申倩 江虹

(北京建筑大學(xué)，北京 100044)

0 引言

化石能源燃燒排放的大量的CO2等溫室氣體，造成了全球氣候暖化和生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞。全球許多國家都在積極探索城市低碳減排對策和措施，建立各具有示范意義的生態(tài)新區(qū)，是未來探求城市建設(shè)發(fā)展的重要手段。根據(jù)世界能源組織 2009 年報(bào)告顯示，交通部門產(chǎn)生的CO2占全球碳排放的 23%，因此如何從城市設(shè)計(jì)策略上降低交通碳排放的產(chǎn)生就顯得極為重要。

1 城市設(shè)計(jì)要素與交通碳排放

1.1 城市設(shè)計(jì)要素

國內(nèi)外大量研究表明，城市設(shè)計(jì)要素與碳排放有著十分密切的聯(lián)系[1]。土地開發(fā)度越高，地塊內(nèi)產(chǎn)生的碳排放就相對較高[2]；土地利用混合度通過影響公共設(shè)施可達(dá)性影響居民的非通勤出行行為，又通過影響居住和職業(yè)平衡影響居民通勤出行行為[3]；街區(qū)尺度和路網(wǎng)密度直接影響居民出行方式的選擇，高密度的小街區(qū)更有利于居民非機(jī)動(dòng)車出行[4]。

1.2 交通碳排放影響因子

城市交通碳排放一般采用自上而下和自下而上兩種方法，城市交通部門碳排放量一般通過以下公式進(jìn)行計(jì)算：

E=∑Ek=∑SkFk。

式中：E——機(jī)動(dòng)車碳排放量;

k——不同機(jī)動(dòng)車類型數(shù)量;

S——機(jī)動(dòng)車行駛里程;

F——平均里程的碳排放強(qiáng)度[5]。

由此公式，我們總結(jié)得出，城市家庭交通碳排放，由出行目的和出行方式?jīng)Q定。在未建成的生態(tài)新區(qū)中，通過控制路網(wǎng)密度，建立完備的公交系統(tǒng)，提高公共設(shè)施的可達(dá)性，引導(dǎo)居民對慢行出行方式的選擇，均可從一定程度上降低區(qū)域內(nèi)交通碳排放量。

2 建立理想單元基本型

經(jīng)過對國內(nèi)外大量的生態(tài)新區(qū)和老城區(qū)的街區(qū)尺度研究比較，將街區(qū)大小基本歸納為三種尺度，為方便檢驗(yàn)和計(jì)算，建立三種基本理想單元模式，分別為300 m×300 m的大街區(qū)，150 m×150 m的小街區(qū)密路網(wǎng)，大街區(qū)+綠道形式(見圖1～圖3)。

3 模擬計(jì)算

3.1 路網(wǎng)可達(dá)性

利用ArcGIS軟件,并將最小出行時(shí)間的阻力模擬,計(jì)算了平均最短出行時(shí)間之間的十字路口。為清晰區(qū)分平均出行時(shí)間，本研究采用75 m/min(人的步行速度)作為出行速度，得到步行可達(dá)性的可視化模型。為了便于統(tǒng)計(jì)，在仿真中，我們在行駛時(shí)間10 min內(nèi)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了測量和計(jì)算，并將其他節(jié)點(diǎn)作為無效節(jié)點(diǎn)。將有效節(jié)點(diǎn)占用總節(jié)點(diǎn)的比例定義為有效值K，K值越大，路網(wǎng)可達(dá)性越好[6](見圖4～圖7)。

通過上述模擬結(jié)果可得:

步行可達(dá)性：小街區(qū)密度網(wǎng)(K=85%) >大街區(qū)(K=75%);

機(jī)動(dòng)車可達(dá)性：小街區(qū)密度網(wǎng)(K=82%)> 大街區(qū)(K=71%)。

3.2 交通碳排放計(jì)算

3.2.1計(jì)算方法

從交通四階段模型出發(fā)得出單位時(shí)間內(nèi)城市道路的流量分配，然后采用宏觀排放因子模型計(jì)算每個(gè)路段的全天交通碳排放，把路段交通碳排放匯總與利用自上而下的計(jì)算模型結(jié)果進(jìn)行比對調(diào)整，最終得到區(qū)域道路交通的碳分布及統(tǒng)計(jì)量。

計(jì)算公式：

式中：ECo2.day——碳排放量，kgCO2/d;

j——路段編號(hào)；

i——機(jī)動(dòng)車出行方式；

Qj——每條路段總車流量，人/d；

Pij——每種出行方式的出行比例；

Lj——路段長度，km；

EFi——出行方式碳排放因子，kgCO2/(km·人·次)。

3.2.2模擬結(jié)果

在發(fā)生量吸引量相同的情況下，計(jì)算兩種路網(wǎng)形式產(chǎn)生的碳排放量并進(jìn)行比較。再假設(shè)大街區(qū)+綠道的路網(wǎng)形式，在滿足低碳出行指標(biāo)的前提下，機(jī)動(dòng)車發(fā)生量減少到30%時(shí)，產(chǎn)生的居民出行碳排放，并與前兩種形式進(jìn)行比較，得出交通減碳占比，以此對理想單元的低碳性進(jìn)行評(píng)估。

通過對三種基本鄰里單元模式進(jìn)行交通量預(yù)測與碳排放計(jì)算，最終得到交通產(chǎn)生的碳排放量占比結(jié)果：小街區(qū)密路網(wǎng)比大街區(qū)約減少28.9%，大街區(qū)+綠道比大街區(qū)約減少87.3%。

大街區(qū)+綠道在步行環(huán)境適宜性和步行便利程度上均能對居民選擇慢行出行產(chǎn)生較好的引導(dǎo)性，從計(jì)算結(jié)果看，大街區(qū)+綠道的路網(wǎng)模式具有明顯的低碳性。因此在鼓勵(lì)居民綠色出行，降低交通碳排放的角度上綜合考慮，大街區(qū)+綠道模式是最理想的單元模式。

4 結(jié)語

通過以上對理想單元模式的模擬驗(yàn)證，以及國內(nèi)外生態(tài)新城現(xiàn)存狀況的總結(jié)歸納，對未建成的生態(tài)新區(qū)設(shè)計(jì)提出如下策略：

1)構(gòu)建適宜的街區(qū)尺度。經(jīng)計(jì)算得出，小街區(qū)密路網(wǎng)的形式無論在提升步行環(huán)境還是在增加路網(wǎng)步行和機(jī)動(dòng)車可達(dá)性上均有良好的效應(yīng)。2)構(gòu)建“安全、宜人、方便”的城市慢行交通體系。保證合理的行人過街設(shè)施的間隔距離；設(shè)置連續(xù)的慢行步道、自行車專用道，人行道路面的鋪裝材料應(yīng)盡量選取透水性能好的材料。3)構(gòu)建慢街+綠道+廣場的城市步行系統(tǒng)。慢街，廣場，綠道分別銜接城市不同空間級(jí)別，三者之間相互融合銜接，構(gòu)成完善的慢行步道體系。