多重生態系統服務需求下濱水綠道供給優化與精明發展*

汪方心怡 王 敏，2

1 同濟大學建筑與城市規劃學院景觀學系 上海 200092 2 高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室 上海 200092

濱水綠道作為城市建成環境中生態過程與社會活動密切交疊的區域[1]， 既是重要的城市生態廊道也是公眾生活休閑不可或缺的空間載體， 不僅承擔多種調節性及支持性生態系統服務， 還提供多方面生態系統文化服務[2]。 當前濱水綠道建設如火如荼， 在改善濱水人居環境的同時也涌現出一些問題: 其一， 生態價值與社會服務的矛盾沖突時有發生[1]， 綠道建設偏重于慢行功能， 弱化了生態保護需求， 某些生態環境敏感的濱水生境受到綠道開發建設帶來的生態干擾； 其二， 綠道功能及設施配置缺乏對公眾實際需求的考量和對資源環境的互動關聯， 部分建成綠道出現功能單一、 無人問津、 設施不匹配等問題， 造成空間資源浪費。 因此， 如何優化規劃設計技術路徑，從多重生態系統服務需求對濱水綠道發展進行供需匹配調適， 以緩解生態脅迫、 優化綠道服務、提升空間效率， 已成為亟待解決的生態實踐問題。

本文以江蘇省昆山市為例， 在濱水綠道選線基礎上， 識別關鍵生態系統服務， 選取雨洪調節、生境保護、 休閑游憩和文化娛樂4 方面進行濱水綠道服務需求分析， 通過空間聚類提取濱水綠道生態系統服務的典型組合及類型， 協調濱水綠道社會-生態多維度供需關系， 滿足其多重價值訴求； 基于供需匹配的生態智慧， 分段分類型提出不同需求關聯組合導向下的多情境濱水綠道空間發展導則， 精準定位綠道多類型服務功能配置，實現多重價值需求導向下的濱水空間精明發展。

1 研究區概況

昆山市地處江蘇省東南部太湖流域， 是典型的江南水網城市， 總面積931.5 km2； 河網密布，共有河道2 815 條、 總長約2 820 km， 水域面積占全市總面積約16.58%； 空間呈現獨特的水陸雙棋盤格局[3]， 具有“城水相依” 的特征。 昆山市河湖網絡眾多， 具有多層次多類型綠道網絡的建設潛力， 能夠滿足公眾對濱水休閑的迫切需求，同時也存在一定的生態風險和更高的生態敏感度，防洪防澇形勢嚴峻， 藍綠生態空間被大量占用，濕地面積急劇減少[4]， 生境斑塊呈現破碎化、 孤島化趨勢。 本文根據 《昆山市城市總體規劃(2017-2035) 》 《昆山市綠道網規劃》 等， 在市域19 條重要河流(一級河道1 條， 二級河道12條， 三級河道6 條) 和19 個重要湖泊的濱水綠道(總長176.1 km) 規劃選線基礎上， 對濱水綠道生態系統服務空間需求和發展進行研究。

2 研究方法

2.1 數據來源

研究區數據包括昆山市政府提供的2015 年土地覆蓋數據 (10 m 分辨率)、 DEM 高程數據(10 m 分辨率)、 昆山市2010 年人口普查數據、昆山市自然及文化旅游資源點分布數據等。 土地覆蓋數據采用“中國土地利用/土地覆蓋遙感監測數據分類系統” 三級分類， 用地類型包括旱地、 水田、 有林地、 河流、 湖泊、 城鎮用地、 農村居民點、 交通用地等。

2.2 濱水綠道需求端評價體系構建

基于聯合國千年生態系統服務評估[5]， 結合研究區域面臨的核心生態風險與典型生態特征，考慮綠道的規劃目標以及當地居民的福祉， 研究以調節、 支持、 文化性生態系統服務為濱水綠道的關鍵生態系統服務需求， 選取雨洪管理、 生境保護、 休閑游憩、 文化娛樂4 個維度展開具體研究。 選取洪澇災害風險度、 生境價值重要度、 游憩通行重要度、 游憩資源吸引度4 個指標建立評價體系， 以反映濱水綠道生態與社會兩方面價值。

雨洪管理服務評價從孕災環境敏感度及承災體脆弱度兩方面構建洪澇災害風險評估模型[6]， 其中， 孕災環境敏感度以高程和地形起伏度作為衡量指標[7]； 承災體脆弱度對不同用地類型的暴露度進行評估。 運用AHP 層次分析法整合評價， 并將結果依照洪澇災害風險度的高低進行5 ～1 分賦值。 生境保護服務評價借助InVEST 生境質量模型進行， 依托Habitat Quality模塊計算生境質量指數[8]， 對生境本底對威脅源的敏感性及威脅源的相對影響進行評估， 并將結果依照生境價值重要度高低進行5 ～1 分賦值。 休閑游憩服務評價通過區鎮人口密度進行，將人口密度劃分為0 ～600 人/km2， 600 ～800 人/km2， 800 ～1 200 人/km2， 1 200 ～3 000 人/km2，3 000 ～4 000 人/km25 類， 依照游憩通行重要度高低進行5 ～1 分賦值。 文化娛樂服務評價通過周邊自然人文資源點的密度與重要度進行， 采用GIS 的核密度空間分析方法， 將不同資源點的重要性進行加權， 并將結果按照游憩資源吸引度的高低進行5 ～1 分賦值。

在單一需求評估基礎上， 研究采用生態系統服務簇(Ecosystem service bundles) 方法進一步明確區域不同生態系統服務需求的組合規律及價值構成， 識別區域主導生態系統服務類型[9]。將研究區域劃分為1 km×1 km 的網格， 每個網格都是一個生態系統服務簇， 共1 054 個空間單元， 對需求端指標的空間分析評價結果進行柵格賦值。 提取各空間單元的評價數據進行Zscore 標準化處理， 以提高數據可比性， 采用Kmeans 算法進行空間聚類劃分服務簇類型。 由于Z-score 標準化后聚類結果符合標準正態分布，含有正負值， 使其在解釋實驗結果時不好理解且不利于后續量化分析， 因此， 對Z-score 作線性變換， 轉化為T-score 進行后續分析， T-score平均數為2.5， 標準差為0.5。 最后進一步分析生態系統服務簇空間分布情況， 疊加已有的綠道選線， 依據服務簇類型分情景對濱水綠道進行分類規劃與空間發展引導。

3 結果與分析

3.1 需求端評價結果

研究區域濱水綠道生態系統服務需求評價結果顯示， 洪澇災害風險較高的區域主要集中在昆山市中部及部分北部區域， 該區域建設強度較高， 硬質鋪裝多， 生態空間面積小、 相對破碎， 下墊面雨水調蓄滲滯能力較差(圖1)；生境價值較高的區域多為南北部淀山湖、 陽澄湖等郊野湖蕩區域及其周邊大面積公園綠地(圖2)； 人口密度較高區域為玉山鎮、 經濟技術開發區、 陸家鎮等， 其經濟發展水平較高， 居住用地密集， 生態空間相對不足， 通行需求及綠道使用強度較高(圖3)； 游憩資源吸引度較高的主要有4 個熱點區域， 分別是亭林園、 周莊、 千燈古鎮、 錦溪古鎮等著名自然文化旅游景點及周邊輻射資源點區域(圖4)。

圖1 洪澇災害風險度評價

圖2 生境價值重要度評價

圖3 游憩通行重要度評價

圖4 游憩資源吸引度評價

3.2 生態系統服務簇分析與需求組合類型識別

T-score 轉換后的空間聚類分析如表1 所示，最終得到標準化后各聚類樣本的均值， 表征不同生態系統服務的相對重要度， 據此可將其劃分為5 類生態系統服務簇(圖5)。 圖5 中各扇形角度表示各類生態系統服務重要度占比， 其半徑的大小表示評價值的平均值。

圖5 研究區域生態系統服務簇類型與多維需求特征

表1 T-score 轉換后的聚類分析結果

3.3 多類型服務簇空間分異

將研究區域多重生態系統服務的聚類分析結果進行空間制圖， 劃分形成5 種區域類型， 分別是郊野旅游區、 生活休閑區、 雨洪調蓄區、 生態保育區、 城鎮發展區(圖6)， 其空間占比分別為17.6%、 23.2%、 16.8%、 22.6%、 19.8%。 郊野旅游區資源點密集、 影響能力高， 以文化娛樂服務為主導， 兼具適量生態保護需求， 游憩通行需求與雨洪管理服務需求相對低， 主要分布在南北部游憩資源聚集的湖蕩區。 生態保育區生態環境優渥， 存在大面積生態斑塊， 以生境保護服務為主導， 兼顧部分通行需求， 主要分布于南北湖蕩局部及外圍大面積公園綠地， 少量分布于中心城區外圍生境價值較高區域。 生活休閑區用地相對綜合， 含有適量居住組團， 以休閑游憩服務為主導， 需滿足居民日常生活休閑游憩通行， 散布于集建區外圍。 雨洪調蓄區地勢相對低洼、 起伏較大， 洪澇風險較高， 與生活休閑區分布緊密， 易對人民造成生命財產威脅， 以優化雨洪管理服務為主導， 散布于集建區外圍。 城鎮發展區分布大量居住組團， 人口密度大、 資源點密集， 通行需求及資源引導需求較高， 同時面臨一定洪澇風險。雨洪管理、 休閑游憩及文化娛樂服務重要性較高，主要分布于中心城區集中建設區。

圖6 研究區域生態系統服務簇空間分布圖

建設強度以城鎮發展區為最， 其后依次為生活休閑區、 雨洪調蓄區、 郊野旅游區、 生態保育區。 生活休閑區與雨洪調蓄區共同構成城鎮發展區向郊野旅游區和生態保育區的過渡區。

4 昆山濱水綠道分類規劃與發展導則

4.1 濱水綠道分類規劃

根據5 類生態系統服務簇的空間分布情況，疊合已有的濱水綠道選線結果， 將濱水綠道進一步細分為5 類(圖7)， 即郊野旅游型、 生活休閑型、 雨洪調蓄型、 生態保育型、 城鎮發展型綠道，總長 分 別 為 57.0 km、 22.1 km、 12.1 km、58.6 km、 26.3 km。 各類型綠道具有較鮮明的城鎮、 郊野空間分異特征與游憩、 生態、 文化等功能分異特征， 能夠較好地應對由于所處區位和目標功能不同而產生的需求差異， 適應不同用地類型空間結構下規劃配置要求。 郊野旅游型綠道強調整合旅游資源， 加強城鄉互動， 提高居民點與重要自然和人文節點的連通度和可達性， 保護和利用文化遺產， 彰顯地域特色， 功能偏向于游覽觀賞、 路徑引導、 風貌展示等[10]； 生活休閑型綠道主要滿足城市居民安全通行， 以及靜態休閑、親近自然、 散步游憩、 康體健身等需求， 串接部分居住組團、 公園綠地與資源點， 需完善不同年齡段人群的設施配置， 提高綠道可參與性、 可介入性， 豐富居民體驗； 雨洪調蓄型綠道以增強雨洪韌性， 優化防災能力為主導， 要求利用透水鋪裝、 植被滲溝、 下凹綠地等景觀要素， 強化綠道對雨水的滲透、 滯留及調蓄作用； 生態保育型綠道以低強度開發， 加強原生物種保育、 生境保護與營造為主， 凸顯綠道的生態廊道作用， 依托水系、 綠地優化整體環境， 同時容納少量人群活動；城鎮發展型綠道強調在高密度、 高建設強度區域為居民提供低競爭性、 無排他性的公共空間， 要求完善空間基礎設施配置， 結合雨洪調蓄、 濱水空間生態修復等重塑空間活力， 改善區域微環境。

圖7 研究區域濱水綠道分類規劃圖

4.2 分類型發展導則

根據綠道類型及其不同生態系統服務需求關聯組合類型， 結合住建部《綠道規劃設計導則》(建城函[2016]211 號)， 參考羅坤等[11]對綠道設施配置的探索、 宋軒等[12]對于綠道支撐服務系統的構成研究、 王敏等[13]對于空間分異的綠地游憩機會譜分析， 對濱水綠道空間發展進行精明引導， 分類型完成要素設計、 驛站建設與設置配置的差異化安排與建議(表2)。

表2 昆山濱水綠道分類型發展與設施配置一覽表

由表2 可知: 郊野旅游型與生態保育型綠道建設強度相對較低， 在要素指引上， 更多從生態角度出發。 驛站建設上， 僅對三級驛站進行配置要求， 其中郊野旅游型除基礎游憩、 安全、 衛生等服務設施外， 由于連接諸多資源點， 需強調自然、 歷史文化， 因而對科普教育設施進行配置要求。 生活休閑型與雨洪調蓄型綠道建設強度適中，城鎮發展型綠道建設強度最高， 因而在要素指引上更多從社會角度出發， 協調建設與生態保護修復。 生態休閑型綠道更側重保障居民安全、 游憩通行的便捷銜接， 而雨洪調蓄型更側重生態措施實現雨洪調節的科普宣傳， 因而在驛站建設方面，生活休閑型要求設置二、 三級驛站， 而雨洪調蓄型僅推薦設置二級驛站。 服務設施配置方面， 雨洪調蓄型對科普教育設施進行特別要求與推薦。城鎮發展型綠道在驛站配置上要求結合公園綠地、廣場、 文體設施等依據一定間距設置一、 二、 三級驛站， 服務設施配置也最為全面， 旨在滿足本地居民與游客全齡段服務需求與安全保障， 部分綠道兼顧文化展示與科普教育功能。

5 討論與結論

5.1 討論

綠道作為具有顯著空間屬性的社會資源， 在提供城市公共服務的過程中必然涉及供需雙方[14]， 其供需關系反映生態系統與人類社會的平衡關系[15]。 當前城市綠道建設與發展常通過多因素多指標疊合的適宜性評價模型對濱水綠道供給端或需求端進行評價識別[16]并據此完成選線及指引， 較少關注選線后的供需匹配調試。 綠道建設中， 若僅考慮供給端的可行性與適建性或需求端的急迫性與重要性， 則難以實現“精準適度” 的資源配置， 甚至可能導致社會服務實效不足與自然生態的建設性破壞。 在精明發展的時代目標下，改變以往更多考慮供給端或供需簡單疊加的思考方式， 衡量資源消耗與效用提供， 通過供需匹配理念， 從需求端對濱水綠道發展進行細分評價與多重價值聚類分析并據此完成供給優化， 是進一步提升規劃統籌配置空間資源的新思路。

將“生態系統服務簇” 概念與方法引入綠道規劃設計， 是對綠道多重服務精準配置的一次有益探索。 “生態系統服務簇” 概念于2007 年由Kareiva 等[17]首次提出， 是指一系列在空間和時間上重復出現的多種類型生態系統服務的組合[18]， 大多采用聚類的方法進行分析[19]。 現有研究中多用于識別生態系統服務權衡與協同關系[20]， 形成對區域生態系統服務的系統認知， 并在格局和區域層面進行分區管控引導[21]。 在此基礎上， 研究將其引入濱水綠道需求評價， 以精準化的空間識別指導綠道精細化管理， 形成具有針對性的空間規劃建設引導， 為綠道的精明發展提供參考。

本研究還存在一些有待探討的問題， 例如可在需求端評價中納入更多評價因素， 如POI 興趣點、 交通可達性、 居住區分布等， 豐富評價體系的深度、 廣度與精度。 此外， 基于生態系統服務簇組合模式的濱水綠道分類結果存在部分集群化、碎片化的問題， 如何處理不同類型綠道間的功能銜接與過渡， 切實提升綠道多功能復合建設的可實施性仍需要結合相關管理政策進行實踐創新。

5.2 結論

昆山市存在5 種生態系統服務簇， 區域間存在明顯的需求導向與組合差異。 以此為依據可將昆山濱水綠道進一步劃分為5 類， 即郊野旅游型、生活休閑型、 雨洪調蓄型、 生態保育型、 城鎮發展型綠道， 進而針對不同類型綠道提出發展導則，以實現濱水綠道生態系統服務的供需匹配。 昆山的實踐表明， 引入生態系統服務簇方法有助于識別出濱水綠道多種生態系統服務需求的關聯組合特征， 可以合理引導濱水空間差異化發展， 較好地協同濱水綠道的多重價值訴求， 為綠道規劃建設和提質增效提供決策支持。