“雙碳”下長(zhǎng)沙市鵝秀組團(tuán)控制性詳細(xì)規(guī)劃實(shí)施評(píng)估及優(yōu)化策略

胡建麗 許硯梅

中南大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410075

為應(yīng)對(duì)氣候變化問題，中國(guó)提出于2030年之前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060年之前實(shí)現(xiàn)“碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)（以下簡(jiǎn)稱“雙碳”戰(zhàn)略）。城市內(nèi)聚集各類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)，其運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量碳排放，是碳排放的高度集中地。控制性詳細(xì)規(guī)劃（以下簡(jiǎn)稱控規(guī)）對(duì)具體地塊用途和開發(fā)強(qiáng)度等做出的實(shí)施性安排，控規(guī)方案一旦確定并實(shí)施，便決定了城市內(nèi)各項(xiàng)活動(dòng)的碳排放情況。

目前我國(guó)控規(guī)存在“重編制”而“輕實(shí)施”的問題。國(guó)內(nèi)外在規(guī)劃實(shí)施評(píng)估領(lǐng)域已取得一定的研究成果[1-2]，但基于特定領(lǐng)域、特定目標(biāo)的控規(guī)實(shí)施評(píng)估尚未進(jìn)行深入探索。國(guó)內(nèi)低碳控規(guī)領(lǐng)域研究側(cè)重于編制階段，將低碳要素融入控規(guī)指標(biāo)體系[3-4]，評(píng)估不同展情景對(duì)碳排放的影響，成果主要應(yīng)用于城市或新區(qū)規(guī)劃的前期階段。在后續(xù)的實(shí)施階段，對(duì)控規(guī)方案的碳排放、吸收及減排潛力缺乏追蹤與監(jiān)測(cè)。本文構(gòu)建碳評(píng)估模型以量化各碳相關(guān)指標(biāo)的實(shí)施效益，以期為存量用地的低碳生態(tài)發(fā)展和國(guó)土空間規(guī)劃的編制和優(yōu)化提供依據(jù)和建議。

1 研究區(qū)概況

鵝秀組團(tuán)位于長(zhǎng)沙市開福區(qū)金霞經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，規(guī)劃構(gòu)筑一個(gè)以生活居住、商貿(mào)、辦公、休閑旅游等多功能相結(jié)合的綜合型社區(qū)。本次評(píng)估范圍北至三環(huán)繞城線，東至芙蓉北路，南至北二環(huán)，西至湘江。該片區(qū)于2015年完成控規(guī)編制，2021年啟動(dòng)規(guī)劃實(shí)施評(píng)估。評(píng)估涉及城鄉(xiāng)總用地面積為557.94 ha，人口110 362人。如圖1，現(xiàn)狀城市建設(shè)用地面積442.74 ha，占比79.35%；城市非建設(shè)用地面積為115.20 ha，占比20.65%，包括水域和農(nóng)林用地。

圖1 土地利用現(xiàn)狀圖

2 研究方法

2.1 控規(guī)指標(biāo)與“碳”的關(guān)系

（1） 控規(guī)指標(biāo)與碳排放

控規(guī)碳排放的來源分為四個(gè)板塊：一次性建設(shè)碳排放、工業(yè)碳排放、建筑碳排放和交通碳排放。一次性建設(shè)碳排放量即進(jìn)行各項(xiàng)建設(shè)工程所產(chǎn)生的碳排放總量；工業(yè)碳排放量指工業(yè)部門生產(chǎn)產(chǎn)品或提供服務(wù)時(shí)所產(chǎn)生的碳排放量；建筑碳排放量指發(fā)生在城市各類建筑內(nèi)的各項(xiàng)生產(chǎn)生活活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的碳排放量；交通碳排放量指各項(xiàng)交通工具在使用過程中產(chǎn)生的碳排放量。由于一次性建設(shè)碳排量數(shù)據(jù)獲取受限且對(duì)存量用地的碳排放優(yōu)化不具有參考意義，本文不將其納入研究范圍。

（2）控規(guī)指標(biāo)與碳吸收

綠地對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略具有重要作用，綠地率是衡量碳匯能力的核心指標(biāo)。植物的光合作用、蒸騰作用、蒸散作用、隔離阻擋等可以直接實(shí)現(xiàn)固碳釋氧、緩解熱島效應(yīng)、減少建筑能耗等生態(tài)效益；其合理布局可以引導(dǎo)綠色交通的發(fā)展、海綿城市的建設(shè)、碳中和知識(shí)的宣傳等，間接實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”。

2.2 評(píng)估方法

本文應(yīng)用定量分析方法，構(gòu)建模型以測(cè)算累計(jì)年均碳排放量。該方法的核心在于碳排放指標(biāo)的界定、權(quán)重確定和碳排放評(píng)估模型的構(gòu)建[5]。指標(biāo)體系構(gòu)建、權(quán)重確定、指標(biāo)賦值以及綜合計(jì)量是進(jìn)行復(fù)雜的評(píng)估模型計(jì)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（1）碳排放總量

主要包括工業(yè)碳排放、建筑碳排放、交通碳排放三部分，計(jì)算公式如（1）。其中，工業(yè)碳排放包括能源消耗碳排放和工業(yè)生產(chǎn)過程碳排放兩部分：能源消耗碳排放即各類富含碳元素燃燒的過程，由原料數(shù)量和碳排放因子決定；工業(yè)生產(chǎn)碳排放是生產(chǎn)過程中的化學(xué)或物理反應(yīng)產(chǎn)生的溫室氣體排放。受限于數(shù)據(jù)獲取，本次評(píng)估中根據(jù)單位工業(yè)用地碳排放量來統(tǒng)計(jì)控規(guī)地塊內(nèi)的生產(chǎn)碳排放量，計(jì)算公式如（2）。建筑碳排放分為居住建筑碳排放和公共建筑碳排放兩大類，公共建筑又包括行政辦公、商務(wù)辦公、商場(chǎng)設(shè)施、文化設(shè)施、醫(yī)療衛(wèi)生、教育設(shè)施、綜合建筑以及其他建筑八小類，均以單位建筑面積碳排放量來統(tǒng)計(jì)控規(guī)地塊內(nèi)的生產(chǎn)碳排放量，計(jì)算公式如（3）。交通碳排放分為居民出行公共交通碳排放量和個(gè)人交通碳排放量?jī)深悺Ｓ捎诰用袷褂米孕熊?、電?dòng)車以及步行出行產(chǎn)是零碳排放行動(dòng)，本次居民交通出行中主要研究小汽車、公交車出行，計(jì)算公式如（4）。

式中，Ce、Cp、Ca、Ct分別為碳排放總量、工業(yè)碳排放量、建筑碳排放量和交通碳排放量，單位tCO2/a；

Cpn為單位工業(yè)用地碳排放量，單位tCO2/（m2·a），Sp為工業(yè)用地總量，單位m2；Ch和Cb分別為居住和公共建筑碳排放總量，Chn為單位居住建筑碳排放量，Sh為居住建筑面積，Cbi為第i類公共建筑碳排放量，Cbin為第i類公共建筑單位面積碳排放量，Sbi為第i類公共建筑面積；Ch、Cb和Cbi單位tCO2/a，Chn和Cbin單位為tCO2/（m2·a），Sh和Sbi的單位為m2；Cta為小汽車碳排放量，Ctb為公交車碳排放量，單位均為tCO2/a；

（2）碳匯總量

本次評(píng)估將以水域、草地、灌木以及喬木作為評(píng)估重點(diǎn)，計(jì)算公式為：

式中，Cg、Cga、Cgb、Cgc、Cgd分別為綠地、草地碳匯量、喬灌草、林地碳匯量、水域碳匯量，單位均為tCO2/a；Cai、Cbi、Cci、Cai分別為草地、喬灌草、林地、水域碳匯強(qiáng)度，單位tCO2/（m2·a）；Sj、Sl、Sw分別為建設(shè)用地、林地和水域面積，單位m2；l為綠地率，la為綠地中草地面積占比。

3 研究結(jié)果

3.1 碳排放量

碳排放總量合計(jì)Ce=88169tCO2/a。工業(yè)領(lǐng)域，以長(zhǎng)沙市第六水廠為集中碳排放源，根據(jù)其生產(chǎn)規(guī)模及單位生產(chǎn)每噸水的碳排放量得出該區(qū)工業(yè)碳排放量約為7081tCO2/a。建筑領(lǐng)域，中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布的中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告2020顯示，2018年夏熱冬冷地區(qū)城鎮(zhèn)居住建筑能耗強(qiáng)度的平均值為12.38kgce/（m2·a），碳排放強(qiáng)度為0.029tCO2/㎡·a[6]。該區(qū)居住建筑總面積為3.063×106㎡，則總碳排放量約為88827tCO2/a；根據(jù)近四年長(zhǎng)沙市各類型公共建筑能耗水平，取公共建筑碳排放強(qiáng)度為0.060tCO2/㎡·a，則公共建筑總碳排放量約為972tCO2/a；合計(jì)Ca=89799tCO2/a。交通領(lǐng)域，根據(jù)實(shí)地調(diào)研及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)[7]，計(jì)算得出居民使用各類碳排放交通工具出行的碳排放量，其中小汽車碳排放量為28370tCO2/a，公交車碳排放量為6566tCO2/a，合計(jì)Ct=34936tCO2/a。

3.2 碳匯總量

不同植物配置方式的綠地碳匯能力不同，林地和水域最強(qiáng)，喬灌草其次，草地最弱，如表1所示。研究區(qū)范圍內(nèi)，草地碳匯量為244.35tCO2/a，灌草綠地碳匯量為1300.5tCO2/a，林地碳匯量為23670tCO2/a，水域碳匯為39.84tCO2/a，合計(jì)Cg=-25254.69tCO2/a。

表1 綠地碳吸收相關(guān)指標(biāo)

3.3 凈碳排放量

引入碳排放強(qiáng)度P（碳排放強(qiáng)度=碳排放總量/用地面積）和碳吸收強(qiáng)度Q（碳吸收強(qiáng)度=碳吸收總量/用地面積）以圖示各地塊碳統(tǒng)計(jì)情況，P和Q的單位均為tCO2/㎡·a。如圖2、3、4所示，中部的鵝羊山公園和西側(cè)湘江風(fēng)光帶凈碳排放強(qiáng)度低于-0.015tCO2/㎡·a，碳排放量低于吸收量；北部的教育設(shè)施用地和中部的湘江壹號(hào)別墅區(qū)凈碳排放強(qiáng)度約為0tCO2/㎡·a，基本實(shí)現(xiàn)碳中和，說明豐富的植被綠地可以實(shí)現(xiàn)地塊內(nèi)部的碳中和作用；其余地塊碳排放量均大于碳吸收量，尤其是北部入住率高的小區(qū)，中部的沿芙蓉北路商業(yè)區(qū)和南部的安置小區(qū)及高層住宅區(qū)。

圖2 綠地碳吸收強(qiáng)度示意圖

圖3 總碳排放強(qiáng)度示意圖

圖4 凈碳排放強(qiáng)度示意圖

3.4 重點(diǎn)區(qū)域優(yōu)化策略

3.4.1 片區(qū)層面：功能修補(bǔ)+綠色交通

功能修補(bǔ)：即“查缺補(bǔ)漏”，征集多方訴求，完善和升級(jí)住區(qū)各項(xiàng)配套服務(wù)，比如加快公共停車場(chǎng)的建設(shè)、在一定范圍內(nèi)建設(shè)一定等級(jí)的休閑、商業(yè)綜合體等；建設(shè)集安全性、舒適性、多樣性、趣味性于一體的的公共空間可以滿足不同人群的需求，增加居民集體活動(dòng)時(shí)間，增進(jìn)鄰里關(guān)系從而減少家庭室內(nèi)活動(dòng)和碳排放量。

綠色交通：引導(dǎo)綠色交通、減少交通碳排放的重點(diǎn)在于交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化，即“步行優(yōu)先”、提高公共交通出行比例和限制私家車的出行。建設(shè)慢行系統(tǒng)是“步行優(yōu)先”的重要措施，以安全的、連續(xù)的、多功能的、環(huán)境適宜的步行空間將城市的各類服務(wù)設(shè)施有機(jī)地串聯(lián)起來，使街道回歸市民。發(fā)展公共交通、建設(shè)公交優(yōu)先和高效便捷的換乘系統(tǒng)以便于公共交通與其他交通的銜接是減少碳排放的重要措施。

3.4.2 住區(qū)層面：海綿住區(qū)＋綠色能源

住區(qū)更新在控規(guī)的低碳改造中具有很大的潛力，但也存在相關(guān)利益主體較多，組織協(xié)調(diào)不易的問題。本文提出建設(shè)建設(shè)海棉住區(qū)和發(fā)展綠色能源兩條優(yōu)化策略。海綿住區(qū)的建設(shè)是緩解熱島效應(yīng)，改善局部微氣候和減少建筑能耗的重要途徑。采用低影響開發(fā)的建設(shè)技術(shù)，如透水鋪裝、綠色屋頂、滲透溝渠、生態(tài)堤岸等，建設(shè)具有“吸”、“放”功能的住區(qū)；綠色能源層面，較為成熟的新技術(shù)包括屋頂太陽能板、風(fēng)能設(shè)施等對(duì)可再生資源利用，以及新型建筑節(jié)能材料使用等。在未來的建筑改造中，利用新技術(shù)將其改造為正能建筑；新建建筑以建設(shè)零碳建筑為目標(biāo)，即通過太陽能、風(fēng)能和生物質(zhì)作為核心能源實(shí)現(xiàn)“零能耗”，收集雨水、循環(huán)利用自來水實(shí)現(xiàn)“零廢水”，利用有機(jī)垃圾進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電、改造為建筑材料實(shí)現(xiàn)“零廢物”等。

3.4.3 綠地層面：低碳建設(shè)+綠色管理

該區(qū)域區(qū)域的控規(guī)實(shí)施中，綠地的設(shè)計(jì)、建造和管理都存在諸多問題：在設(shè)計(jì)過程中，重視人文景觀設(shè)計(jì)，過分追求其觀賞性、復(fù)雜性而忽略其自然性、生態(tài)性；在物種的選擇上，追求名貴物種的栽培和外來物種的引進(jìn)而忽略其適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性；在建造階段，地形的調(diào)整、材料的運(yùn)輸、栽培灌溉等整個(gè)施工階段都造成大量的碳排放。綠植布局方面，宜“見縫插綠”地將綠地布局在居住小區(qū)內(nèi)部，推行立體綠化，打造兼具美觀和生態(tài)作用的垂直景觀；物種選擇方面，合理選材，科學(xué)搭配不同類型、年齡的樹種，豐富植物種類和層次，提升綠地的碳匯能力；技術(shù)方面，推廣低碳節(jié)能節(jié)水技術(shù)、廢棄物循環(huán)利用等。

4 結(jié)語

以長(zhǎng)沙市鵝秀組團(tuán)為例，通過構(gòu)建碳排放評(píng)估模型，對(duì)工業(yè)、建筑和交通三大領(lǐng)域的碳排放和綠地的碳吸收量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示建筑和交通是該區(qū)兩大碳源，探索高密度居住功能區(qū)的低碳措施和優(yōu)化交通出行結(jié)構(gòu)是該區(qū)控規(guī)低碳優(yōu)化的重要策略，穩(wěn)步增長(zhǎng)綠地的碳匯量具有良好的碳中和效果。

針對(duì)實(shí)施率較高的控規(guī)方案，從片區(qū)、住區(qū)和綠地層面提出優(yōu)化策略。片區(qū)層面：規(guī)劃功能復(fù)合的用地類型、打造多樣化的公共空間，加快高質(zhì)量慢行系統(tǒng)和公共交通系統(tǒng)的建設(shè)，積極引導(dǎo)居民低碳出行；住區(qū)層面：建設(shè)海綿住區(qū)，緩解熱島效應(yīng)，調(diào)節(jié)局部微氣候，推廣綠色能源的使用。綠地層面：把握綠地的核心碳匯作用，將“碳中和”理念貫穿綠地規(guī)劃、建造、管理全生命周期。