)容

“情景模擬”可以分析多種未來可能性情景，來回答當(dāng)某種情景發(fā)生時該如何解決的問題。在城市規(guī)劃界，情景模擬理論常運用于總體規(guī)劃前期的應(yīng)用研究、針對工業(yè)用地置換等多個方面。“城市水氣候適應(yīng)性”是指城市的氣候適應(yīng)性在水生態(tài)環(huán)境中的作用與體現(xiàn)。水生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展是創(chuàng)建生態(tài)文明城市工作中必不可少的重要部分，有氣候適應(yīng)性的城市規(guī)劃設(shè)計有利于城市可持續(xù)健康發(fā)展。

3.2 研究區(qū)域概況

3.2.1 蘇州工業(yè)園區(qū)基本情況

蘇州工業(yè)園區(qū)位于蘇州古城東側(cè)，面積278平方公里。園區(qū)交通便利，與世界各主要城市相連，是長三角地區(qū)重要的總部經(jīng)濟(jì)和商務(wù)文化活動中心。自1994年設(shè)立以來，經(jīng)過二十多年發(fā)展，園區(qū)已進(jìn)入“實踐科學(xué)發(fā)展、塑造國際品牌”的重要階段。目前園區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在不斷調(diào)優(yōu)，由“工業(yè)型經(jīng)濟(jì)”向“服務(wù)型經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)型，由“工業(yè)園區(qū)”邁向“新城區(qū)”。在綠地系統(tǒng)規(guī)劃方面，園區(qū)內(nèi)水系結(jié)構(gòu)為：

“棋盤狀+多點”。園區(qū)綠地水系系統(tǒng)規(guī)劃以“江湖融城、水綠映城”為導(dǎo)向，塑造具有國際競爭力的現(xiàn)代化、公園化、人與自然和諧相處的 “花園城市”。

3.2.2 蘇州工業(yè)園區(qū)水環(huán)境概況

工業(yè)園區(qū)水域面積53.6平方公里，占總面積的19.3%。水資源豐富，水網(wǎng)密集。北瀕陽澄湖，南接吳淞江，內(nèi)有金雞湖、獨墅湖、陽澄湖等，還有大大小小的河流水系40余條。目前，工業(yè)用地開發(fā)增強(qiáng)、綠地凈化地表徑流能力缺乏、人口強(qiáng)烈增長等方面的影響加快了園區(qū)河網(wǎng)水系的衰減程度，引發(fā)水體污染、地面沉降、內(nèi)澇等一系列水環(huán)境問題。

3.2.3 小結(jié)

蘇州居太湖之濱，河道、雨水資源豐富，然而城市水環(huán)境問題頻發(fā)，很大一部分是因為對城市雨水沒有進(jìn)行良好的管理，眾多城市水環(huán)境問題無法得到良好解決。城市對于水氣候的適應(yīng)能力還不足。因此，研究城市水氣候適應(yīng)性非常必要，應(yīng)結(jié)合蘇州工業(yè)園區(qū)境內(nèi)地質(zhì)、氣候、水文要素的特征，引用情景模擬等科學(xué)技術(shù)方法，將對水體的生態(tài)滲透、滯留凈化作為綠地系統(tǒng)的必要功能進(jìn)行規(guī)劃。從而以最經(jīng)濟(jì)、直接的方式，對城市雨水進(jìn)行管理，協(xié)助解決城市雨洪問題，也有助于提高蘇州工業(yè)園區(qū)綠地水系系統(tǒng)的生態(tài)效益。

3.3 技術(shù)路線圖（圖3）

4 ?蘇州工業(yè)園區(qū)水體情景模擬構(gòu)建

本章參考前人研究成果“貴體進(jìn)《從水環(huán)境與土地使用的關(guān)聯(lián)性探討兩江新區(qū)土地使用生態(tài)化研究》”的基礎(chǔ)上進(jìn)行城水關(guān)系的適應(yīng)性策略的具體實施研究。由于城市水體具有生態(tài)影響，氣候調(diào)節(jié)，防洪排澇，以及對城市空間拓展產(chǎn)生影響從而影響城市設(shè)計。所以將進(jìn)行不同目標(biāo)情景規(guī)劃，主要分為基于現(xiàn)狀水資源發(fā)展模式的現(xiàn)狀發(fā)展情景、相關(guān)規(guī)劃情景模擬分析一共兩種規(guī)劃情景，以及一種氣候?qū)λw影響的預(yù)測。

4.1 基于不同目標(biāo)的情景構(gòu)建及水體模擬分析

由于水體受多重因素影響，首先是現(xiàn)狀建成區(qū)及建設(shè)模式，其次是為未來提供發(fā)展的相關(guān)法定規(guī)劃?，F(xiàn)狀發(fā)展情景及相關(guān)規(guī)劃情景基本延續(xù)了園區(qū)原有水系現(xiàn)狀，且空間布局模式受現(xiàn)狀水體影響較大。在構(gòu)建現(xiàn)狀發(fā)展及相關(guān)規(guī)劃情景方案時，更多以現(xiàn)狀或規(guī)劃方案分別進(jìn)行水體的情景模擬。

4.2 基于現(xiàn)狀發(fā)展目標(biāo)的情景構(gòu)建及水體模擬分析

現(xiàn)狀發(fā)展模式構(gòu)建主要是指用現(xiàn)狀建設(shè)規(guī)律來推演未來的開發(fā)區(qū)，由于現(xiàn)狀發(fā)開發(fā)受水系水體建設(shè)影響較多，如環(huán)金雞湖商務(wù)金融中心，環(huán)獨墅湖科教園區(qū)。水環(huán)境對城市發(fā)展形態(tài)以及城市氣候產(chǎn)生巨大影響。

結(jié)構(gòu)描述：景觀結(jié)構(gòu)破碎，生態(tài)綠量不足，城區(qū)部分水域存在污染。（表1）

4.3 基于相關(guān)規(guī)劃目標(biāo)的情景構(gòu)建及水環(huán)境模擬分析

相關(guān)規(guī)劃模式構(gòu)建：在一定基礎(chǔ)上對現(xiàn)狀發(fā)展模式進(jìn)行了有效優(yōu)化，主要表現(xiàn)在水城關(guān)系的適當(dāng)優(yōu)化，即水系與各個不同功能用地之間的適度混合。（表2）

4.4 氣候變化對蘇州工業(yè)園區(qū)水環(huán)境的影響

本文中氣候變化主要是針對氣溫及降水變化而言，它對水系統(tǒng)的影響分為直接影響和間接影響。直接影響主要表現(xiàn)在氣候因素，如：降水、氣溫等的直接改變;間接影響表現(xiàn)在影響水循環(huán)過程。

氣溫方面，由于全球化的影響，氣溫變暖的現(xiàn)象比較明顯（圖4），其對水循環(huán)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在蒸發(fā)、徑流兩方面。

5 ?模型結(jié)果預(yù)測與分析

水體模型結(jié)果模擬是根據(jù)水生態(tài)環(huán)境健康狀態(tài)評價需求，基于空間大數(shù)據(jù)的城市水系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化格塊的城市水系統(tǒng)水體環(huán)境模型，實現(xiàn)不同水體模型結(jié)果的客觀性、科學(xué)性與可視化。受制于所獲得園區(qū)水系統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)庫完整性的影響，本小節(jié)主要結(jié)合四個不同用地情景模型，對其結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，并針對結(jié)果的分析方向進(jìn)一步闡述。

5.1 現(xiàn)狀發(fā)展模式下的預(yù)測結(jié)果

地表徑流將發(fā)生極大改變，生態(tài)服務(wù)能力將會降低;河道會呈現(xiàn)干涸和洪澇的二元現(xiàn)象;地下水補(bǔ)給區(qū)、河湖水源涵養(yǎng)區(qū)等重要生態(tài)敏感區(qū)將面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

5.2 相關(guān)規(guī)劃模式下的預(yù)測結(jié)果

地表徑流將發(fā)生較大改變，生態(tài)服務(wù)能力將會降低;河道水量較少和兩側(cè)土地易受洪澇災(zāi)害的影響;重要生態(tài)敏感區(qū)將得到初步緩解與控制。

5.3 氣候?qū)λh(huán)境影響預(yù)測

預(yù)測結(jié)果：氣溫方面，呈增溫趨勢，地表蒸發(fā)能力增強(qiáng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水量增加。易出現(xiàn)極端氣候現(xiàn)象，湖泊水蒸發(fā)量增大，河流徑流流量減小;降水量方面，反復(fù)無常的氣溫導(dǎo)致降水量全年分布不均勻，水資源總量季節(jié)變化大。

模擬結(jié)果分析：水環(huán)境生態(tài)較為不穩(wěn)定，對氣候變化的監(jiān)控同時應(yīng)做好人工蓄水工作，加大儲水量彈性閾值，維持供需水結(jié)構(gòu)的平衡。

6 ?設(shè)計優(yōu)化策略

6.1 土地使用生態(tài)化策略

建設(shè)用地引導(dǎo)——對核心水景地如金雞湖，重要水系應(yīng)該以居住及少許配套為主，并結(jié)合道路建立水質(zhì)保持系統(tǒng)，注重與綠化景觀的結(jié)合，以維持良好的水質(zhì)及水系景觀。污染工業(yè)用地遠(yuǎn)離主要水系。

非建設(shè)用地引導(dǎo)——限制農(nóng)業(yè)開發(fā);增加林業(yè)，保護(hù)水源涵養(yǎng)區(qū)與水土保持區(qū);重要河流水系兩側(cè)應(yīng)有較強(qiáng)的管控措施，并且涵養(yǎng)河流水系的生態(tài)環(huán)境以發(fā)揮其水質(zhì)保持功能;有必要的地方新建部分濕地系統(tǒng)增加水面面積，增強(qiáng)水環(huán)境的自我凈化能力。

6.2 氣候適應(yīng)性城市水環(huán)境構(gòu)建策略

城市面臨的水環(huán)境問題是系統(tǒng)性、整體性的問題，需要綜合空間、時間不同維度的系統(tǒng)構(gòu)建策略。針對蘇州工業(yè)園區(qū)整體水環(huán)境問題，借鑒歐盟提出的以物理干預(yù)或工程措施為主的灰色基礎(chǔ)設(shè)施，以提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為主的綠色基礎(chǔ)設(shè)施，以政策、戰(zhàn)略規(guī)劃以及保障機(jī)制為主的軟措施等三方面的具體適應(yīng)措施和方法，提出蘇州工業(yè)園區(qū)氣候適應(yīng)性城市水環(huán)境保障系統(tǒng)構(gòu)建框架（圖5）。

保持現(xiàn)有的河網(wǎng)水系的結(jié)構(gòu)，保持河網(wǎng)水源涵養(yǎng)功能。此外對河流斷面、彎曲度等進(jìn)行生態(tài)化處理。如今園區(qū)水系大多數(shù)為人工岸線（圖6、圖7），在適應(yīng)策略中適當(dāng)調(diào)整為自然岸線（圖8）。

水環(huán)境保護(hù)區(qū)管控：對環(huán)境敏感區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)、水土保持區(qū)及重要林地等納入保護(hù)范圍，并建立緩沖區(qū)進(jìn)行過度;并劃定水系功能區(qū)，分類保護(hù)。對于一些污染嚴(yán)重的水體進(jìn)行生態(tài)保護(hù)與修復(fù)措施，盡可能恢復(fù)水體自身凈化能力（圖9、圖10）。

城市雨水排放方式引導(dǎo)與用地劃定——沿河流排放強(qiáng)度較大的區(qū)域結(jié)合道路規(guī)劃排水明渠，生態(tài)渠化處理，并建立節(jié)點水質(zhì)保持系統(tǒng)，通過增加道路紅線管控范圍，保證其生態(tài)水質(zhì)保持及雨水有效利用。例如可以使用LID雨水設(shè)施保障水系統(tǒng)的穩(wěn)定（圖11）。

7 ?結(jié)論與展望

根據(jù)模擬的多種情景對蘇州工業(yè)園區(qū)水環(huán)境適應(yīng)性的研究，研究小組發(fā)現(xiàn)當(dāng)蘇州工業(yè)園區(qū)的城市氣候受到暴雨等極端天氣的影響下時，城市區(qū)域的水生態(tài)環(huán)境會趨于惡化，出現(xiàn)內(nèi)澇等災(zāi)害;沿水區(qū)域需要人工蓄洪等管理手段的介入，城市地下水、湖泊水質(zhì)和水量在外界影響下整體較為脆弱。蘇州工業(yè)園區(qū)所要考慮的水環(huán)境問題不僅是工程性和資源性缺水，更是水質(zhì)性缺水。政府需要制定以水生態(tài)保護(hù)為主導(dǎo)的園區(qū)水環(huán)境管理保護(hù)條例，核心出發(fā)點是保持水質(zhì)和保證水量，在此基礎(chǔ)上，道路建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施、地下管網(wǎng)都應(yīng)當(dāng)與水環(huán)境掛鉤。

城市規(guī)劃設(shè)計需要考慮的不僅是城市空間形態(tài)和格局，還有城市在區(qū)域水環(huán)境中的氣候適應(yīng)性。情景模擬的手段可以讓我們在規(guī)劃設(shè)計過程中，考慮到城市在不同氣候環(huán)境下的整體適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性。在過去的城市規(guī)劃領(lǐng)域中，能看到城市地理對于城市空間格局的影響，其中水體是城市地理空間必不可少的存在，水環(huán)境適應(yīng)性的研究和調(diào)查在今后的城市規(guī)劃領(lǐng)域中是不能忽略的問題。

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