面向韧性城市建设的高密度城区屋顶绿化规划研究——以厦门岛为例

第1章 韧性城市与屋顶绿化 快速城市化引发的高密度建设给城市可持续发展带来了巨大挑战，成为科学界和公众关注的焦点。如何*小化高密度城区建成环境的负面影响，成为推动城市向韧性可持续方向转型的当务之急。屋顶绿化作为生态修复与景观重建的绿色技术，是高效经济利用城市存量空间、解决生态建设与用地紧缺矛盾、提升高密度城区环境品质的有效途径。因此，高密度城区屋顶绿化规划的科学研究，对于改善高密度城区环境问题、促进高密度城区可持续发展具有重要意义。本章首先通过介绍韧性城市建设背景下高密度城区的空间环境特征，提出城市屋顶绿化的迫切需求，并通过系统回顾相关研究揭示当前研究的不足之处，明确本书的关键问题与切入点。 1.1韧性城市建设的时代背景 城市化和气候变化是当前全球*为关注的话题(Santamourisetal.，2015)，是21世纪城市规划面临的两大挑战与基本思考。随着全球变暖，世界各地暴雨、高温、冰灾等极端天气频发，严重威胁城市发展。与此同时，20世纪50年代以后世界城市化进程进入了快速发展时期(McLellanetal.，2016)。世界50%以上人口居住在城市地区，预计到2030年发达国家城市化水平将超过80%(Antrop，2004)。快速城市化进程引发的空间结构失衡对环境产生了一系列的负面影响，如空气污染、雨水径流、城市热岛效应以及生物多样性减少。中华人民共和国自成立以来，经历了世界历史上规模*大、速度*快的城市化进程。据国家统计局*新报告，中国城镇常住人口从1978年的1.7亿人增加到2018年的8.3亿人，增长了约3.88倍；城镇化率从1978年的17.92%增加到2018年的59.58%，用40年左右的时间完成超过50%的城市化率，这是一个高度“压缩型”的城市化进程(张京祥和陈浩，2010)。无论从需求侧的人口数量变化来看，还是从供给侧的城市建成区增长来看，我国的城市化进程已处于全球增长前沿(赵燕菁等，2019)。在这一史无前例的进程中，我国经历着突破自然法则的过程，其所蕴含的城市系统脆弱性和危机日益显现(肖文涛和王鹭，2019)，突出表现如下：①气候脆弱性显著，如中国地表平均温度上升0.9～1.5℃(图1-1)、部分城市暴雨洪涝灾害频发(汪光焘，2018)；②资源浪费严重，如城市存量用地挖潜严重不足；③环境问题严峻，如大气中CO2含量增多、空气污染严重，中国500多个大型城市中只有不到1%达到世界卫生组织公布的《空气质量标准》(沈清基等，2019)。中国城市发展由“经济主导”向“可持续发展”转型迫在眉睫。 图1-1　1951～2019年全国平均气温历年变化 资料来源：国家气候中心 为了应对城市危机和挑战、探索理想城市发展模式，强调在面对自然和社会的压力与急性冲击后可以凭借其动态平衡、自我修复等特性保持抗压、适应和可持续发展的韧性城市的治理理念应运而生(肖文涛和王鹭，2019)。2020年10月29日，党的第十九届中央委员会第五次全体会议审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》（简称《建议》）首次提出建设“韧性城市”。《建议》提出“加强城镇老旧小区改造和社区建设，增强城市防洪排涝能力，建设海绵城市、韧性城市”。在城市环境方面，韧性城市强调通过规划与城市更新改造提升城市应对自然灾害的能力，要求城市空间、基础设施在自然灾害后有较强的恢复能力，即生态韧性(陈利等，2017)。与此同时，习近平主席在2020年9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”，而韧性城市是走向碳中和的必然步骤，碳中和离不开韧性城市建设。由于城市的发展和经济增长是不可阻挡的，因此，关于与城市有关的环境问题解决战略将是今后几十年的优先事项，中国需要面向韧性城市建设，创造环境友好型城市。 1.2高密度城区空间环境特征 1.2.1城市发展呈现出高密度态势 21世纪是世界城市化发展的时代，在城市化进程中由于人口增长的压力以及土地资源的限制，通过高密度的土地利用与城市空间的竖向开发来提高空间利用率是城市发展的必然趋势，高密度已经成为“新型全球生活方式”(杜兰，2011)。目前学术界还没有形成对高密度城市的统一量化标准。其中，李敏和叶昌东（2015）基于Demographia(美国城市规划咨询机构)发布的2012年全球1500多个城市人口在50万人以上的统计数据开展的研究提出高密度城市的标准为15000人/km2；Burton（2002）提出集聚环境性能(表征紧凑城市紧凑度的指标)和紧凑度在人口密度为16800人/km2以下时呈正相关，高于此值则呈负相关。有鉴于此，本书高密度城市(城区)标准定为16000人/km2。根据Demographia在《世界城市群研究》中发布的全球人口超过50万的1050个已确定的城市建成区的人口、土地面积和人口密度，2020年全球高密度城市共44个，主要分布在亚洲地区，其中印度*多(19个)，中国有2个(香港、澳门)；其余多分布在非洲地区(图1-2)。高密度城市较少出现在欧洲、美国等西方发达国家和地区。一方面，城市化发展历程包括“城市化(中心城区人口和经济迅速增长)—郊区化(郊区人口增长超过中心城区)—逆城市化(中心城区出现衰落，人口净减少)—再城市化(中心城区复兴，人口重新回升)”，人口高密度化主要出现在城市化快速发展阶段(李敏和叶昌东，2015)，发展中国家多处于快速城市化阶段，导致人口高密度化的快速发展。而西方发达国家已经经历过快速发展阶段，郊区化、逆城市化都进一步降低了人口密度。另一方面，发展中国家大部分处于工业化初、中期，第二产业占比大，劳动密集型行业以及较快发展的第三产业造成城市人口的大量聚集，促使城市人口高密度发展。 图1-2 2020年全球高密度城市分布示意图 资料来源：作者自绘 从世界范围来看，人口高密度向大城市、特大城市聚集是亚洲城市化的主要特征，因此一些亚洲国家的大城市比欧美具有更高的密度(史北祥等，2021)。作为世界*大的发展中国家，中国人口众多，城市化速率远超同时期的西方国家。然而，我国山地较多、可建设用地较少，在快速城市化进程中，城市中心人口基数大、用地资源紧缺与空间需求的矛盾使高密度发展成为自然的解决途径与我国城市建设的现实选择。以集中化的高密度开发模式为主的城市的人口规模、建设用地规模和建筑规模都呈现出膨胀式发展的趋势(李和平和刘志，2019)。中国是高密度城区分布*集中的国家之一(李敏和叶昌东，2015)，这些地区主要集中在经济发达的城市密集区，如长江三角洲、珠江三角洲、京津冀、海峡西岸等城市群，它们集聚了全国近78%的人口，创造了超过80%的GDP(胡星和张苑，2020)。根据《中国城乡建设统计年鉴》，1980～2019年，全国城市人口由0.89亿人增加到4.35亿人，39年间增长了近39%。目前我国一些主要城市的中心城区人口密度均超过了高密度标准。根据我国各城市统计部门调查数据统计(表1-1)，中国除北京、上海、广州、深圳等传统意义上的一线发达城市外，部分国家中心城市(如天津、重庆、武汉、西安)以及东部沿海城市(如南京、厦门、杭州)等近年来快速发展城市的中心城区均达到高密度城区标准，一些城市的中心城区人口密度甚至超过了标准的两倍。综上，我国快速发展城市的中心城区人口高密度化发展已经成为普遍趋势。 表1-1 中国部分大城市人口高密度城区排序城区城区土地面积 中国的快速城市化进程不仅表现在人口向城市中心区的高度聚集，还表现在物质空间层面的高强度开发，建筑高密度化也具有同步加快的发展趋势。高密度的建成环境已经成为我国城市建设的主要空间特征之一(史北祥等，2021)，我国城市人口密度与建筑密度发展趋势基本一致(李和平和刘志，2019)。随着城市人口的快速增长，他们在必需的住房、就业及公共服务设施等方面面临巨大的压力。自20世纪80年代以来，中国正在经历一场规模宏大的城市化运动，城市特别是大城市的数量与规模在以空前未有的速度增长。从城市建设来看，1981～2019年，全国城市数量由226个增加到679个，建成区面积也由7438km2增加到60312.5km2，增加了约7倍；房屋建筑面积由15.40亿m2增加到563.88亿m2，增加了约36倍(表1-2)。以城市群为主要形态的城市化带来的城市群与建筑项目的大规模发展，已经显而易见成为中国建设的特征，也直接导致城市空间建设密度持续增大(董楠楠等，2016)，形成高建筑密度、高建筑容积率、高层密集的城市物质建造环境。我国初步形成的长江三角洲、珠江三角洲、成渝城市群等重要的城市密集区不仅是经济的主要增长点，还是人口聚集地、城市建筑集中建设区(李和平和刘志，2019)。总的来说，无论从我国城市人口数量增加的角度来看，还是从中国历年城市建设用地面积的数量级变化来看，城市高密度都是必然发展态势。此外，我国高人口密度、建筑密度的地区主要集中在经济发达且用地紧张的区域，与城市群格局发展趋势一致，而城市中心区则成为这些城市中密度*高且活力*大的核心区域。 表1-2 中国历年城市数量及人口、建筑面积情况年份城市数