綠色化城市更新設計策略研究——以美國亞特蘭大環線改造為例

黃一如 Huang Yiru 廖 凱 Liao Kai 盛 立 Sheng Li 謝 薿 Xie Ni

正如柯林·羅所說，城市的生長像人一樣，保留著自己童年和少年每一階段的片刻回憶。具有漫長歷史的城市，往往表現為各個歷史時期的“拼貼”。城市在各個歷史階段以修補更新的方式進化，對保留城市既有記憶、生態修復、減小建設成本等具有可持續發展意義。在當下“增量時代”向“存量時代”建設更迭的過程中，大拆大建飽受詬病，城市更新通過不斷修復改造城市片段的方式適應不同時期城市功能使用和發展需求，而綠色化海綿城市視角的城市更新則通過綠色基礎設施的打造、土地性質整合、生態修復、綠色公共空間營造、生態網絡系統構建等方式，恢復城市生態系統的自我調節功能，結合城市修補來改善人居環境，實現“城市雙修”的可持續發展。本文試圖以亞特蘭大環線城市二次開發項目為例，從綠色化海綿城市更新的角度，分析相關設計問題及策略(圖1)。

1 亞特蘭大環線改造背景

20世紀70年代，美國進入社會經濟滯漲期后，綠色基礎設施建設被美國總統可持續發展委員會確定為社區永續發展的重要戰略之一，政府與土地部門成立諸多專家研究工作組，以專門研究綠色基礎設施建設相關問題[1]。在各州生態框架規劃指導下，美國完成了一系列的城市更新改造項目，其中以交通基礎設施的更新和綠色化方面的實踐最為成功，如紐約高線公園(High Line Park)、芝加哥的606項目、費城的Rail Park、明尼蘇達的Midtown Greenway、底特律的Dequindre Cut Greenway等。

美國亞特蘭大Beltline環線城市更新項目基于一條歷史上的35km廢棄鐵路線，連接大都會區45個街區和536hm2的公園和綠地，其中5km經過亞特蘭大商業中心區（圖2）。其創意源于1999年佐治亞理工學院學生Ryan Gravel的碩士論文，建議將大量遍及城市街道和活動中心的廢棄鐵路通道、工業地產整合并再利用，作為連接亞特蘭大街道的路徑和運輸系統，創造更多的綠色公共空間，提高生活品質。整個項目由亞特蘭大規劃委員會管理執行，投資48億美元，從2005～2030年的交通改善規劃，周期為25年。該項目被細分成了10個規劃區，將形成圍繞亞特蘭大中城及市中心的環線，包括35.4km的步行道、53.1km的服務居住區換乘系統、1 300 hm2的公園、5 600套廉價住宅，還會修復1 100 hm2的工業棕地，增加3萬個永久就業崗位和4.8萬個短期工作崗位，帶來100～200億美元的經濟收益。如今，已經有4條步道開放，6個新建或改建的公園投入使用。

圖1 亞特蘭大Beltline環線分區規劃圖

圖2 環線改造概念鳥瞰圖

圖3 已建成的騎行小徑

圖4 Fourth Ward Park實景圖

該城市更新集棧道、交通運輸、住區以及公園為一體，是一個承載綠色化城市更新、用地性質置換、低影響性開發、歷史建筑保護、公共藝術、經濟發展、經濟適用房和提升居住品質的完善系統（圖3、4）。

2 基地概況

基于亞特蘭大環線上位總體規劃框架，佐治亞理工學院課題組選取了環線第二規劃區（圖5）中的一塊工業用地進行綠色化城市更新設計研究，基地坐落在亞特蘭大城市南部的Pittsburgh居住區以及University Avenue一帶，屬于環線上位規劃的第二細分區域，Beltline沿著基地的南邊邊界穿過，占地面積23.1 hm2。設計目的是運用城市更新設計策略，以綠色化海綿城市理論為主要視角，進行集中整合修復利用廢棄用地、城市公共空間的設計和改善、綠色網絡空間系統構建、綠色可持續街道設計等。城市更新設計策略從建筑到場地、街道，再到公共空間，最后擴展到整個區域性的城市生態修復。

圖5 基地區位分析圖

圖6 基地周邊情況及相關最新規劃設計方案分析圖

3 現狀問題研究

基地及其周邊所面臨的問題（圖6）在于：①工業用地地塊建筑閑置，地塊荒廢，市政基礎設施差，城市生態功能及景觀較差，每逢暴雨，地勢低洼處總會形成內澇；②上游地勢高的居住區宅基地建筑為防止內澇將建筑抬高，但設施老舊，生活質量和街道空間品質差；③下游現有河流區域洪泛區域較大，易形成洪泛，不利于周邊住宅地產開發及價值提升。而海綿城市的生態更新改造最主要的問題之一在于水生態循環受到破壞，城市內澇、水質污染等城市病問題嚴重。解決此類問題在于不能孤立、局部地看待生態問題，需統籌考慮海綿城市相關問題，不能拆東墻補西墻，捉襟見肘。該基地北邊的Pittsburgh住宅區匯集了大量的雨水徑流到達基地，因而必須從整個基地所在匯水流域出發去研究，以達到“城市雙修”的目的（圖7）。

圖7 基地所在匯水流域范圍內相關分析圖

通過GIS高程分析，得出基地所在的1 065 hm2匯水流域范圍，整個匯水流域區塊根據地塊功能性質及不同高程，形成了綠色化城市更新所面臨的主要問題，分別需要不同的策略進行應對。同時，對基地所在Beltline環線第二規劃區的現有方案、所在匯水流域的范圍、徑流基于高程的流向、地塊性質用地功能置換、公共綠地、綠色空間網絡的徑流組織系統、非滲透表面面積比例、雨水管網出入口分布、泛濫區范圍以及城市公共及私有地塊等進行了研究分析。基地所在匯水流域非滲透表面的達47%比例，由于過高的非滲透比例造成了城市生態自循環系統的破壞，形成約70 000t的地表徑流（100年一遇的暴雨情況下）進入城市管道的雨水徑流量。設計所面臨的城市病問題：雨水徑流的水量和水質影響著整個基地以及匯水流域下游地區。

通過稅收手段進行城市徑流等水生態的管控調節，美國規定，開發地區暴雨洪峰流量不能超過開發前水平，否則將會增收城市雨水及污水處理及管網維護費，同時，在洪泛區也不得建設住宅。德國對于采用雨水回收利用的則免征此項費用，還有補貼。相反，若通過有效的綠色可持續設計，將洪泛區平面范圍減小，地塊內的建筑可建范圍將可得到擴大。

研究發現，基地上游北側Pittsburgh居住區不在100年一遇的防洪區里面（泛濫平原），但是由于全球氣候變暖和非滲透表面增加，在小范圍的低洼地帶偶爾也會出現洪澇情況（圖8）。由于上游居住區產生的大量雨水徑流穿過75/85高速公路繼續流向地勢更低的People Town，造成了頻繁的水澇現象和管道溢流。雨水徑流造成了非常差的水環境，不僅十分影響周圍的居住健康，同時對周圍的地產價值也有影響。

中游區域的基地范圍內，Beltline環線第二規劃區在Pittsburgh居住區和Capital View莊園之間形成了一個很好的緩沖隔離帶。Beltline二次開發方案中包括了中等密度和高密度的功能混合開發規劃。經過分析研究，原環線該區域概念設計方案沒有考慮到諸如雨水徑流組織和管理相關的更大范圍問題。因Beltline環線將整個匯水流域切分成了兩部分，沒有充分考慮到城市層面對如此大量雨水徑流的控制和有效組織。Pittsburgh住宅區最南端McDaniel街下面管徑很大的雨水管道匯集了大量的雨水徑流，對于5年一遇的暴雨，流經這里的雨水徑流有約42 000t的水量，對于100年一遇的暴雨有約70 000t的水量，這些水最終都會匯集到下游小溪中，擴大下游區域泛洪區平面。

下游小溪濱水區問題主要是，100年一遇的防洪規劃平面控制開發范圍和洪水對正常生活品質的威脅，以及如何迅速地將徑流排出此區域，減小泛濫平原，獲得更多的可建設面積。雨水管網從水處理站下面穿過，經過75/85高速公路，然后流出管網形成小溪，最后將帶污染物的雨水徑流送入城市河流中，污染河流。

因而，運用城市生態修復的海綿城市更新改造策略，對于提升城市設計和生活品質十分重要。

圖8 匯水流域不同區域內海綿城市問題分析圖

4 綠色化城市更新策略

4.1 修復廢棄用地及混合利用

由廢棄的鐵路改造而成的環線將刺激周圍地區的發展，像一塊磁鐵，不僅吸引著更多的辦公及住宅發展，同時還將帶動劇院及文化生活的發展。大約有3 000hm2未充分使用環線土地將得到很好地公共及私人的開發利用。對閑置用地進行再開發，置換土地性質，植入混合功能類型，是因地制宜地進行城市更新的有效手段（圖9）。該地塊原為工業用地，東側為城市水處理廠，已被閑置（圖10）。設計研究中嘗試了工業遺產的保護與二次利用規劃，包括置入居住功能，更新老建筑以適應新的建設標準，混合商業功能、創意產業，打造綠色生態基礎設施等，增加該地區活力。

城市更新是一個綜合權衡的過程，綠色資本的激活以及向其他資本的轉化，最終還是以提升城市綜合品質為目的的。既要確保當地居民居住條件得到改善，又要提升周邊土地和地產價值，以滿足投資的利益需求，還要兼顧考慮政府官員的政績考評機制。設計中考慮將該工業用地地塊路網，根據地勢高差、新植入地塊功能等進行重新劃分，一方面，引入地產開發商進入開發；另一方面，整合出利于城市生態修復的集中大型公共空間及綠地（圖11）。 該項目的資金來自于聯邦政府、州政府、市政府以及私人捐款。

圖9 根據不同區域更新問題提出的相關策略分析圖

圖10 項目研究基地現狀圖

圖11 城市更新設計總圖

圖12 雨水徑流在不同的情況和策略下與匯集時間的關系圖

圖13 中游生態滯留湖鳥瞰效果圖

4.2 集中綠色開放公共空間

綠色中央公園作為城市修復更新的聯系中心點，通過集中的綠色城市服務功能及其他相關的土地利用設計，形成一個有序的土地二次利用開發格局，形成可持續的區域核心區，提升周邊地產和城市價值。因而在中游雨水匯集區域，設計集中綠色開放空間容納盡可能多的雨水，減少到達小溪的雨水徑流量且延長匯集時間（圖12）。

集中綠色開放中間設計策略中，通過綠色生態走廊、人工湖和濕地公園，滯留住100年一遇的降雨情況下一定量的雨水徑流。控制徑流組織中段匯水區域，改變區域的地表徑流過程，通過人工滯留湖等手段延長排水歷時，延緩徑流的匯聚時間，削減到達下游的洪峰流量，從而降低洪澇可能性。最理想的狀態是，當下游的高峰期雨水徑流排出后，該區域再將過量溢出的雨水徑流排向下游，這樣就很好地分散了高峰期的聚集[2]。經過計算，對于100年一遇的暴雨狀況，整個中游生態滯留湖能夠有效截持67%的雨水徑流（圖13、14）。

結合中央公園滯留湖，種植具有吸收降解功能、抗逆性強的植物，恢復植被群落，重建生態系統。場地修復的同時，對周邊重新進行劃分的具有潛在利用價值的地塊進行城市設計，建設保障性住房、開發房地產、生態公園等，實現廢棄地再利用。

圖14 中游生態滯留湖透視效果圖

圖15 公共綠化系統網絡分析圖

圖16 上游區域總平面設計圖

圖17 街角雨水花園可持續改造設計平面及景觀效果圖

4.3 綠色網絡空間系統構建

綠色網絡體系的構建（圖15），在于將不同城市設計層面的相互獨立的綠色空間聯合起來共同發揮作用，重新發掘大量未被充分利用的空間，如街角公園、建筑屋頂形成一個有街道景觀、城市廣場、新建和改建公園共同組成的連貫系統，具有巨大的生態修復潛力，甚至加強城市綠地與外圍上游林田湖的連接（圖16）[3]。因而在上游居住區區塊，使上游區域的街道等公共空間得到改善，盡可能多地留住和滲透雨水，因此可縮小下游100年一遇的防洪規劃平面，獲得更多的城市可開發用地。

居住區范圍內有幾個較大的公園，對徑流組織和滲透有極大的幫助，但都相互分離未形成整體效應，希望把它們都聯系起來，形成一個綠色篩狀的網絡系統，對徑流形成臺階式的遞進滲透和過濾。

針對上游的策略，希望通過對街道和場地的可持續改造設計，增加雨水的收集和滲透減少雨水徑流。下沉式綠化設計、屋頂綠化和街角花園等多種城市設計手段的綜合運用，能增加雨水的滲透，補充地下水（圖17），而不是僅依靠城市管網快速排出徑流而增加下游的排水壓力。

4.4 綠色可持續街道設計

通過綠色可持續街道設計，將下游區域居住區交界處的小溪景觀得到重新開發和設計，甚至獲得更多的可建設用地。同時，將小溪改造成城市生態景觀資源，從而全方位地實現海綿城市更新的目標。

對于下游的策略來說，分析了下游區域的防洪區平面位置和范圍，確定了40m的生態保留距離要求和城市公共地塊，整合用地進行可持續生態設計，重新規劃道路網格，劃分出可開發城市用地以及可持續綠色改造設計區域，對不同地勢和區域的街道，根據徑流的組織目的進行了分類和設計。通過對不同街道類型的設計和河道重新改造，在上游的雨水徑流到達之前迅速地將下游自身的雨水徑流排出，降低洪峰雨水徑流流量的同時分散洪峰時間。提高下游對徑流的迅速排出能力，整治街道、河道和河岸，使之變得通暢，重新審視現有的排水主干管道和市區的高程規劃。通過可持續設計，減少下游防洪區平面范圍，以獲得更大面積的城市可建設用地，同時綠色景觀特性也能對周邊房產的價值帶來提升。

綠色街道應該不僅僅是對雨水徑流的管理，也促進交通模式從車行為主切換到多樣化選擇的交通。綠色街道規劃提供了一個多樣、平衡的交通選擇,同時強調改善了行人和自行車基礎設施。對于該區域的街道可持續設計，根據不同的街道尺寸和現狀分別進行了相應的可持續設計（圖18）：①對于現有街道比較窄的雙向街道來說，設計將人行道進行了滲透性鋪面的重新改造，以及住宅前院進行了草坪向當地的植被轉換。②對于部分次要交通的雙向街道，將其改造成單向車道，新增多孔鋪面的路邊停車帶和穿插的綠化帶以增加滲透，同時通過斷開的路緣石將雨水徑流回流到綠化區域。在街角空置的地塊設計街心雨水花園，生態可持續的同時營造了良好的街區景觀。③對于較寬的雙向街道，對車行道進行了瘦身設計，將行車道寬度從12ft（3.66m）縮小至10ft（3.05m），增設路邊停車與綠化的結合帶，改造步行道成多孔性鋪地。④對于更加寬敞的三車道或者四車道街道來說，同樣進行了街道瘦身，增設雙邊停車綠化帶，改換滲透性較強的鋪地等。

圖18 街道可持續改造設計圖

5 結語

基于綠色化海綿城市視角的城市更新，使城市生態空間得到有效的保護和修復，結合功能和空間的城市修補，城市功能和景觀風貌得到有效改善，又很好地應對城市內澇、河流水質污染等城市病問題。其通過修復利用廢棄用地、打造集中綠色開放公共空間、構建綠色網絡空間系統以及營造綠色可持續街道等，從而改善提升城市公共空間和綠色基礎設施，進一步提高周邊地產價值、公共及私人收益，達到“城市雙修”和促進地區繁榮的目的[4]。