1、浅析低碳城市设计的系统工程方法摘 要：全球性的气候变化引起世界各国的普遍关注，低碳城市也成为热门话题。文章以国内外对低碳城市的研究为基础，提出以系统工程方法对低碳城市设计进行研究，并从系统程序、层次结构、目标体系、定量定性分析等方面对低碳城市设计进行了分析讨论。 关键字：低碳城市、城市设计方法、系统工程 中图分类号：TU984 文献标识码： A Abstract: Global climate change is causing concern around the world. The low-carbon city becomes a hot topic. In the article,
2、the author examines the low-carbon cities at the domestic and foreign countries. And the author suggest that the analysis of low-carbon city from the point of view of systems engineering. This article is going to discuss low-carbon urban design by system engineering methods from the aspects of the s
3、ystem program, the hierarchy, the target system, and quantitative and qualitative methods. Keywords: Low-carbon city, urban design method，systematic engineering 1、研究背景 过去 150 年左右的气温数据显示，现在的全球温度比工业化前升高了将近 1 数据引自 世界发展报告 2010，世界银行2010。气候变化是人类在新世纪面临的最为复杂的挑战之一，没有哪个国家可以独善其身，节能减排、促进低碳经济发展成为拯救全球气候变暖的关键。因此建设
4、低碳城市（Low-carbon City）已成为世界各国的共同追求，很多国际大都市都提出了建设发展低碳城市的目标。 2、国内外相关研究 “低碳城市”的概念由联合国自然基金会提出，是指城市经济以低碳产业为主导模式、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府以低碳型社会为建设标本和蓝图的城市。其目标一方面是通过低碳经济发展和低碳城市建设，保持城市能源的低消耗和 CO2 的低排放，另一方面是通过发展新能源为主的低碳产业为全球 CO2 的减排做贡献。 2.1 国外研究 英国最早提出“低碳”概念，其战略主要是：制定能源战略减缓气候变暖、倡导低碳生活方式、建设低碳社区。丹麦也是低碳城市的先驱国家，萨姆索岛是绿色
5、城市的典范，能源完全自给自足，通过技术措施实现了碳的零排放 资料整理自 肖荣波等欧洲城市低碳发展节能规划与启示J现代城市研究，2009， （11） P27-31。日本也提出所谓的“福田蓝图” ，希望在 2050 年将温室气体的排放减少的目前的 60%-80%。 2.2 国内研究 2010 年 3 月 19 日，中国社科院公布了评估低碳城市的新标准体系，这是迄今为之国内首个最为完善的标准。 根据全国 287 个地级以上城市调查，目前提出“低碳城市”建设目标的城市有 133 个 资料整理自 中国低碳生态城市发展报告(2010)，并且还在逐年增加。在我国也有许多低碳城市的实践行动，如天津中新生态城为
6、应对全球气候变暖而进行的生态城市可持续发展模式探索、地震后北川新县城规划的节能减排与低碳建设、曹妃甸生态城建设实践等 仇保兴兼顾理想与现实中国低碳生态城市指标体系构建于实践示范初探M北京：中国建筑工业出版社，2012P23。 低碳城市设计的一般方法 除了地方政府在政策层面上积极响应和倡导低碳城市，相当一分部城市和地区也已经开展了低碳城市的建设实践活动。根据各地建设模式的不同，低碳城市设计大体可以分为两类：新城建设和旧城改造。新城建设能通过建立比较完整的低碳城市建设指标体系，一般投资比较大。旧城改造主要是针对某一问题对原城市的低碳化改造，主要集中在区域内产业链调整、能源利用，小范围的还涉及到低碳
7、出行、垃圾分类等。根据各地建设模式和建设目标的不同，对各种低碳城市建设可以分为三个层次：宏观层次、中观层次、微观层次，见表 1。 表 1 低碳城市建设实践 空间尺度 建设层次 规划层次 实现方式 实践代表 宏观层次 低碳城市 城市总规/分区规划 空间发展战略、土地利用、产业规划、区域生态保护 长株潭城市群建设 重庆森林城市建设 中观层次 低碳园区/新区/片区 控制性详细规划 环境、居住、交通、市政的低碳指标体系、规划管理措施 曹妃甸生态城 天津中新生态城 无锡太湖新城 微观层次 具体项目 修建性详细规划 指标体系、具体节能措施 扬州低碳社区示范项目 4、低碳城市设计的系统工程方法 城市是一个包
8、括自然、社会、经济子系统在内的开放的复杂系统，其问题涉及到社会、经济、环境等各个方面，系统工程方法可以从宏观层次（城市总体规划）研究低碳城市设计的可行性，也能在中观层次指导建立具体的低碳指标体系和管理体系实现低碳城市设计，还可以对具体的低碳项目提供上下层次的关系的宏观指导。 4. 1 系统程序 低碳城市设计的系统工程方法流程：通过现状调研和目标与问题双重导向的方法找到城市设计要解决的主要问题；根据当前实际及较长远的发展要求建立目标体系；在此基础上，运用综合集成的方法提出解决问题、实现目标的各种可行方案；组织相关力量对各方案进行研讨，得到一个可行的准优方案。具体工程程序见简略框图 参考 城市总体
9、规划一般流程图 曹咏卿，汤放华城市规划系统工程与信息技术M北京：铁道出版社，2005P30（图 1） 。 图 1 系统工程程序框图 42 层次结构 低碳城市设计具有层次性，包括从宏观的区域体系到微观的建筑单体。层次性衍生出控制与反馈机制，即上层次对下层次有控制、指导功能，下层次对上层次有反馈、校正功能。因此，即使我们承担的设计是某层次的具体设计课题，仍需要从上下层次的关系来寻找问题的根源与解决问题的对策。图 2 大致表达了设计内容的垂直与水平关系。 图 2 低碳城市设计内容层次结构图 规划与设计实施管理框的内容与低碳城市建设关系密切，如果不通过行政、法律、经济手段管理建设过程，再好的城市设计方
10、案也不能发挥作用。 43 目标体系 低碳城市的目标体系(图 3)。 图 3 低碳城市设计的目标体系结构图 从城市设计的角度来看，落实低碳城市的总体目标主要有以下几点：紧凑型、高密度的土地利用 低碳城市首先要鼓励城市土地的紧凑利用，在控制建设用地基础上优化城市内部结构，提高土地利用率。 复合型城市功能 低碳城市要避免单一化和简单化的功能布局，要提倡居住、办公、商业、服务、休闲等功能的搭配和复合，减少出行，降低交通的碳排放。公交优先的交通模式 低碳城市不是限制小汽车的发展，而是在完善城市公共交通系统、提高公共交通服务质量基础上，引导市民多使用公共交通出行而减少私家车的出行里程。 增强碳汇的保育能力
11、 低碳城市在发展内部的同时还要注意对城市近郊区和周边生态系统的保护，包括深林、草地、湿地、滩涂、耕地等。 44 从定性到定量综合集成与研讨 鉴于低碳城市是一个开放的复杂系统，低碳城市设计可以应用钱学森创导的处理开放复杂巨系统的方法论，即“从定性到定量的综合集成研讨方法”曹咏卿，汤放华城市规划系统工程与信息技术M北京：铁道出版社，2005P35。 3.4.1 定性到定量 系统工程方法是追求定量分析的，然而低碳城市系统包含着人类社会系统，社会问题有许多是不能通过构建数学模型进行定量分析的。一般说来，越是宏观的分析与决策，定性分析的成分就越多。定性分析的重要性在于，一些原则性、方向性问题必须先从定性
12、上做出决断。例如：一个街区的改建，是作居住区还是作商业区？是传统建筑风格还是现代建筑风格？这些问题的决断就是定性分析的问题，它们不可能通过模型计算出来。只有定性问题解决后，才有可能进入到定量分析过程，比如在确定为现代的住宅区之后，才能进行建筑密度、容积率、拆迁比等定量分析，然后再进行空间设计。 定性分析与定量分析是交替使用的，定量分析要靠定性分析作指导，定性结论要有定量分析作支持，定量结论要用定性分析作解释。 3.4.2 综合集成 低碳城市设计涉及到城市规划学、建筑学、建筑工程与设备、交通运输学、经济地理学、生态学、社会学、经济学等多个领域的理论与经验，一个总体设计包含多个局部和多个专业的设计
13、内容，故而综合集成显得尤为重要。承担某个具体设计任务的设计师，不管他是城市规划师还是建筑师，或其它相关专业的技术人员，他们都必须从综合集成的角度，综合应用上述多种理论与经验，并与相关人员共同进行方案研讨，联系项目实际对众多因素进行综合权衡和使用，以得到最优化的设计成果。 5、结 语 哥本哈根会议虽早已经结束， “低碳城市” 、 “低碳经济” 、 “低碳生活”、 “低碳交通” 、 “低碳社会” 、 “低碳社区”等等词汇越来越多地进入我们的视野。我们既不能为了发展而牺牲环境，也不能为了保护环境而放弃发展，故而发展低碳城市成为我们的必然选择。在还没出现通用的低碳城市设计之前，运用系统工程方法，从城市
14、本身的系统出发研究低碳城市设计是非常有借鉴意义的。 参考文献 1世界银行世界发展报告 2010发展与气候变化C2010 年城市规划年会特别报告交流资料，2010 2叶祖达城市规划管理体制如何应对全球气候变化J 城市规划，2009，(09) 3刘志林，戴亦欣，董长贵，齐晔低碳城市理念与国际经验J城市发展研究，2009，(06) 4肖荣波，艾勇军，刘云亚，李晓晖欧洲城市低碳发展节能规划与启示J现代城市研究，2009， （11） 5中国城市科学研究会主编中国低碳生态城市发展报告(2010) M北京：中国建筑工业出版社，2010 6曹咏卿，汤放华城市规划系统工程与信息技术M北京：铁道出版社，2005
