栗德祥 鄒濤 王富平 黃一翔 雷李蔚／Li Dexiang, Zou Tao, Wang Fuping, Huang Yixiang, Lei Liwei

獐子島城市設計總圖

1 項目概況

大連市長海縣的獐子島鎮(zhèn)遠離陸地，素有“黃海明珠”之美稱，是著名的海珍品原產地。其4個有居民島嶼總面積14.95km2，現(xiàn)狀人口近2萬。獐子島鎮(zhèn)自然資源獨特，鎮(zhèn)域經濟發(fā)展態(tài)勢良好，但其遠離陸地的地理特征也造成資源環(huán)境壓力的凸顯。當前，獐子島正面臨能源、淡水資源、土地資源和環(huán)境污染等諸多發(fā)展資源的挑戰(zhàn)。

“走向生態(tài)島——大連獐子島生態(tài)規(guī)劃項目”是一個高度綜合的城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃項目，該項目在大連市長海縣獐子島鎮(zhèn)政府和美國能源基金會共同資助下，在境內外8個合作單位的通力配合下歷時1年多完成。項目在“協(xié)同規(guī)劃模型（MoSP）”（鄒濤等，2009a）的總體理論性指導下共完成10個專題報告，包括現(xiàn)狀、政策、目標、模式、指標、教育、景觀生態(tài)、用地、城市設計，涵蓋社會、經濟、環(huán)境、建設等各方面（圖1）。

2 生態(tài)島建設目標的定性分析與定量分析

世界各地提出建設“生態(tài)島”目標的島嶼不在少數(shù)，而設定符合獐子島自身情況的建設目標則是展開有關研究的重要前提。我們首先通過對包括周邊島嶼鄉(xiāng)鎮(zhèn)、全球范圍內的“生態(tài)島”、“生態(tài)城”、“生態(tài)住區(qū)”典型案例以及全球及國內“旅游島”案例的橫向比較，定性分析獐子島的優(yōu)勢、劣勢、挑戰(zhàn)與機遇，意在做到“知己知彼”。分析結論認為，與其它案例比較，獐子島面臨的可持續(xù)發(fā)展壓力處于極高水平，主要問題是遠離陸地交通不便、資源條件苛刻、人口密度過高、經濟發(fā)展水平尚難以支持大規(guī)模的環(huán)保更新改造。面對這些嚴酷挑戰(zhàn)，研究提出建設零污染海島、零碳海島、低生態(tài)足跡海島、示范海島、財富海島、健康海島、和諧海島等七大“生態(tài)島愿景”，并結合當?shù)亟洕a業(yè)結構、旅游資源水平以及社會調查問卷分析等因素，提出以建設“可持續(xù)發(fā)展關鍵技術與系統(tǒng)集成示范區(qū)”為核心的綜合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

關于建設生態(tài)島目標的定量評價指標分別是生態(tài)足跡（Ecological Footprint）和碳足跡（Carbon Footprint）。據(jù)各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)綜合測算，2007年獐子島人均生態(tài)足跡為2.15ghm2，但人均生態(tài)承載力卻僅為0.17ghm2，其承載能力僅為生態(tài)足跡的1/12，處于嚴重的生態(tài)過載（over shoot）狀態(tài)。化石能源的大量消費即“高碳發(fā)展模式”是造成生態(tài)過載的主要直接原因，人口過載則是深層原因。以美國林業(yè)組織CITYgreen軟件測算，盡管海島森林覆蓋率高達近7成，但2007年海島各類林木僅可吸收當年內全鎮(zhèn)化石能源碳足跡的1.1%（鄒濤等，2009b）。可見本地的低碳發(fā)展，還是應以可再生能源的開發(fā)利用和促進節(jié)能為主要手段。而如果獐子島能依照本次生態(tài)規(guī)劃設定的發(fā)展路線，通過強化可再生能源開發(fā)利用、推進可持續(xù)水資源供給與中水循環(huán)利用、實現(xiàn)固廢與污水合理處理并從中提取能量、開發(fā)生態(tài)農業(yè)園等多種措施推進可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，則2020年獐子島的人均生態(tài)足跡為1.46ghm2，比2007年降低32%。而碳排放則可從2007年的7.4萬t/a最高降至3.96萬t/a，從而在確保經濟快速發(fā)展的同時緩解海島生態(tài)過載狀態(tài)，提高海島發(fā)展的生態(tài)安全性和系統(tǒng)彈性，促使海島能向“低生態(tài)足跡”、“低碳足跡”的可持續(xù)發(fā)展目標邁出重要一步。

3 獐子島“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”規(guī)劃

3.1 “循環(huán)型低碳發(fā)展模式”概念的提出

傳統(tǒng)發(fā)展模式單向、線性的過程造成不可持續(xù)發(fā)展的惡性循環(huán)，循環(huán)型發(fā)展模式則是對傳統(tǒng)線性經濟發(fā)展模式的批判，其目標是要實現(xiàn)多回路、非線性的“循環(huán)——協(xié)同——平衡”發(fā)展過程，形成良性循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展模式。不過，一直以來“循環(huán)”概念傾向于探討常規(guī)物質層面的事物，卻忽略了現(xiàn)代社會的重要推動因素——碳基能源。這就使通常語境下的“循環(huán)經濟”概念存在“缺陷”，因而今天又出現(xiàn)了“低碳經濟”的概念。

圖1 獐子島生態(tài)規(guī)劃項目的總體研究框架

在此我們應該注意到，一般語境下的“循環(huán)”與“低碳”是兩個可“和”而不同的概念。循環(huán)模式不一定以“低碳”為條件，何況為了實現(xiàn)物質產品的循環(huán)利用往往需要投入更多的能源以實現(xiàn)廢棄物理化性狀改變，如不能以非碳基能源運轉則會形成不可持續(xù)的“高碳循環(huán)模式”。反之，低碳模式也未必有“循環(huán)”概念。如果地區(qū)能源大部分實現(xiàn)低碳化，則即便不談固體廢渣或污水等的循環(huán)再利用也可算是低碳發(fā)展，但這將繼續(xù)考驗地方的環(huán)境容量及可持續(xù)發(fā)展能力，即形成不可持續(xù)的“低碳非循環(huán)模式”。

可見，我們應將上述概念從系統(tǒng)模式層面予以統(tǒng)合，結合為“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”（Recycling Low-Carbon Development Model,RLCDM, 圖2）。盡管實際上“循環(huán)”與“低碳”概念存在相互制約性——“循環(huán)”意味著更高的系統(tǒng)內能量使用密度，而“低碳”總體而言又意味著能源供應密度的降低。從而使我們需要在耗能增加與能源減少之間尋找動態(tài)平衡。也就是說，要形成這兩個概念的相互制約、互相平衡，這樣我們才能在矛盾統(tǒng)一中找到最合理的可持續(xù)途徑（栗德祥等，2009）。

3.2 獐子島“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”總體規(guī)劃

“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”是比傳統(tǒng)發(fā)展模式更復雜的系統(tǒng)化發(fā)展模式。各子系統(tǒng)間的聯(lián)系紛繁復雜。為了有序掌握其中的信息，我們將“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”劃分為三個“低碳—循環(huán)”鏈條，進而在三者之間再度建立聯(lián)系。

其一是“低碳的能源循環(huán)鏈”?？沙掷m(xù)能源系統(tǒng)不僅是低碳概念的直接體現(xiàn)，還需要有循環(huán)概念支持。森林碳匯是一種能源的循環(huán)再生過程，而來自有機垃圾的能源提取利用，也是可再生能源中的重要循環(huán)鏈之一。余熱利用與熱回收、建筑保溫等都是充分使用能源，減少供能壓力的重要方法。

其二是“低碳的水循環(huán)鏈”。建立水系統(tǒng)循環(huán)是實現(xiàn)資源最大化利用的必然選擇，污水得到處理和回用，一些常被視為無用或有害的水，如雨水、洪水則應通過水流疏導充分實現(xiàn)截流利用。應盡量利用天然降雨形成的可持續(xù)水資源，避免使用高能耗、高排碳設備制備飲用水。而污水處理底泥應盡量再資源化，與其他有機垃圾一起生產生物質能源。

圖2 “循環(huán)型低碳發(fā)展模式”是探索可持續(xù)發(fā)展之路的必然選擇

其三是“低碳的物資循環(huán)鏈”。實現(xiàn)物資利用最大化、垃圾排放最小化，既要關注垃圾處理回用，又應引導人們將未能充分利用的物資投入二手市場交易。不僅如此，物資系統(tǒng)也必須建立低碳概念，應盡量避免使用高能耗、高排碳的垃圾處理方式，應盡量將有機垃圾結合污水底泥用于生產生物質能源。

以上簡述已經表述，三個主要“低碳—循環(huán)”鏈通過從有機垃圾、污水污泥中提取能源，建立更大的“低碳—循環(huán)”鏈，從而建立一個多層嵌套的“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”。其中還特別需要長期摸索多技術系統(tǒng)協(xié)同運行方法，并深入研究旨在降低系統(tǒng)脆性風險的系統(tǒng)彈性問題。

3.3 專項規(guī)劃簡介

上述“低碳—循環(huán)”鏈條多層嵌套的“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”是通過具體的專項規(guī)劃逐個落實在具體技術層面的。其中包括了可再生能源電力規(guī)劃、住宅能耗模擬與節(jié)能改造規(guī)劃、綠色公共交通系統(tǒng)規(guī)劃、可持續(xù)水環(huán)境規(guī)劃、固體廢棄物綠色管理規(guī)劃、生態(tài)農業(yè)園規(guī)劃，以及基于成本效益分析的低碳發(fā)展路徑綜合規(guī)劃。

3.3.1 可再生能源電力規(guī)劃

“低碳的能源循環(huán)鏈”的重要“開源”環(huán)節(jié)是開發(fā)低碳電力。

獐子島風能資源良好，因而項目規(guī)劃了一個與陸地電網相連的大型風電場。一期規(guī)劃安裝12臺單機容量750kW風機，可滿足當前用電負荷；二期安裝18臺900kW或以上風機；全部30臺風機累計年發(fā)電量4536萬kWh以上，不僅滿足本地用電需求，還有可能向島外提供電力，實現(xiàn)碳減排1.46萬t/a。依據(jù)地理信息數(shù)據(jù)分析結論，在條件合適的地方規(guī)劃建設太陽能集熱供暖系統(tǒng)、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、分布式風力發(fā)電系統(tǒng)，改造太陽能路燈，新建太陽能庭院燈、風光互補路燈等，將可使獐子島的碳減排效益幾乎翻倍，使獐子島完全向能源生產型島嶼轉變，成為像丹麥珊姆索島那樣的“零碳”乃至“負碳”島。

能源價格持續(xù)走高的總體趨勢下，可再生能源的生產將可成為海珍品產業(yè)外的重要經濟收入來源，換言之，確保了地方發(fā)展的強勁驅動力和可持續(xù)性。

3.3.2 住宅能耗模擬與節(jié)能改造規(guī)劃

“低碳的能源循環(huán)鏈”的一個重要的“節(jié)流”策略是住宅節(jié)能的改造。

獐子島現(xiàn)有各類住宅建筑2 530座，總建筑面積37萬m2。單層住宅建造年代較早、技術落后、體型系數(shù)大，采暖能耗問題突出；雙層與多層住宅與北方同類住宅相比能耗量也較大。

我們以國家《民用建筑節(jié)能設計標準》中的住宅采暖節(jié)能標準為參照，通過ECOTECT軟件模擬分析住宅現(xiàn)狀及適宜節(jié)能措施下的采暖能耗變化，分析圍護結構節(jié)能對住宅采暖的影響。進而通過一些低投資的、可行的節(jié)能技術措施組合形成兩種深度的節(jié)能改造方案，分別運用到三類住宅中。其中，僅涉及建筑外墻保溫的“基礎節(jié)能改造”，可實現(xiàn)節(jié)省采暖煤、電80%以上，以當前能源價格計算僅用2.5～4年即可回收投資；而除外墻保溫外還新增太陽能集熱器和小型風機作為采暖的“綜合節(jié)能改造”，則住戶可不必再使用煤、電采暖，且僅需4.5～6.7 年可回收投資?？紤]能源價格上升和國家扶持政策因素則投資回收期將更短。獐子島居民將能省去大量的外部能源消費，而本地生產的能源將可更多的向外輸出進一步增加可再生能源的銷售量和利潤。

此外，項目還設計了新建多層住宅的綜合節(jié)能措施，更有利于實現(xiàn)綜合節(jié)能、跨季蓄能、余熱利用等目標。通過應用GIS系統(tǒng)規(guī)劃并統(tǒng)計改造類型和面積，更可方便指導未來技術策略的具體落實步驟。

住宅節(jié)能改造措施最終減排效益可達4.32萬t，減排貢獻量十分可觀。

3.4 綠色公共交通系統(tǒng)規(guī)劃

可持續(xù)的交通系統(tǒng)也是建立“低碳的能源循環(huán)鏈”的重要方面。

問卷顯示獐子島居民普遍期望建立公交系統(tǒng)。通過OD問卷分析，規(guī)劃設定三個公交路線方案進行優(yōu)選，并以三種不同交通限行愿景計算預測公交客流和相應配車方案，最終選擇最接近當前實際條件的方案和愿景。

圖3 獐子島低碳發(fā)展路徑綜合規(guī)劃

圖4 生態(tài)島建設指標體系構成圖

圖5 獐子島土地生態(tài)適宜性分析圖

實現(xiàn)低碳的可持續(xù)交通，離不開清潔能源交通工具。方案根據(jù)當前最新的國家補貼政策在8m和10m車型的改裝電動公交車之間進行比較，初步認為若能獲得政策性補貼，10m車型較8m略有綜合優(yōu)勢。但與普通車型相比，電動車輛初始投資至少需翻倍，尚不具備成本優(yōu)勢。然而由于預計未來燃油價格仍將走高。規(guī)劃認為待時機成熟，清潔能源電動車的運行成本將相對下降，獐子島仍應擇機建立可持續(xù)交通體系，從而充分實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。

3.5 可持續(xù)水環(huán)境規(guī)劃

由于水庫供水從水量到水質都不能滿足發(fā)展需求，獐子島已經建立小型海水淡化廠。據(jù)以往規(guī)劃，獐子島未來供水將高度依賴高能耗的小型海水淡化設備，這將比水庫供水昂貴4倍以上，無論從經濟成本或碳減排的角度看都極不合理。

為更充分利用可持續(xù)水資源，我們應用GIS估算因自然降水形成的水庫水、水井水、屋檐截水等可持續(xù)水資源量；根據(jù)獐子島實際發(fā)展水平、用水情況和分質供水目標，重新預測未來發(fā)展需水指標；再通過設定現(xiàn)狀水庫清淤，強化截流、擴建新建水庫，提高井水供水、屋檐截水供水量、分質供水等措施策略，確定未來各類供水水量。

研究結論認為，排除了海水淡化的可持續(xù)水資源對獐子島而言基本足夠，但這也要建立在規(guī)劃中有關措施能得到有效落實的基礎之上。如果措施滯后或存在供水水質問題，那么獐子島仍需要小型海水淡化設備作為備用補充。總體而言，只要可持續(xù)水資源利用措施得利，則未來10年不必新添海水淡化設備。而充分開發(fā)可持續(xù)水資源的投資與運營成本，則比海水淡化節(jié)省若干倍。

另外規(guī)劃還就排水體制、污水處理廠選址、處理工藝以及新建社區(qū)的中水收集與處理方案提出了具體措施建議。

圖6 獐子島景觀生態(tài)廊道構成分析

圖7 獐子島城鎮(zhèn)用地規(guī)劃調整圖

圖8 城鎮(zhèn)建筑可持續(xù)技術系統(tǒng)集成示意圖

3.6 固體廢棄物綠色管理規(guī)劃

固體廢棄物的管理是建立“低碳的物資循環(huán)鏈”的一個基礎環(huán)節(jié)，同時還涉及了跨越各循環(huán)系統(tǒng)的綜合技術策略，因而是最可體現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)同效應的部分。

當前，獐子島面臨現(xiàn)狀垃圾場容量逼近極限，工業(yè)貝殼垃圾難以處理，建筑垃圾無處堆放等棘手問題。以往規(guī)劃提出的垃圾焚燒減量策略在每日20t的處理量條件下不經濟且耗能很高。

規(guī)劃首先提出垃圾分類減量策略。生活垃圾可分為有機垃圾、可回收類和其他類。其中，可回收垃圾經過廢品回收站進行回收利用；有機垃圾進入二次分選系統(tǒng)，分選殘渣進入后續(xù)處理系統(tǒng)，與污水廠剩余污泥一起進入有機垃圾資源化處理中心；剩余垃圾進入填埋場進行最終處置。據(jù)預測，可用于提取能源的有機垃圾約占生活垃圾近一半，可回收類占1/3，而最后必須填埋的垃圾僅為原來的20%左右。為此，規(guī)劃提出了一個將垃圾分類、有機垃圾資源化和垃圾填埋結合的環(huán)境園項目，是垃圾減量化、資源化的重要節(jié)點。

3.7 生態(tài)農業(yè)園用地規(guī)劃

食物本地化則是降低生態(tài)足跡、碳足跡的一種策略。據(jù)上位規(guī)劃，未來的褡褳島將建立生態(tài)農業(yè)園，成為獐子島的本地食品供應基地。

規(guī)劃重新調整褡褳島的土地空間格局，形成“兩軸—五區(qū)—多點”的產業(yè)用地布局模式，通過“農業(yè)園生產觀光軸”和“濱海旅游體驗軸”，將高科技農業(yè)展示觀光園 、休閑式農業(yè)生產體驗園、生態(tài)農業(yè)科技培訓園、兩個生態(tài)農業(yè)生產區(qū)以及多處文化、展示、體驗點串聯(lián)起來。

據(jù)測算，褡褳島生態(tài)農業(yè)園可滿足當前獐子島鎮(zhèn)90%的蔬菜消費需求。而如果獐子島從外部運入蔬菜的水平不變，則加上褡褳島生產的蔬菜，獐子島人就可以達到健康膳食的標準?？紤]島上居民部分在自家院落生產蔬菜，獐子島可實現(xiàn)蔬菜自給自足。生態(tài)農業(yè)園的建設將大量促進本地就業(yè)，長期而言也將使蔬菜價格下降，是可利民惠民的重要工程。

生態(tài)農業(yè)園與獐子島之間形成了一個明確的循環(huán)鏈，食物以及后續(xù)的有機垃圾可都得到充分利用。

3.8 低碳發(fā)展路徑綜合規(guī)劃

以上各個子系統(tǒng)都遵循和體現(xiàn)了“循環(huán)”和“低碳”原則。為此，我們又針對低碳發(fā)展目標和行動策略進行了具體的研究討論。

首先是明確概念：若以傳統(tǒng)“高碳”發(fā)展模式下城市碳排放水平為基準，以“零碳”城市為理想目標，城市的低碳發(fā)展可以劃分為：低碳、超低碳、微碳和零碳這四個發(fā)展階段。

規(guī)劃中涉及的低碳目標技術包括建筑保溫改造技術、太陽能采暖技術、小型風電輔助采暖技術、大型風電技術、電動公交技術、有機垃圾資源化技術、分布式光電和風電技術、可持續(xù)水資源利用技術等。我們根據(jù)這些低碳技術在單位投資下的CO2減排效益差異劃出三種類型。低成本技術類型涉及的都是綠色建筑技術，投資省、效果好，適合于起步階段；中等成本技術涉及大型風電、電動公交、有機垃圾發(fā)電等；而高成本技術則主要涉及分布式光電、分布式風電技術內容。規(guī)劃通過技術組合確定了三種情景，即低碳情景、超低碳情景、微碳情景，并對有關投入的成本效益問題進行總體分析。低碳目標方面，最理想的情況是到2020年比傳統(tǒng)發(fā)展模式減排71%，達到11萬t/a，比2007年減少近50%。若投資受限則至少應可比傳統(tǒng)發(fā)展模式減排23%（圖3）。

4 生態(tài)島建設指標體系簡介

為了更好的幫助地方政府展開具體建設管理，規(guī)劃還制定了生態(tài)島建設指標體系。該指標體系包括總體建設指標與分項建設指標。前者從宏觀層面對生態(tài)城市建設總體框架、目標、思路進行解釋，包括環(huán)境、社會及經濟三部分，并將低碳、低排放、低生態(tài)足跡、生態(tài)住區(qū)及綠色建筑等相關指標提取單獨列項，以便官員、部門和群眾的認識及溝通；后者從操作層面提出建設及運營管理目標，包括了城市空間環(huán)境、能源、交通、水資源、環(huán)境管理、住區(qū)及建筑等六個子系統(tǒng)，全面涵蓋獐子島鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展建設的各個方面（圖4）。

5 景觀空間生態(tài)規(guī)劃和基于GIS的用地規(guī)劃簡介

GIS技術的應用為用地生態(tài)規(guī)劃提供了重要技術支撐。項目針對用地進行了綜合多種相關用地因素的土地生態(tài)適宜性分析（圖5），并以地形數(shù)據(jù)進一步計算形成山脊生態(tài)廊道、沖溝生態(tài)廊道和道路廊道的綜合廊道模式（圖6），并與用地適宜性分析結合形成景觀空間生態(tài)規(guī)劃的主要成果，作為城鎮(zhèn)用地規(guī)劃調整的依據(jù)。

城鎮(zhèn)用地規(guī)劃則利用GIS得到精確繪制。結合GIS強大的統(tǒng)計功能，依據(jù)“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”的要求和“低碳發(fā)展綜合路徑”設定的目標，確定用地層面的各類建設指標和可持續(xù)發(fā)展相關控制指標（圖7）。上述規(guī)劃工作可為下一階段完成城市設計工作、實現(xiàn)城鎮(zhèn)建筑可持續(xù)技術系統(tǒng)集成做好初步準備（圖8）。

結語

“走向生態(tài)島”獐子島生態(tài)規(guī)劃項目是一次從規(guī)劃層面討論可持續(xù)發(fā)展目標下建立城市多系統(tǒng)綜合協(xié)同運作機制的嘗試。項目通過全面調查和研究分析，提出適應本地條件的可持續(xù)發(fā)展目標，并強調通過建立“循環(huán)型低碳發(fā)展模式”，在完整的城鎮(zhèn)系統(tǒng)中探索目標一致、經濟可行的全面技術路徑。

作為一個存在獨立邊界的島嶼小鎮(zhèn)，獐子島為城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展綜合模式的研究提供了一個很好的基準案例。我們希望該研究能為高速城市化進程中我國城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃研究拋磚引玉，權為不當之參考。

[1] 栗德祥,鄒濤,王富平,黃一翔,雷李蔚.循環(huán)型低碳發(fā)展模式規(guī)劃的探索與實踐——以大連獐子島生態(tài)規(guī)劃項目為例[C]//中國可持續(xù)發(fā)展研究會.2009中國可持續(xù)發(fā)展論壇暨中國可持續(xù)發(fā)展研究會學術年會論文集(上冊).北京,2009.

[2 ]鄒濤,栗德祥.探索面向未來的協(xié)同規(guī)劃模型——以獐子島生態(tài)規(guī)劃項目為例[J].城市發(fā)展研究,2009a,(S1):10~13.

[3] 鄒濤,黃一翔,周正楠,栗德祥.生態(tài)城市建設與城市森林的綜合生態(tài)價值評估[J].建筑學報,2009b,(2).