近期浏览 期刊档案 全文阅读 专访 书评 译者随笔 优先出版 海外原创
资讯中心
——国际简讯 ——国内简讯 ——期刊导航 ——新书推介 ——专题研究——案例集萃
首页>杂志浏览>资讯中心>专题研究>正文

韧性导向的美国《诺福克城绿色基础设施规划》研究

主持人: 赵娟,重庆大学建筑城规学院,博士研究生;重庆大学规划设计研究院有限公司,注册规划师

许芗斌(通信作者),博士,重庆大学建筑城规学院,山地城镇建设与新技术实验室,副教授;美国辛辛那提大学设计、建筑、艺术和规划学院,访问学者。61192881@qq.com

唐明,美国辛辛那提大学设计、建筑、艺术和规划学院,终身教授


韧性规划思想强调以“灵活适应”策略应对不确定的扰动影响。绿色基础设施是实现城市韧性的关键手段。本文以美国诺福克城为例,以风险响应机制为主线,介绍了韧性导向的绿色基础设施规划方法,提出了环境数据收集—自然资产评估—绿色基础设施网络建构的策略方法,并以绿地植被绩效评价、海岸线修复与城市雨洪管理为例,提出了重点绿色基础设施要素的适应性管理方法。——栏目主持人


1 美国绿色基础设施规划的韧性转向

绿色基础设施(GI: green infrastructure)是自然系统与人工系统相互联系的绿色空间网络,它有利于城市土地可持续利用,并为人类与环境和谐、社会经济发展提供重要支撑[1]。1980 年代自然保护基金主导的美国绿色通道计划直接推动了人们对城市绿色空间网络的关注,1990 年马里兰绿道和1994 年佛罗里达绿道的规划建设开启了绿色基础设施的实践历程。随着1999 年美国可持续发展委员会将绿色基础设施建设列为美国城市与社区可持续发展的重要战略,美国掀起了绿色基础设施研究与实践的热潮。2006 年贝内迪克特和麦克马洪(Benedict & McMahon)提出绿色基础设施是“一个由自然区域和其他开放空间组成并相互连接的网络,它保护自然生态系统的价值和功能,维持空气和水的清洁,并为人类和野生动物提供广泛的利益”,进而形成了“服务于环境、社会和经济健康的生态框架”[2]。实际上,除了互连互通、多功能和绿色等确定性的核心理念,绿色基础设施的概念一直处于持续的波动变化之中[3],这些波动体现出绿色基础设施的包容性,而变化与包容性既扩大了绿色基础设施的内涵与外延,也凸显了其作为一种工具的实用性与灵活性。近年来为应对外部环境的不确定性,城市韧性思想逐渐崛起,美国绿色基础设施规划也呈现出与韧性思想结合的趋势,包括基于绿色街道的《波特兰绿色基础设施规划(2008)》[4-5]、基于废弃地利用的《里士满绿色基础设施规划(2009)》[6]、基于GISP 模型的《底特律多功能绿色基础设施规划(2010)》[7]、基于水廊道可持续策略的《纽约绿色基础设施规划(2010)》[8]和基于韧性社区塑造的《诺福克城绿色基础设施规划(2018)》[9]等,这种向适应性转向的趋势提升了绿色基础设施服务生态系统的综合水平。


2 韧性导向的诺福克城绿色基础设施规划

2.1 规划背景

诺福克城(Norfolk)位于美国弗吉尼亚州,毗邻伊丽莎白河(Elizabeth River) 和切萨皮克湾(Chesapeake Bay), 是美国东海岸重要的港口城市。诺福克城具有丰富的历史和复杂的环境:自1682 年建城以来,诺福克城经历了多次革命内战、城市边界扩张、人口结构变化等挑战,也时常面临着洪水与飓风的自然威胁。但诺福克城总是从逆境中走出来,充分展现了其韧性与活力。近年来,诺福克城又面临新的挑战:根据美国国家海洋和大气局(NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)的数据,诺福克城已成为美国第二大受海平面上升威胁的地区;与此同时,全球经济转型也对仅依赖少数几个主要行业的诺福克城带来了挑战。诺福克城试图将挑战转化为机遇,2013 年它作为首批韧性城市加入了“洛克菲勒100 个韧性城市计划”(100RC: 100 Resilient Cities),并制定了《诺福克城韧性城市规划(2015)》,努力利用韧性策略应对海平面上升、洪水风暴等问题,清洁雨水径流,支持城市生态,同时实现经济转型并建立健康社区[10]。《诺福克城绿色基础设施规划(2018)》(下称《规划》)基于其韧性城市的发展目标,利用城市的自然资源改善环境和社区健康,强调保护—恢复—缓解的适应性核心策略的落地与实施,最终规划建设面向未来的韧性沿海社区。


2.2 韧性绿色基础设施规划框架的提出

2.2.1 核心主线

与早期马里兰绿道[11]、西雅图绿色基础设施规划[12]等相比,韧性导向的绿色基础设施规划增加了应对不确定环境挑战的意识,而《诺福克城绿色基础设施规划》则体现了韧性规划的典型特征,其在回顾既有城市发展目标、战略方向的基础上,针对当前城市条件和未来海平面上升所带来的预期变化,制定了由城市土地向周边水环境延伸的两条主线,即土地主线和水环境主线。土地主线基于传统绿色基础设施建设,强调保护、连接和重新建立绿地景观,为人类和野生动物提供通道,处理雨水并减少洪水,提升城市景观品质。水环境主线强调恢复海岸线栖息地,以支持水生生物生存,建立抵御风暴潮的缓冲区,进而适应未来气候变化,并引导城市居民在水域附近进行科普与休闲活动。


2.2.2 目标策略

《规划》围绕土地和水环境两条主线,分别制定了三项土地目标与两项水环境目标(表1)。土地目标一强调绿色自然空间网络的增强与维护,主要策略包括提升绿量、提高蓄水能力、保护城市栖息地斑块并重新建立连接、修复城市溪流、为社区提供自然设施等。土地目标二针对城市建成区域绿色空间数量较少的情况,提出了利用公园与学校等公共空间来建立低影响的绿色基础设施示范点、增加屋顶绿化蓄水设施、改良城市地面与土壤的渗入能力等措施,其实质是强调从城市灰色基础设施向基于雨洪管理的绿色基础设施的转化。水环境目标一针对海平面上升与洪涝威胁,提出恢复和扩大滨海湿地以保护海岸线,恢复城市湖泊、池塘、水库、湿地和海岸线周围的植被缓冲地带,进而保护水质免受风暴潮侵蚀的措施[11]。土地目标三和水环境目标二均围绕城市居民与社区活动,旨在为居民提供绿色开放空间,并强化建立人与自然环境的有效联系。


表1  《 诺福克城绿色基础设施规划》的主要目标与内容


2.2.3 主要步骤

《规划》的制定分为六个步骤:确立韧性目标、环境数据收集、自然资产评估、绿色基础设施系统建构、重点要素管理与综合实施计划(表2)。从表2 的总结可以看到,关于土地(绿)与水环境(蓝)修复利用的两条核心主线贯穿规划过程始终,因此《规划》实际上是“绿蓝规划”的组合。同时基于韧性规划注重社区和人群发展的特点,《规划》中也体现出对人与自然环境相互依存的关注,注重提供多元化的文化与休闲机会,为城市居民缔造健康有趣的生活方式。


表2  《 诺福克城绿色基础设施规划》主要步骤与内容


2.3 韧性绿色基础设施网络建构程序与方法

2.3.1 采集与识别——环境数据收集

不同识别技术和分析手段对环境数据采集的完整性与精确性影响很大,韧性导向的绿色基础设施规划强调对不确定环境因素的积极响应,这就决定了其对数据采集的要求更高。《规划》将美国农业部国家航空图像项目(NAIP: National Aricultural Imagery Program)的图像转换为像素,利用红外波段识别技术分析数据,对树木、灌木、草、裸露的土壤和不透水表面的光谱反射特征进行数据对比,进而将其转译成GIS 数据,最终绘制成描述城市自然绿色资产的土地覆盖分类图(图1)。这种土地覆盖分类图可被用来确定城市中不同位置树冠的特征,区分透水和不透水表面,并确定建筑、道路、地下设施、公园、学校等地面特征。此外,主要以光探测和测距的激光雷达技术也被用在此过程中,帮助识别城市绿色自然资产中的植被规模。


图1  环境数据采集与识别

资料来源:作者根据参考文献[11] 绘制


2.3.2 风险与响应——自然资产评估

《规划》对自然资产因子的选择与评估体现出最大化、适应性与人地互动三项原则。最大化原则指最大化城市的自然绿色基础设施资产,该类型资产既包含水域、湿地、沼泽、林地、公园等自然资源,也包含城市建成区中能转化为绿色基础设施的灰色(人工)基础设施。适应性原则指应对不确定环境威胁的能力,提高应对能力的资产主要指海岸线、溪流、湖泊等城市水环境资产及其周围湿地、植物缓冲带等。人地互动原则强调绿色基础设施连接社区、加强社区建设的能力,人的参与和互动是绿色基础设施的一个重要支撑。《规划》中与人地互动原则相关的资产包括自然休闲设施、历史文化资产、文化教育设施与适宜步行空间等。

由于资产因子众多,本文仅以水环境资产为例具体说明。诺福克城市域面积的1/5 为水域,水域沿线形成了211 英里(1 英里≈1.61 km)长的海岸线,因此诺福克城是受海平面上升威胁的典型城市,“与水共存”也成为该城市韧性战略的关键主题。诺福克城平均海拔10.3 英尺(1 英尺≈0.305 m),一些地势较低的地区更容易受到海洋飓风与季节大潮等因素的影响,因此规划首先对这些地带的风暴潮影响和洪涝灾害的发生机率进行了评估,明确各类受影响区域的分布与风险等级(图2)。对于城市而言,水域与湿地沼泽既是受不确定环境因素影响最大的区域,也是对城市绿色基础设施系统具有重大价值的区域。通过恢复城市内部溪流、内陆湖泊及其周围湿地,可以吸收与过滤城市雨水,防暑降温,提升城市景观品质。在潮汐水道的水陆过渡区域,可以修复海岸线,恢复植被缓冲带和野生动物以及鱼类贝类的生境,图3 反映了城市水域资产分布及湿地植被覆盖率现状评估结果,是对图2风险评估的响应。


图2  风暴潮和洪涝灾害评估

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制

图3  水域湿地植被覆盖率评估

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制


2.3.3 连接与开放——绿色基础设施系统框架建构

总体而言,城市的自然绿色基础设施包括城市森林、成片完整的林冠、湿地沼泽、公园等绿地。这些绿色资产有助于净化空气,为城市遮荫,提供美景,抵御风暴,吸收雨水,并支持以自然为基础的散步、划船和钓鱼等休闲活动以及文化资源的设置。诺福克城绿色基础设施系统在维护和增强现有自然资产的基础上,通过绿道、步行道、自行车道等连接方式,增强了公园、绿地与其他自然文化资产的连接性,进而形成支持健康生活方式的绿色基础设施系统框架(图4)。自行车与步行复合游步道濒水而设,用地内部绿地斑块通过步道连接外围绿地通廊(图5),大大提高了社区宜居性,提升了人们步行和骑自行车穿过绿地并亲近水域的兴趣。诺福克城悠久而丰富的历史,也体现在其建筑和文化资源上,图6 显示了绿地、植被和水域等自然元素如何环绕和支持城市中心的历史和文化元素,两类元素相融共享,塑造了城市与社区的场所感,激发了居民的归属感与自豪感。


图4  诺福克城绿色基础设施规划图

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制

图5  滨水多样化连接体系示意图

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制

图6  公园绿地与历史文化资产连接示意图

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制


2.4 重点绿色基础设施要素的管理与实施

2.4.1 土地要素——绿地植被绩效评价

绿色基础设施规划中常使用绿地率作为评价绿地质量的一个重要指标,绿地率较高的地区往往表现犯罪率较低、步行适宜性高、呼吸系统疾病患病率低的特点,这些地区的商业更具活力,城市洪涝灾害的出现机率也较低。《规划》以包含综合绿地率、树冠覆盖面积、与步行空间结合程度等指标的绿地植被绩效评价方式替代了单一的绿地率评价方式。这种方式的引入为绿地布局优化、植被质量提升、空间功能完善及服务水平提升提供了直观依据。因此,《规划》在分析整合绿地与沼泽现状植被和城区绿地拓展机会的基础上进行评价(图7),进而提出增地与增冠两种拓展城市绿量的途径,并建立分区—量化—选点的具体工作模式。


图7  绿地植被发展机会评价

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制


步行空间适宜性也是诺福克城绿地植被绩效评价的一个重要指标,主要通过公交站与道路沿线50 英尺范围内绿地植被覆盖率(图8)、小学学区绿地植被覆盖率(图9)、小学学校0.25英里与0.5 英里范围内绿地植被覆盖率等指标综合评定。建立绿地植被质量与公园、街区、学校步行空间的联系十分重要,一方面公园和学校属于可以增加绿色基础设施绿量可能性的公共资产,另一方面对城市空间步行空间适宜性的评估建构了绿色基础设施与城市居民活动的直接联系。由于树冠面积指标切实涉及生态效益、蓄水能力、绿量大小与城市景观空间质量,《规划》也将树冠直径纳入城市街道步行适宜性的评价标准(图10)。《规划》根据此项评价结果,将通往公园与学校且缺乏大树遮荫的主要道路确定为优先种植目标区域,创建鼓励步行和骑行往返于学校与公园的绿色线路,鼓励儿童选择健康慢行生活。此外,规划针对季节性风暴灾害对植被的威胁设计了预防性维护机制,通过建立树木维护工作组来负责日常社区街道大树的管理与维护,对其进行必要的修剪和移除,降低风暴灾害对树木造成损害的风险水平,进而减少灾后紧急服务请求。


图8  绿地植被覆盖率与空间步行适宜性评价

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制

图9  小学学区绿地植被覆盖率评价

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制

图10  基于树冠直径的学区街道绿量评价

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制


2.4.2 水要素——海岸线修复与城市雨洪管理

健康天然的海岸线对韧性城市意义重大,它能自然地吸收风能和波浪能,减少灾害发生,并提供生态栖息地。目前诺福克城中许多海岸线因混凝土墙、碎石填筑等结构方法产生了非必要硬化,《规划》因此采用了“活的海岸线”计划作为稳定修复海岸线的首选方案。确定沿海环境的规划范围,首先需要考虑海平面上升因素的影响,研究表明预计至2040 年,诺福克城周边海平面将上升1.5~2.5 英尺,《规划》使用这两个高度之间的狭长区域作为弹性发展区域,进而确认海平面上升因素对海岸线修复、湿地迁移和种植决策的影响(图11)。除修复海岸线外,在平均高水位线向陆上的植物缓冲区可缓冲土地径流带来的水,保护土地免受海浪和风的破坏。《规划》确立了宽度不小于50 英尺的植物缓冲区(图12),以应对海平面上升后风暴潮带来的海浪和风能,保护海岸线免受侵蚀,同时为鸟类和其他野生动物提供栖息地。《规划》通过在沿海缓冲区中种植缓冲植物来增加海岸线的厚度是创建城市韧性的一个关键策略。

诺福克城极易受到周期性高潮汐和不定期沿海风暴的影响,潮汐洪水对该城市的影响远高于其他地区,大量地表径流进一步增加了城市雨洪管理的复杂性。除了环境因素,洪水频发的主要原因还在于大量不透水表面和雨水管道容量的不足,《规划》综合上述影响因素,形成了城市雨洪管理评价(图13),可为雨水管理和城市设计提供策略。《诺福克城新分区条例》已经利用该市的绿色基础设施规划数据进行管理实践,区分蓄水与渗透两种不同区域。蓄水为主的地区优先采用蓄水池、绿色屋顶技术,渗透优先地区则采用雨水花园、生物沉淀池、透水路面和干井技术。这两个区域均优先考虑树木和其他植被,以帮助吸收和过滤地表水。以上策略有效减少了暴雨排水系统的峰值流量和需求[11]


图11  2040 年海平面上升与湿地迁移预估

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制

图12  海平面上升对于植物缓冲区的影响

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制

图13  雨洪管理渗透与蓄水分区

资料来源:作者根据参考文献[9] 绘制


3 结语

韧性规划有能力在系统和片区层面生存、适应和成长,也有能力面对环境压力和潜在冲击,同时更能适应并进行自我改造。韧性导向的《诺福克城绿色基础设施规划》展示了一种适应未来不确定扰动的绿色基础设施规划设计的崭新模式。总体而言,《规划》呈现出以韧性策略应对不确定环境因素的适应性,以生态与环境为主导的自然功能向人文功能拓展的复合性,综合“蓝—绿—灰”规划内容的多元性的特点。


注释

① 激光雷达技术是一种利用脉冲激光形式的光测量到地球距离(可变距离)的遥感方法。

② 增地即城市用地由非绿地转化为绿地的增长模式;增冠指用地性质不变,通过种植大树、增加树冠覆盖面积以提升城市绿量的增长方式,这种方式非常适用于城市密集建成区。

③ 规划制定了城区30% 绿地率的发展远景,最终量化为每年种植5 200 棵大树的具体目标。


国家自然科学基金面上项目(51978093)、国家留基委青年骨干教师出国研修项目(2018)3103 号共同资助


参考文献

[1] 吴伟, 付喜娥. 绿色基础设施概念及其研究进展综述[J]. 国际城市规划, 2009, 24(5): 67-71.

[2] BENEDICT M A, MCMAHON E T. Green infrastructure: linking landscapes and communities[M]. Washington, DC: Island Press, 2006: 1-5, 34-35, 51.

[3] WRIGHT H. Understanding green infrastructure: the development of a contested concept in England[J]. Local environment, 2011, 16(10): 1003-1019.

[4] Environmental Services City of Portland. Portland’s green infrastructure: quantifying the health, energy, and community livability benef i t s [R/OL]. (2010-02-16) [2019-05-20]. https://www.portlandoregon.gov/bes/article/298042.

[5] NETUSIL N R, ZACHARY L, VIVEK S, et al. Valuing green infrastructure in Portland, Oregon[J]. Landscape and urban planning,2014, 124(4): 14-21.

[6] Richmond Regional PDC, Green Infrastructure Center, Capital Region Land Conservancy, et al. The Richmond region green infrastructure project: building a regional green infrastructure network for our communities[R/OL]. (2009)[2019-05-20]. http://gicinc.org/RichReg.htm#res.

[7] MEEROW S, NEWELL J P. Spatial planning for multifunctional green infrastructure: growing resilience in Detroit[J]. Landscape and urban planning, 2017, 159(3): 62-75.

[8] The Department of Environmental Protection in NYC. The NYC Green Infrastructure Plan: a sustainable strategy for clean waterways[R/OL]. (2010)[2019-05-20]. https://smartnet.niua.org/content/6ebca067-1385-4765-b270-94542a7a4522.

[9] The Green Infrastructure Center Inc. A green infrastructure plan for Norfolk: building resilient communities[Z/OL]. (2018)[2019-05-20]. https://www.norfolk.gov/DocumentCenter/View/38067.

[10] The City of Norfolk, The Rockefeller Foundation. Norfolk resilient city[R/OL]. (2015)[2019-05-20]. http://100resilientcities.org/strategies/norfolk/.

[11] 付喜娥, 吴人韦. 绿色基础设施评价(GIA)方法介述——以美国马里兰州为例[J]. 中国园林, 2009, 25(9): 41-45.

[12] 刘娟娟, 李保峰, 南茜·若, 等. 构建城市的生命支撑系统——西雅图城市绿色基础设施案例研究[J]. 中国园林, 2012, 28(3): 116-120.


(本文编辑:顾春雪)


参考文献:

《国际城市规划》编辑部    北京市车公庄西路10号东楼E305/320    100037
邮箱:upi@vip.163.com  电话:010-58323806  传真:010-58323825
京ICP备13011701号-6  京公网安备11010802014223

4896649