一种解决城镇汽车拥堵、大气污染及能源危机动的城镇规划模式

解决汽车拥堵、能源危机及大气污染的城镇规划模式】内容简介传统的“街道连片规划模式”，无法满足人类社会在工业化与人口城镇化的发展过程中，所出现的城市居民对交通、能源、水源与公共服务等城镇功能发展空间不断增长的需求。本项发明的模式，通过增高居宅楼层数，调整居宅区占城建区的平均比例，将人口密度控制在与街道连片规划模式完全相同的0825万人/平方公里的范围，并促使在各个规划分区中，让出部分建设用地转化为自然地貌式的城镇功能发展的备用空间，以及农林兼顾生态、能源与水源用途的永久性自然地貌，从而解决城镇汽车拥堵、能源危机及大气污染等一糸列世界性难题，综合效益高出街道连片模式一倍以上，人口时间密度（反映城镇经济与生活功能强弱的指标）提高8至50倍。本项发明的规划模式，具有无比强大的完美优势，并产生巨大的社会效益，必须成为人类建立环境文明社会的基本框架与基石，不仅应在新建城区的规划中推广应用，也应在现有旧城区的改造中推广应用，可以视财政负担能力与财政增长状况，以分期、分批的方式，通过长期的努力，逐步完成现有城区的全面改造一、背景技术当今中国及世界流行的城市规划模式是“街道连片规划模式”，它的缺陷主要如下（1）城镇内部缺少道路与停车位的扩充空间，扩建成本高昂，在汽车人均保有量较高时，直接诱发交通严重拥堵与停车艰难，继而诱发各种对汽车发展的限制措施，严重抑制汽车的舒适、灵活与高效优势，使城镇走向交通文明大倒退，严重降低居民工作效率与生活质量“街道连片规划模式”缺少城镇内部道路与停车位的扩充空间，随着各国工业文明的发展与汽车人均保有量的不断上升，直接诱发交通严重拥堵与停车艰难，继而诱发对汽车的限购、限行与限停等各种“头痛医头、脚痛医脚”的措施，多数国家同时转向强调发展公共交通承载与（电动或人力）自行车出行，这种交通文明历史倒转的方式存在以下严重问题（1）严重抑制现代私家汽车的高效、省时、灵活的交通优势，使城镇居民的工作效率与生活幸福指数大幅度地下降。（2）提高公交出行百分率虽然可使交通拥堵状况所缓和，但没有根本性的改善。在汽车人均保有量较高的工业文明中期（人均GDP大于2万美元）之后，公交车、出租车、货车（主要是客货两用车与中小型货车）与少数私家车的出行就足以限制平均车速的提高。以伦敦、东京和香港为例，它们公交方式出行的人次百分率提高到分别为60、80与96，伦敦、东京在2011年交通高峰期的汽车平均时速也分别只有163公里与185公里；2010年香港在交通高峰期的汽车平均时速为港岛市区20公里，湾仔西环市区28公里。（3）公共交通极端拥挤，“饼干进去，面粉出来”成为公共交通的真实写照，并且灵活性极差、效率低下。公交出行方式过程中的步行、等待、换乘、绕行、站停共5个环节耗用了太多的时间，平均每次出行花费时间在1小时以上，极难满足随着经济发展居民每天人均出行次数越来越高、出行平均距离越来越远的社会需求，参考美国2001年城镇居民人均出行次数41次/天人与纽约1996年城镇居民人均出行次数43次/天人的调查统计数据，如果选择公交出行方式，平均每人每天将要花费5至7小时在路上，它不仅延长了居民出行时间，同时也必然压减居民必要的出行次数与出行路程，这将严重阻碍城市经济发展，严重降低民众生活质量。（4）地铁等公共交通方式的造价与维护成本非常高昂（详见表2、表3），经济上不合算，部分城市（如东京）的地铁投入成为诱发地方政府财政危机的重要原因，并且加重地震与洪灾隐患。（5）道路建设与日常维修均缺少临时通行辅助通道，严重阻碍交通，其中地铁建设工程期长达225年，日常维修每次长达数月至数年，长时间阻碍地面与地下交通。少数国家，如美国，解决交通拥堵的方法是以拆除大量城市居民住宅、大规模扩建城市汽车道为主要方式，以扩建公共交通、提倡共同乘载与自行车出行为次要方式，但所付出的巨大代价令人却步，并且也不能使道路扩建完全彻底地、不断地适应交通需求的增长。（二）街道连片模式对资源与环境形成六大负面影响，并严重危害人类健康1、街道连片模式引发的交通拥堵，使社会总能耗与污染排放量增加，机动车尾气排放成为PM25与温室气体的最大来源。2、街道连片模式没有充分利用现有自然环境中的农林作物、自然植被与地形沉降与吸收大气污染物，改良与调节空气、雨水与地下水源，这是资源上的严重浪费。3、市内缺少生物能、太阳能等可再生能源的分区域、近距离供料、供热、供电与热电联产的高效发展空间，从而限制了对石油、煤炭与天然气等化石及核电能源的替代，进而诱发能源危机及环境污染31）市内缺少农林植物的发展空间，使市内生活与工业有机污水的发酵因缺少植物原料而无法调节到所需要的最佳浓度与酸碱度，发酵成本较高，导致80以上有机污水未经处理便直接排放，加激了河流与湖泊的污染。32）市内缺少生物能与太阳能的分区域、近距离供能的空间条件，从而限制了它们由单家独户的分散利用方式，向城镇化、规模化、集约化、机械化、自动化、专业化、高效化与产销空间一体化的方向发展。33）街道连片模式缺少市内太阳能、生物能等可再生能源的热电联产与太阳能单独供热的发展空间，从而构成了对可再生能源发展的致命性限制，原因是（331）与煤电及核电相比，生物能与太阳能单独发电不具备成本低廉优势；（332）现代城镇建筑由低层向高层发展，市内屋顶与楼顶的太阳能利用空间受到越来越严重的限制；（333）热电联产（包括供应冷气、热水与热蒸汽等）可使煤电、核电、太阳能、生物能等任何热力发电与供热成本大幅度下降，同时可使能量的有效率，从单一发电的18至40，提高到电厂输出端的85至90，用户终端的60至87（注视供能距离的变化，其用户终端的能量有效率差别较大）；另一方面，南方需要更多的冷气，而北方需要更多的暖气，南北地区均具备热电联产持续需求的条件；从而使成热电联产成为世界能源发展的大趋势。（334）街道连片模式缺少市内太阳能、生物能等可再生能源的热电联产与太阳能单独供热的发展空间，导致可再生能源的热电联产与供热（含冷气、热水、热蒸汽与高温热气），均需与煤电、核电等不可再生能源都处于由市郊向市内输送的相同的较远的距离之内，能量在途损耗率相同，形成生物能源的热电联产成本明显高于煤炭与核电（其中废植物直接燃烧的热电联产成本虽然低于按煤炭原料平均价计算的热电联产，但煤炭原料价在多数情况下均低于007015元/百万卡之间的算术平均价011元/百万卡，并且废植物原料在工业文明的中、后期不能满足社会能源需求，需要高价林下人工植物作大量补充），尽管太阳能供热与热电联产的成本明显低于煤炭，而仅略高于核电的热电联产（详见表1），但是，由于太阳能供能过程受昼夜、天气与季节变化的影响，需要补充大量的生物能源才能维持太阳能供能过程的稳定性与连续性，因此，总体上仍然形成可再生能源供热与热电联产高于煤炭与核电的成本，因而限制了太阳能与生物能对不可再生能源的替代。表1能量在途损失5的亚热带地区供电与热电联供的成本比较计量单位元人民币/百万卡单独发电的电力成本热电联产成本电热耗能比例类型发电摊加余热合计电力回收余热电热平均燃烧发电0360520880360180222377沼气发电0490430920490330364060废植物沼气电池0500200700500350446040燃烧发电0410671080410240282377林下人工植物沼气发电0570431100570420454060燃烧发电0450791240450280322377占地专用植物沼气发电0610601210610470534060光伏发电0350620970350140171882太阳能仅供热0120120100水电发电03800391000海岸风电04000411000风电内陆风电06000621000天然气供热0560560100燃煤发电0390260650390210284060燃煤供热0200200100不可再生能源核电0280110390280080164060说明A、原料成本、除硫成本、发电糸统折旧费、土地费与管理费等与后面的表6相同B、太阳能按能量输出效率85，在途损失5个百分点，其中电与余热分别损失1个与4个百分点，能量综合有效率80、电与余热有效率分别为9019与7776计算。C、除太阳能以外的其它热力供能的能源，按能量输出效率90，在途损失5个百分点，能量综合有效率85、电与余热有效率分别为9325与7950计算。D、沼气燃料电池是经提纯处理沼气，在催化剂作用下，与水蒸汽反应转化为氢气，并在电极上与外入氧气发生化学反应产生电流的糸统（335）可再生能源的发展总方针必须是“以生物能源为主体，以太阳能为主要辅助，水电能、风能、地热能与海浪能等因地制宜地发展”。因此，街道连片规划模式对生物能源与太阳能发展的严重抑制，构成了对可再生能源全面替代化石与核电等不可再生能源的主体性限制。原因如下（3351）生物能与太阳能，既能在数量上满足人类现阶段工业文明与未来环境文明阶段的能源需求，同时生物能源也具备生活、生产、交通与发电等一切领域的能源与有机化工原料的通用性，并且可大量贮备，供能过程不受天气、季节与昼夜变化影响，只有太阳能不具备有机化工原料的用途，也不能作为交通工具的主要直接动力，并且供能过程受天气、季节与昼夜变化的影响。（3352）地热能主要是浅层地热有开采价值，包括火山活跃地区（例如冰岛）与天然热泉等地热。但数量最大的深层地热在利用方面存在难以突破的五大难题A、能以水蒸汽方式高效输出地热能的石灰岩与次生岩极少，打井钻中率极低，开发成本高、风险大；B、严重的金属腐蚀与钙结垢，使设备日常维护频繁、供能连续性差、成本高；C、回灌水难度大、水温递减讯速；D、地热蒸汽只有100至200左右，需用煤加热至400至800才可用于发电，耗能极大；E、地热的深层利用容易因打破地球内部的热力与张力平衡而引发地震。（3353）水电、风能与海浪能的可供数量不多，很难从根本上满足人类现阶段工业文明与未来环境文明阶段的能源需求，详见后面表7。34）缺少风电的市内发展空间，不得不向远郊外发展，但在途损耗大，导致网电管理常不得不在下半夜的电网用电低谷期关闭远郊风电供应。形成一方面风电下半夜的供能优势难以发挥作用，另一方面在下半夜的电价最低期，各类电动交通工具无法利用风电充电。35）街道连片模式对可再生资源发展的限制，是能源危机与环境污染的直接诱因。原因在于（351）石油、煤炭与天然气是地下的不可再生的有限资源，只有生物能、太阳能等可再生能源是取之不尽、用之不竭；（352）供热（含制冷）与发电占世界一次能源消耗的比例高达70左右，因此，街道连片规划模式对可再生能源的热电联产与太阳能供热的限制，实质上构成了诱发能源危机及环境污染的关键性因素。（353）大气温室气体的主要成份是二氧化碳，它99的排放量增加源于对石油、煤炭与天然气等地下二氧化碳贮存形式的开采与利用，限制温室气体排放增加，主要依赖于可再生能源的发展，别无更好途径。国际流行的对化石能源消耗过程实施碳捕集之后封存于地下或海底的思路不具备实际可行性，一是它捕集碳消耗的能量相当于被控碳排对应能源量的30；捕集与封存成本高昂，工程量巨大，人类在工业文明中、后期及环境文明阶段，每人每天的碳排放量可达30公斤以上，全球每天可达2亿吨以上；二是需要通过破坏大量地表的优质风化与腐殖化土壤，或破坏大量海底生态环境来获取巨大的存放空间；三是高压液化式与碳酸液化方式封存，存在安全隐患，而钙化沉淀式封存又存在钙化原料（如海水）对于内陆而言，输送成本与水的后处理成本巨大等难题。（354）大气PM25与有毒气体的排放,70源于人类对化石资源的利用（其中机动车占311，燃煤占224，石油化工与餐饮燃气约占16），其它原因（如扬尘、无机化工、建筑装修与农林活动）约占30，因此，控制PM25与有毒气体，同样也主要依赖于可再生能源的发展。4、缺少扩充水源的备用空间，导致60的城镇严重缺水。5、缺少幼托、教育、医疗、养老等公共服务发展的备用空间，供求矛盾日益尖锐。6、缺少城乡一体化的经济互补优势。二、本项发明的基本结构（一）结构图说明基本结构如下图所示1城镇中心；2自然地貌；3城建区（含分区内建筑、园林与三、四、五级普通道路，但图中对建筑、园林与四、五级普通道路未作区分画出，城建区不包括自然地貌）；4（横向）主干道；5（纵向）主干道；6（横向）三级普通道路；7（纵向）三级普通道路；8弯曲的三级普通道路（为保持局部自然地貌的完整而设置）；9不可开发区域（包括法定用地与高难度平整的地形）；10余留的立交桥用地（主干道暂不能建立交大桥时须余留；三级普通道路有条件时尽可能余留）；11（备建或已建）立交大桥（主干道必须规划立交桥，普通道路的立交桥视财力而定）。本发明所指的自然地貌，按形成方式分为天然自然地貌与人工地貌两类，人工地貌包括人工形成的梯田、梯带、水库、湖泊、河流等无建筑的土地。城镇功能扩建备用空间包括（1）汽车主干道与部分三级普通道路扩建备用空间；（2）居宅停车位与流动停车位扩建备用空间；（3）生物能、太阳能、风能等可再生能源利用的备用空间；（4）地下水开采与雨水贮存扩建备用空间；（5）医疗、教育、幼托与养老等公共服务备用空间。城镇功能扩建备用空间在尚未被征用之前，继续发挥原有的农林经济用途的作用，同时也提供废生物作为可再生能源的原料。永久性自然地貌包括（1）永久性农林用地；（2）永久性自然地貌式景区；（3）能源植物专用地。永久性农林用地在保持农林经济用途的同时，发挥以下三种作用A、作为废生物料（如作物杆叶、荒野与林下杂草及灌木、林木采伐与加工剩余物、禽畜粪便）的采集空间；B、林下增种耐荫能源植物；C、发挥对大气污染的沉降与吸收的生态作用。（2）整体布局规则（简述）1、分区边界上的道路为主干道，并按未来汽车人均保有量到达稳定车临极限值（所涉数据保密）与预设最大人口密度状况下，维持城镇规划区在交通高峰期最大平均车速所需最大车主道数配置足够宽度的自然地貌作为主干道扩充所需最大备用空间，主干道可从任意级别起步，并可随交通需求的发展分期、分批升级至二级、一级与特级道路；2、分区内部的道路为普通道路，分为三级、四级、五级共三个级别，其中三级普通道路在局部路段配置有自然地貌作为道路扩充备用空间，四级、五级道路不配置自然地貌；3、各分区的自然地貌区与城建区偏边排列，以保障城建区的路边可视优势与商业功能；4、用作停车位的备用空间在各分区尽可能与城建区交叉错位，以保障停车位的便捷功能。（三）本模式的功能特征1、空间结构可以及时适应城市功能需求的增长本模式在传统的“街道连片规划模式”基础上，按严格的科学预测数据在各个城镇分区中增加了自然地貌，一部分作为城市各分区中随工业化与人口城镇化进程而增长的所需功能扩建的备用空间，另一部分作为农林兼顾生态、能源与水源用途的永久性自然地貌，因而可以及时地动态适应各种城市功能需求的增长。2、城区功能具混合性与匀质性从缩短居民出行距离与减少出行时间，便于交通需求预测，以及便于对交通实施流量与分流控制的角度出发，对不同类型的功能建筑的空间布局进行混合与匀质化配置，每个分区均包含城建区与自然地貌区两部分，在同一个分区中的城建区中，均杂合一定比例的商业、办公、文化（含教育与科技）、居住、娱乐（含旅游与体育等）、停车等独立建筑楼（群）或功能各异的楼层，同时也允许部分功能建筑（群）跨越本分区，进入相邻分区中配置，但不允许某种功能建筑（群）独立占完一个分区，并且必须杂入居宅建筑，从而既保障任何类型的城市功能建筑可连续在多个分区中布局，也能保障人口密度具备一定程度的均匀性，各分区人口密度相差控制低于30。只有工业区从缩短产业链空间距离与便于工业开发管理的角度出发，从城市混合区中分离出来，作独立布局与发展需求空间的独立预测，并区分为“无污染工业区”与“空中扩散型污染工业区”两大类。“无污染工业”包括以下三类（1）无污染排放的工业；（2）不对人畜安全构成直接威胁的非空中扩散型工业，如排水型的化学或热污染工业；（3）具备完全控制污染的成熟技术与环境保护投资条件的空中扩散型工业。“空中扩散型污染工业”，包括缺少完全控制污染的成熟技术与环境保护投资条件的燃煤冶金、燃煤电厂、核电厂、原料或产品具毒性并易爆型的工业等。对“无污染工业区”，要求必须在同一分区或相邻分区中配置一定比例的商业、办公、文化、居住、娱乐、停车等建筑楼（群）或建筑层，不允许有在平面纵、横两个方向上均同时存在多个连续分区中的单纯的无污染工业区。只有对“空中扩散型污染工业区”允许以单纯的工业区形式存在，并且必须远离人口密集的城区。对人口密度的控制，主要在预算各分区平均人口密度基础上，通过调整各分区的居宅楼层数与居住区占本分区的城建区的比例控制。对园林绿化率、居宅区中的建筑密度、人均建设用地面积等指标通常由各国的规划法决定，不具备可调节性。本发明模式对城市的各种功能需求，仅以布局参数与布局规则的方式作宏观控制，在每个规划分区中的居宅、商业、办公、文化、娱乐、工业与停车等功能的具体空间定位，以及各类备用空间与永久性自然地貌的具体定位，归属规划院的职能范围。3、城区具备可连续扩展延伸的特性由于本发明模式具有城区功能的混合性与匀质性，因而可以在原有城镇分区基础上，往市郊方向不断扩增出新的规划分区，并保障城市在不断扩大的过程中，能够维持原有城镇分区除供水以外的其它各种功能（包括交通、能源与公共服务等）的需求不随城区的扩大而变化，由于新建各分区也设有水源备用发展空间，因此，可以把新分区对旧分区的用水需求的影响降到最低程度，甚至完全消除影响。三、本发明的优势（一）以最合理的城镇空间布局，促进城镇交通六大优势的形成1、保障足够大的平均车速一方面由于本发明的模式按在在汽车人均保有量到达稳定车临极限值与人口的预设空间密度条件下维持城市在交通高峰期最大平均车速所需要的主干道的最大车道数配置了用于主干道扩充的备用空间；另一方面由于平均出行总路程在主干道路段占绝大部分比例（具体数据保密），不能扩建车主道数的普通道路仅占出行平均路程的少量比例，因此，不管城区的初建道路级别如何，均能保持与实际交通需求完全相适应的主干道扩充状态，即使所有主干道全部升级至特级道路之后，仍然可以继续扩充汽车主道数。从而始终保障主干道可实现的设计车速不随汽车人均保有量的升高而下降，始终维持城镇总体在交通高峰期有足够大的整体平均车速。在完全无立交桥的初始阶段，也能维持汽车在交通高峰期每小时37至50公里的城镇总体平均时速；在主道全部升级至一级路后达到70至75公里的城镇总体平均时速；在主道全部升级至特级道路的初期达到75至85公里的城镇总体平均时速；在主道全部升级至特级道路的后期，是本项发明模式的最高级的无限期阶段，由于它的车主道数可根据实际需要继续扩增，因而高速车道数占总车道数的比例比特级道路的初期更大，因而其城镇总体平均时速也更高，可达85至90公里。2、保障足够数量的停车位本发明模式所需汽车居宅停车位与流动停车位均经过科学预测，并配足相应的扩充备用空间，不管各分区的初建居宅停车位与流动停车位所占未来需求的比例如何，也不管汽车人均保有量是否到达或超过稳定车临极限值，均能保持与实际需求完全相适应的停车位扩建空间。从而始终保障有足够数量的廉价停车位。由于用作停车位的备用空间在各分区与城建区尽可能交叉错位，因而也具备便捷功能。3、保障交通财政投资具有巨大的灵活性本发明的模式可以随交通需求发展而分期分批、分轻重缓急，以及分多级推进的方式进行交通主干道与停车位扩建，保持交通建设投资与财政负担能力相适应，而不需要一次性投资到位，它不仅避免了将主干道的大部分车主道与各分区停车位的投资提前数十年、甚至上百年投入所产生的巨大浪费，也能及时适应交通需求的发展。具有交通财政投资的巨大灵活性。4、以最低廉的投资代价解决城镇交通拥堵难题，使汽车优势得到全面发挥本发明模式可以在保持人口密度与街道连片规划模式相同的前提下，通过调节居住楼层数与居住区占城建区的比例，让出汽车主干道与停车场扩充所需空间，在总体上不多占土地，同时以低于街道连片模式任何道路形式的建设与维护成本（详见表2、表3），彻底解决城镇交通拥堵与停车难题，使汽车成为不受任何限制的最舒适、最高效、最灵活、最广泛的城镇交通工具。表2城镇各种道路的平均建设成本的比较建设成本（亿元人民币/公里）类型范围平均与本发明模式的成本比值本发明模式汽车道扩建0078020013910地面类街道连片模式汽车道扩建140716428310高架公路045080062545空中类高架铁路170260215155地下公路2501257754542地下类地下铁路40019001150830说明A、铁路类按路的长度计算成本，但公路类是按车道长度计算成本。B、表中成本以2013年的人民币币值为准。C、空中类交通影响城镇美观与通视性，也影响地面交通，并且扩充空间受限。D、地下交通，施工约每10公里就牺牲15人生命，也易受地震与洪灾威胁。E、美国波士顿中心干道/隧道高速公路14条车道工程，造价159亿美元，单条车主道投资成本2028亿美元/公里，约合人民币1257亿元/公里，历时25年。表3城镇各种道路平均每年维修成本的比较类型平均每年维修成本（亿元人民币/年公里）与本发明模式的成本比值本发明模式汽车道00110地面类街道连片模式汽车道00330高架公路00440空中类高架铁路00550地下公路038380地下类地下铁路046460说明A、铁路类按路的长度计算成本，但公路类是按车道长度计算成本。B、表中成本以2013年的人民币币值为准。C、地面两种类型汽车道维修成本的明显差别主要是由于汽车流量明显不同。5、使城镇经济与生活的便捷功能，随着人口的时间密度的提升而增强8至50倍，从而促进经济的高速发展，并改善生活质量人口的时间密度是一个综合反映城镇的经济与生活功能强弱的指标，是本项城镇规划模式发明人将其首次提出的“时间密度”理论引入城镇社会分析所产生的概念，在量值上等于人口空间密度的开平方与平均运动速度两者的乘积，它的物理学意义是指在特定的人口空间密度状态下，任意某个居民以某种通行方式（如汽车），在某个时间段在地面的任意方向上以某个平均速度运动时，在单位时间内在地面所有方向上平均能相遇上的居民个数，即平均相遇频率，它的计量单位是人/小时、人/分、人/秒。当以汽车为通行方式衡量时，它所反映的社会学的实质性内函是城镇人口的空间密度与城镇的平均汽车速度两个存在制约关系的因子，对多个主要城镇经济与生活功能指标（包括居民的出行效率、工作效率、商业机会的发生频率与成交频率、生活机会的发生频率与实现频率、社会交际效率、物流速度、资金周转速度等）的综合影响。而交通高峰期是大多数市民必须出行的时间，因此，在交通高峰期的人口时间密度更能真实地反映城镇的经济与生活功能的强弱。实现人口的时间密度的最大化，不仅反映了居民对城镇交通条件的需求，同时也反映了居民对城镇经济与生活条件的综合需求，是更完整、更科学的城市规划目标与方向。本发明的模式通过适当调整居住楼的层数与居宅区占城建区的比例，使在加入了自然地貌基础上，仍将市区人口密度控制在与街道连片规划模式0825万人/平方公里完全相同的范围，与本发明模式的长期性高车速相结合，使交通高峰期的人口时间密度比街道连片规划模式提高8至50倍。因此，本发明的模式不仅没有因加入自然地貌而削弱城镇功能，反而使城镇功能随着人口的时间密度的提升而增强8至50倍，从而大幅度提高城镇经济与国民经济的发展速度，以及民众的生活质量。表4不限制汽车出行时，街道连片模式在交通高峰期的城镇平均车速与人口时间密度人口空间密度10000人/平方公里人口空间密度20000人/平方公里汽车保有量城市平均车速公里/小时人口时间密度人/小时城市平均车速公里/小时人口时间密度人/小时025辆/人1030100030004125651697050辆/人55002280表5不限制汽车出行时，本项发明的模式在交通高峰期可以实现的城镇汽车时速与人口时间密度人口密度10000人/平方公里人口密度20000人/平方公里时期城市平均车速人口时间密度城市平均车速人口时间密度公里/小时人/小时公里/小时人/小时无立交桥阶段375037005000375052327071主干道全部升级至一级道路7075700075007075989910606主干道全部升级至特级道路初期75857500850075851060612020主干道全部升级至特级道路后期85908500900085901202012727说明主干道全部升级至特级道路的后期，是本项发明模式的最高级的无限期阶段，它的车主道数根据实际需要继续扩增，因而高速车道数占总车道数的比例，比特级道路初期更大，因而城镇平均车速更高6、解决了城镇道路在维修、改建与扩建过程中经常引发的中短期交通严重拥堵的难题本发明的模式中作为道路扩建的备用空间的尚未征用的自然地貌，同时也是城镇道路的维修、改建与扩建的临时备用通道，因而本发明的模式不仅解决了日常中的交通拥堵与停车难题，同时也解决了在街道连片模式中因缺少城镇道路在维修、改建与扩建过程中而经常引发中短期交通严重拥堵的难题，保障了在任何状态下都不会发生交通拥堵。（2）以最合理的城镇空间布局，促进城镇资源与环境十三大优势的形成1、促进可再生能源替代（石油、煤炭、天然气等化石及核电等）不可再生能源的优势形成（1）促进生物能产销规模化与空间一体化优势的形成从生物能（含动植物能源，但主要是植物能源）的就近用户数量规模化与就近供应部分生物原料两方面，促进了生物能源的利用由乡下单家独户的零散方式，向城镇化、规模化、专业化、高效化、优质化与多样化的方向发展。（2）促进太阳能产销规模化与空间一体化优势的形成从太阳能用户数量规模化与就近提供太阳能设施备用空间两方面，促进了太阳能的利用由单家独户的零散方式，向城镇化、规模化、专业化、高效化、优质化与多样化的方向发展。（3）以分区域、近距离供能的方式形成可再生能源的热电联产与太阳能供热的成本低廉优势本发明的模式以区域分布的方式，就近用户直接提供市内生物能与太阳能的热电联产（含制冷）与太阳能供热（含冷气、热水、热蒸汽与高温热气）的发展备用空间，近距离的能源输送方式使得它们两者的成本，在任何城区内，均具备比市郊与远郊的煤炭等化石与核电的热电联产与供热成本更明显低廉的优势，从而不需依赖财政补贴即可获得充足的强劲发展动力。详见表6。由于供热（含制冷）与发电占世界一次能源消耗的比例高达70左右，因此，本发明的模式所形成的可再生能源的热电联产与太阳能供热的成本低廉优势具有巨大的能源替代与环境保护意义。表6市内可再生能源与市郊煤、核的热电联产成本比较计量单位元人民币/百万卡热电联产成本距离类型电力回收余热电热平均电热耗能比直燃发电0360180222377废植物沼气发电0490330364060直燃发电0410240282377林下人工植物沼气发电0570420454060直燃发电0450280322377占土地专用植物沼气发电0610470534060发电0350140171882市内太阳能仅供热0120120100燃煤发电0400340364060市郊不可再生能源核电0290270284060说明A、“市内”可再生能源，是指存在于本发明的规划模式中的自然地貌中的能源布局方式。B、1度电0861百万卡；1百万卡116度电116千瓦时。C、含水率15植物到厂成本，按废植物265元/吨、林下荫生人工植物420元/吨、（占用土地）专用植物520元/吨计算。农林植物干物质平均热值按4000千卡/KG计算。D、所有成本均计入土地费用，按每亩35万元、50年工业使用权计算；管理费按直接成本的10计算。E、煤炭的原料成本按每百万卡007015的平均值011元计算。F、消耗的原料与管理成本按电余热耗能比分摊；发电糸统折旧费用按每百万卡019元计算，生物与化石能源发电除硫（包括PM25）直接成本按每百万卡002元计算；保温管道费用未列入成本，考虑按天然气输送方式由用户负担。G、太阳能按能量输出效率85，在途损失5个百分点，其中电与余热分别损失1个与4个百分点，能量综合有效率80、电与余热有效率分别为9019与7776计算。H、生物能源按能量输出效率90，在途损失5个百分点，能量综合有效率85、电与余热有效率分别为9325与7950计算。I、在街道规划模式中大致评估市郊的煤热电联产的输出能效率为90，输送平均距离41公里，在途损失25个百分点，电与余热分别损失2个与23个百分点，能量有效率为65，电与余热有效率分别为90755与4783；J、参考前苏联切尔诺贝利核电站事故，核电站与5万、10万、100万人口城镇的安全距离设定为分别大于30、50与100公里。在街道规划模式中大致评估市郊与远郊的核电热输出综合能效率为90，输送平均距离57公里，在途损失40个百分点，电与余热分别损失3个与37个百分点，能量综合有效量为50，电与余热有效率分别为8825与245。（4）促进可再生能源在相同产销空间内的优势互补由于太阳能的热水、暖气与高温热气，是成本最低廉的可再生能源方式，所以太阳能与生物能两种能源所需备用空间在自然地貌中的同时设置，可使太阳能成为在自然地貌中进行生物原料缺氧热解的初始启动能源、继续降解与成份分离的后续能源，同时也成为生物原料在发酵菌作用下进行酵解所需要的冬季保温能源；而太阳能能受光体的下层种植耐荫植物（包括低矮农作物、能源专用植物等），太阳能受体的上层尽可能设置风电受能体，使太阳能的空间也成为风电的能源来源，以及生物能源原料的来源之一，并限制水土流失。而生物能作为一种可大量贮蓄的能源，其供能过程不受天气、季节与昼夜变化的影响，可以弥补太阳能与风电供能过程受天气、季节与昼夜变化影响的不稳定性，实现了三者的优势互补，从而为可再生资源全面替代化石与核电能源创造了更有利的条件。（5）使风电下半夜的供能优势得到充分发挥本发明的模式提供了风电在城区内部近距离供电的条件，在途能量损失小、有效率高，因而成本也相对低廉，在下半夜的电价最低期，适合用于各类电动交通工具充电，风电的下半夜供能优势可以充分发挥。2、在促进可再生能源优势形成基础上，与自然地貌对大气污染的沉降、吸收与稀释作用，进一步促进资源与环境八大次生优势的形成（1）基本控制大气污染与水体污染，并使人类平均寿命明显延长狭义的温室气体不包括水气，主要是二氧化碳，其次是甲烷、氧化亚氮、卤（氟、氯、溴）代碳氢化物、六氟化硫等。大气增加的温室气体99是人类对化石资源（包括石油、天然气与煤炭等）的利用，大约只有1源于无机化工。虽然森林火灾、农林焚烧、生物与农业施肥也排放温室气体，但它们主要是对大气原有温室气体的循环利用，并不直接增加大气的温室气体总量。PM25是直径小于等于25微米的颗粒物，包括粉尘、酸雾与气溶胶等。含有铅及其化合物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、微生物等多种有毒或有害成份。其来源的70源于人类对化石资源的利用（其中机动车占311，燃煤占224，石油化工与餐饮燃气约占16），5来自农林焚烧，其它原因（如扬尘、无机化工、建筑装修）约占25。有毒气体主要是一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、苯并芘、硫酸雾、臭氧与氯气等。其来源的70是也是源于人类对化石资源的利用（其中机动车占311，燃煤占224，石油化工与餐饮燃气约占16），其它原因（如扬尘、无机化工、建筑装修）约占30。由于本发明的模式以可再生资源全面替代了化石资源，因而源于人类对化石资源利用所产生的99的温室气体、70的PM25与70的有毒气体的排放已不存在。源于农林焚烧占5的PM25排放，也因可再生能源的全面应用限制了农林焚烧而消除。其它原因产生的占总排放1的温室气体排放，占总排放25的PM25排放，以及占总排放30的有毒气体的排放,通过城镇各分区配置的自然地貌中的植物与高低起伏的自然地形的沉降与吸收作用，以及城区因加入自然地貌对城镇空间的放大引发的稀释作用加予控制，预估可促使温室气体增加量下降995以上、PM25与有毒气体的总体浓度分别下降85以上，从而保障其浓度在人类发展与健康允许的范围之内。人类既不必要、也办不到控制大气温室气体、PM25与有毒气体的浓度为零。如果同时对无机化工等行业执行“谁污染谁治理”的原则，PM25与有毒气体的总体浓度可下降至90以上。核电原料提取与意外核电事故所形成的污染，同样也由于本发明的模式以可再生资源全面替代了核电能源而获得控制，只有国防性质的核利用无法替代与控制。水体污染大约50来自生活废水、有机工业废水的直接排放，以及生活有机垃圾的乱堆乱放，20来自热力发电厂，25来自医疗污水与非有机工业（如冶金、建材、化肥、农药等工业）的排放，5来自农业污染。农业污染分为化学农药污染与化肥污染两类，而化肥污染主要是氮肥类污染，它在藻类中形成软骨藻酸类神经毒素与可致癌的微囊藻毒素，并在鱼体内集中。本发明的模式使有机废水、有机固体垃圾、农林废生物料与林下土地，四者都集中在自然地貌区，有一定数量的生物原料可以就近供应，把有机废水的有机物浓度与酸碱度调节到所需的最佳范围，也可以对有机固体垃圾任意进行酵解、热解，或直接热电联产，并且可以持续进行，使设备与空间都实现最大综合效益，可以直接减免占总污染70的有机污染与热力发电污染，如果与此同时，对占总污染25的非有机工业与医疗业，坚持与推广“谁污染谁治理”的原则，将实现95的水体污染控制，此时仅剩下占总污染5的农业污染。在本发明模式中的生物发酵提供的沼气液、渣对化肥与农药的替代，预估可减少占总污染1的农业污染；依靠固氮根瘤菌相关植物基因的移植工程技术，替代化工类氮肥利用，以及依靠天敌微生物、天敌虫鸟替代农药，即可控制其余占总污染4的农业污染。（2）彻底解决能源危机与有机化工原料危机可再生能源取之不尽，用之不竭，它们的可供数量与能满足的人口数量如表7所示。当今世界人均每天消耗的能源数量为482公斤油当量。参考近年中国与美国的能源人均消耗量，以及全面推广热电联产条件下可节约的能源数量，评估在本发明的模式条件下的工业文明中后期及环境文明阶段的平均总能耗为245公斤油当量/天人，并以此为标准计算各类可再生能源在环境文明阶段可以满足的人口数量。表7在人类进入环境文明阶段全球可再生能源可满足的人口数量全球每天可供量亿公斤油当量/天在本发明模式中可满足的人口数量类型合计预估最大利用率能满足人口数不占生人类排泄物7301075921亿禽畜排泄物23工业有机废水40废植物料1600物能源林下荫生人工种植可增量1340浅海风电115海岸边风电70风能内陆风电1153004049亿浪能近海海浪电50504008亿土地类地热能地热能10000100000520亿太阳能48000048000011959亿占地类水电50509018亿说明强耐荫植物品种，在林下透光减少75状态下，生长量也能达到全透光状态的70以上在本发明模式中，生物原料除了由各分区的自然地貌供应外，也可由郊区外提供补充。生物能源原料既可直接用于燃烧供热与发电，也可通过微生物发酵制取沼气、甲烷、氢气与醇类等能源，还可以在完全缺氧条件下热解为生物原油、生物气与焦炭，并进一步制取氢气、甲烷、生物汽油、生物柴油等能源与各类有机化工原料。而氢气、提纯沼气与甲烷是比汽油性能更优越、对环境更友好的交通动力能源，由废生物料制造的提纯沼气的成本只有汽油成本的50左右。在本发明模式中，太阳能可以以就近城镇用户的方式，提供太阳能利用所需的足够空间。太阳能可用于发电、热水、取暖、制冷、炊事供热、工业加热，以及催化剂光解水制氢、藻类光解水制氢，也可用于热解生物原料制取生物能源与有机化工原料、光暗酵解生物原料制氢等，太阳能热电联产与单独供热的成本在所有能源中最低廉。内陆风电的受能体，可以设置重叠于本发明模式中的太阳能受能体的上方。（3）遏制严重危害经济发展的石油战争石油既是大气污染的最主要因素，也是世界现代战争最主要的直接或间接导火索。石油作为能源与有机化工的基础原料，深度影响着各国近代及现阶段经济的各个行业与层面，因而成为各国必争的战略资源，中东的历次战争、海洋权益的全球争夺、昔日的美苏对抗与今天的美俄纷争等等，都直接或间接与石油资源有关。多数国家与地区都具备充足的生物资源与土地资源。废生物原料充足与土地资源丰富的国家与地区，其生物能源的生产除了满足本地需求外，还可以发展至对外贸易的生产规模，形成全球可再生能源与化工基础原料的市场互补机制，推动生物能源在全球范围内全面替代石油、煤炭与天然气的能源与有机化工基础原料的地位。因此，本发明的模式作为一种有效促进可再生能源全面替代非可再生能源的模式，同时也是遏制石油战争、赢得世界和平，促进经济发展的最有效模式。（4）显著降低能源与有机化工原料总成本如果含水率15植物到厂成本，按废植物265元/吨、林下荫生人工植物420元/吨、（占用土地）专用植物520元/吨计算，农林植物干物质平均热值按4000千卡/公斤计算。在作为工业生产燃料方面，废植物与林下荫生人工植物的原态或成型燃料的成本分别为每百万卡008与012元人民币，比煤炭分别便宜1530，比天然气便宜7080。在生活与工业通用燃料方面，太阳能供热与采暖成本为每百万卡01012元人民币，比煤炭便宜10；比管道天然气便宜70；在沼气生产规模化、专业化与机械化条件下，现阶段的废植物与林下荫生人工植物源的沼气成本分别为每百万卡022与028元人民币，比天然气每百万卡04元分别便宜45与25。未来25年之后，随着木质素厌氧降解菌及产甲烷菌等制沼气微生物的基因工程技术的发展，能转化为甲烷的植物成份将不再局限于纤维素与半纤维素等，而将包括木质素在内，预估沼气的转化率将由现在占植物干重的4552提升至8592，沼气成本将进一步大幅度下降，可望废植物源的沼气成本与煤炭相等，并比天然气便宜60，比并网电力便宜80。在交通动力方面，废植物与林下人工植物源提纯沼气成本分别为每百万卡034与040元人民币,比93号汽油每百万卡085元分别便宜60与50，废植物与林下人工植物源降解的生物柴油成本为每百万卡042与047元人民币,比化石源的0号柴油每百万卡071元分别便宜40与30。在电力能源方面，市内（是指存在于本发明模式的自然地貌中的能源布局方式）的太阳能热电联产，比市郊的煤炭与核电热电联产便宜50；在市内的废植物与林下人工植物燃烧热电联产，比市郊的煤炭热电联产分别便宜40与20，而与核热电联产成本接近。在能源与有机化工原料方面，废植物与林下人工植物源生物原油比石油分别便宜40与25；废植物与林下人工植物源沼气比石油分别便宜25与10。表82013年亚热带地区能源与有机化工原料成本比较（货币人民币）供应成本类型元/公斤油当量是石油的百分数废植物热解生物原油020元/百万卡18059林下人工植物热解生物原油025元/百万卡22575专用植物热解生物原油029元/百万卡26186废植物源沼气119元/立方米21875林下人工植物源沼气151元/立方米27791专用植物源沼气173元/立方米317105石油62000元/桶302100管道天然气380元/立方米358119说明生物原油与沼气的供应成本，在生产成本基础上加计了10的利润。石油与天然气供应成本是目前市场价。（5）实现自然地貌土地空间的效益最大化本发明的模式中的土地效益最大化，不仅表现在太阳能空间的上、中、下三层的立体利用与防止水土流失上，同时也表现在其它自然地貌的多功能重叠上，农林用途的自然地貌，以及尚未征用的各类备用空间中的自然地貌，不仅发挥农林经济与生态作用，同时也为生物能源与有机化工提供原料，实现了土地空间效益的最大化。（6）在获取废植物原料的同时，也抚育了城镇周边的林木生物能源的原料是以废生物料为主，一部分由城镇各分区的自然地貌中的植被与作物、生活污水、工业有机污水、生活有机垃圾、城镇园林修剪剩余物提供，另一部分则由市郊农林区调入补充不足，在获得废植物原料的同时，也抚育了城镇周边的林木，一举两得。（7）以最低廉的成本与最有效的方式推动无公害农林业的发展本发明模式中的生物能源利用方式之一的沼气制造，其产生的沼气液与沼气渣，是新兴工厂式生态农业（特别是食品农业）无土栽培技术的廉价并且成份健全的理想营养基质，也是传统农林业的优质肥料，沼气液还具有广谱而高效的杀菌、杀虫作用，是理想的廉价无公害农药。它们都可以以最低成本的管道运输方式，输送到本发明模式中各分区的自然地貌中的农林业区域。从而实现沼气原料供应、沼气生产、沼气液与沼气渣输送全过程的空间一体化，大大降低总体成本，明显提高综合效益。因此，本发明的城镇规划模式是推动无公害农林业发展的成本最低廉的最有效方式。（8）生物能源利用过程，不但不形成污染，反而可以以二氧化碳副产作为促进城区内自然地貌大棚作物大幅度增产的优质气肥，有利于大气二氧化碳向恢复100年前的正常浓度方向演化生物能源利用过程中对环境不友好的成份主要是含硫化合物（包括由硫化物形成的HM25）与二氧化碳。含硫化合物可以作为用途广泛的硫酸与硫酸盐的制造原料，而二氧化碳除了用作碳酸饮料与干冰的原料外，更重要的它是植物光合作用的基本原料，据相关资料显示，把空气二氧化碳的浓度由目前的0038提升到01,即提高25倍，同时增加水、氮、磷供应比例，可使植物籽实增产3060；植物籽实增产14左右（注植物主要是热带耐旱植物C3C4C4中的18个科800个品种，如玉米、甘蔗、高粱等，而大多数农林品种都是植物），并明显缩3短生产周期，试验证实，当二氧化碳的浓度由00355提高到00539时，欧洲蕨与石楠的光合速率分别提高1倍与3倍，这意味着单位时间内的植物整体生长量成倍增加。生物能源利用（如热电联产）过程中的副产品二氧化碳，可以以最低成本的管道运输方式，输送到本发明的模式中本分区的自然地貌中的农林大棚作物区内，从而获得单位时间内产量的大幅度提高，并减少二氧化碳循环返回大气，部分冲销化石燃料增加的二氧化碳排放，这将有利于使现有的大气二氧化碳浓度0038，向恢复回1906年前的正常浓度0028方向演化，大气中过多的二氧化碳，将以不断转化为生物量的形式存在于地球表面，直至饱和最大转化空间为止。3、以空间一体化的方式局部实现城乡经济优势的长期互补街道连片模式严格把社会分成城镇与乡村，农产品需经较远路途才能进入市场，人为提高了成本，工业产品也须经较远路途才能到达乡村；另一方面，城镇常欠缺劳动力，而乡村却苦于需背井离乡才能找工作，并常因此而形成诸多家庭矛盾，月薪除了房租水电所剩无几。总体上不利于城乡的优势互补与协调发展。本发明的模式使城镇与部分乡村实现了一体化，从而形成城乡优势互补。4、配置了地下水源与雨水贮存的扩充备用空间，不仅解决城镇供水难题，同时也能满足市民对深层地下优质矿泉水的高需求，并大大减少水处理费用中国及世界约有60的城镇缺水，尽管人均水用量在工业文明的中、后期可以随着热力发电风冷技术与热电联产的发展而明显下降，但是，随着工业化的发展与城镇化人口占总人口比例的上升，原有的乡下用户供水网将部分荒废，城镇用水总体需求将不断上升。城镇缺水除了直接影响人们的生活，对经济的影响也是显而容易见。据统计，中国2004年因缺水损失工业产值就达到2000多亿元，占2004年GDP15988万亿元人民币的125。如不加控制，随着城镇化人口占总人口比例