彈性城市視角下的《紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃》剖析

◎ 紀(jì)莎莎

未來30年，城市將吸收全球幾乎所有預(yù)計的人口增長。到2050年，城市人口將比現(xiàn)在多20億，這主要是由于城市會為居民帶來更好的教育、就業(yè)機(jī)會，并提供更好的各類保障服務(wù)[1]。中國目前正處在城鎮(zhèn)化高速發(fā)展時期，城市擴(kuò)張和以汽車為中心的低效交通系統(tǒng)造成了交通擁堵、污染和安全隱患，地面硬化和綠化缺失帶來了新的環(huán)境風(fēng)險，如洪水、城市內(nèi)澇、城市水體污染等。為了尋求可持續(xù)、多用途的解決方案，彈性概念被提出，并快速拓展應(yīng)用到多個研究領(lǐng)域，如氣候變化與彈性城市、城市災(zāi)害規(guī)劃管理和恢復(fù)、城市水資源管理與適應(yīng)、城市規(guī)劃與設(shè)計中的彈性思維等[2,3]。

紐約市是世界上最大的濱水城市之一，擁有長達(dá)96.6千米的濱水岸線。然而，由于颶風(fēng)、強(qiáng)降雨、熱帶風(fēng)暴甚至極端高位潮水帶來的水安全和水環(huán)境問題，使其變得具有一定的脆弱性，如擁有7.15萬棟建筑和40萬居民居住的洪泛區(qū)每年有1%的可能性會被淹沒，以及降雨引發(fā)的地表徑流污染和合流制溢流問題等。紐約市環(huán)保局推出的《紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃》是針對城市排水系統(tǒng)的專項(xiàng)規(guī)劃，傳統(tǒng)減少溢流污染的方法都以建造大型基礎(chǔ)設(shè)施為主，但這種建造價格非常昂貴，綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃提供了一種改進(jìn)水質(zhì)的替代方法，它集成了綠色基礎(chǔ)設(shè)施以及小型灰色設(shè)施，多管齊下，通過模塊化和適應(yīng)性的方法，以較低的成本提供廣泛、即時效益[4]。

本文從彈性城市視角出發(fā)，對紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃進(jìn)行分析，探索該計劃彈性策略的應(yīng)用，為指導(dǎo)我國海綿城市彈性規(guī)劃設(shè)計提供引導(dǎo)性思路。

一、彈性城市與綠色基礎(chǔ)設(shè)施

（一）彈性城市

彈性城市(Resilience City)被認(rèn)為是一種新的規(guī)劃理論，其最早由加拿大知名生態(tài)學(xué)家Holling于1973年提出。他指出，彈性是指系統(tǒng)能夠較快恢復(fù)到原有狀態(tài)，并且保持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的能力[4]。國外彈性理論研究主要包括生態(tài)彈性、工程彈性、經(jīng)濟(jì)彈性和社會彈性等四個領(lǐng)域。彈性城市的建設(shè)目的是根據(jù)城市內(nèi)、外部環(huán)境，構(gòu)建疊加有可能對城市造成壓力或沖擊的因素，模擬可能造成的災(zāi)害，從而調(diào)整或優(yōu)化城市建設(shè)策略及發(fā)展動力，提高城市的承壓、恢復(fù)及適應(yīng)能力[5]。

（二）綠色基礎(chǔ)設(shè)施

廣義的綠色基礎(chǔ)設(shè)施為“具有自然生態(tài)系統(tǒng)功能的、能夠維持空氣與水環(huán)境質(zhì)量，并能夠?yàn)槿祟惡鸵吧鷦游锾峁┒喾N利益的自然區(qū)域和其他開放空間的集合體”。狹義的定義更突出強(qiáng)調(diào)其雨洪控制利用和水文調(diào)節(jié)功能，是廣義綠色基礎(chǔ)設(shè)施在城市雨水控制利用專業(yè)領(lǐng)域的具體體現(xiàn)。主要包括生物滯留池（雨水花園）、滲透鋪裝、綠色屋頂、蓄水池等。由此可見，不論是宏觀尺度的自然區(qū)域和開放空間集合體，還是微觀尺度的源頭生態(tài)雨水設(shè)施，均對維持區(qū)域水文生態(tài)平衡和調(diào)蓄雨洪發(fā)揮著重要作用[6]。

綠色基礎(chǔ)設(shè)施帶來的最直接效益包括削減雨洪峰值、減少雨水徑流量、控制雨水徑流污染、降低合流制管網(wǎng)系統(tǒng)的溢流量及溢流頻率。除此之外，綠色基礎(chǔ)設(shè)施還可以產(chǎn)生一系列的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，包括促使區(qū)域土地增值、降低傳統(tǒng)（灰色）基礎(chǔ)設(shè)施的投資和運(yùn)行費(fèi)用、降低能源消耗、提高綠化率、增加綠色空間、凈化空氣、降低城市熱島效應(yīng)的影響、為市民提供舒適的居住及娛樂場所、提升城市固碳能力等。這些優(yōu)勢都是通過傳統(tǒng)方式對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改造所無法比擬的，并有效增加了城市在雨洪、水體污染等方面的承載能力[7,8]。

二、《紐約市綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃》概述

PlaNYC的出臺將紐約市的“可持續(xù)化”發(fā)展上升至前所未有的戰(zhàn)略高度，面對巨大的經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)和日益稀缺的資源，灰色投資（如建設(shè)大型地下調(diào)蓄設(shè)施等）成本大幅上漲。鑒于此，紐約市推出《紐約市綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃》[9]，以更低的成本吸收徑流、改善水質(zhì)、減輕洪澇風(fēng)險，以獲得可持續(xù)性效益。此計劃主要包含建造高性價比灰色基礎(chǔ)設(shè)施、優(yōu)化現(xiàn)有廢水系統(tǒng)、降低居民用水量、通過綠色基礎(chǔ)設(shè)施控制10%不透水面徑流以及讓利益相關(guān)者參與管理（如圖1所示）。

圖1 《紐約市綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃》實(shí)施內(nèi)容

三、彈性策略的應(yīng)用

（一）生態(tài)彈性

人類社會和經(jīng)濟(jì)活動都有賴于生態(tài)系統(tǒng)所提供的自然資源，同時需要生態(tài)系統(tǒng)吸收各種排放物和廢棄物，并在氣候調(diào)節(jié)、災(zāi)害控制、降低碳排放等方面發(fā)揮持續(xù)作用，因此生態(tài)彈性將最終體現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)與城市系統(tǒng)的相互作用下[10-12]。美國環(huán)境保護(hù)署指出：綠色基礎(chǔ)設(shè)施的使用是“對各種環(huán)境問題的有效回應(yīng)，具備成本效益和可持續(xù)性，可產(chǎn)生多種理想的環(huán)境轉(zhuǎn)化”。這些理想的環(huán)境轉(zhuǎn)化主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.改善水質(zhì)，提升環(huán)境質(zhì)量

紐約市為了盡可能達(dá)到《清潔水法》所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，將控制焦點(diǎn)集中在減少污水處理廠的氮排放以及將合流制系統(tǒng)的溢流污染量（以下簡稱CSO）降低到不致影響水質(zhì)的水平。如圖2所示，環(huán)保部預(yù)測2030年紐約市CSO量為30bgy（億加侖），實(shí)施此計劃后，年CSO量降至17.9bgy，其中建設(shè)高性價比灰色基礎(chǔ)設(shè)施以及降低用戶用水量兩項(xiàng)措施效益明顯，分別可削減溢流量8.27bgy以及1.70bgy，占總削減量的82%。

改善水質(zhì)可以保障紐約港大部分區(qū)域（116平方英里水域）全年都能安全地進(jìn)行娛樂活動，為公眾提供有意義的濱水體驗(yàn)，還有一部分區(qū)域（29.4平方英里水域）可用于釣魚和劃船。

2.涵養(yǎng)生態(tài)，增強(qiáng)城市安全

圖2 采用綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃后紐約市2030年產(chǎn)生CSO預(yù)測值

城鎮(zhèn)化帶來的直接后果包括：生態(tài)系統(tǒng)被割裂，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)碎片化；城市河道黑臭、溢流污染嚴(yán)重；極端降雨天氣下極易發(fā)生內(nèi)澇，威脅城市居民的生命財產(chǎn)安全。在“大概率小降雨”情境中，可以依靠植草溝、雨水花園、透水鋪裝、下沉式綠地等設(shè)施的滲透功能，有效緩解不透水路面造成的雨水徑流，并依靠其過濾功能實(shí)現(xiàn)雨水凈化，為雨水再利用提供了可能。在“小概率大降雨”情境中，可以依靠滯留池、雨水濕地、蓄水池、調(diào)節(jié)塘等設(shè)施的蓄、滯功能達(dá)到削峰、錯峰、調(diào)蓄的目的，為排水防澇提供一定的蓄水空間，在緩解內(nèi)澇壓力的同時，增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力。圖3為紐約高密度住房綠色基礎(chǔ)設(shè)施改造試點(diǎn)，其通過多種改造形式，完成綠色基礎(chǔ)設(shè)施部署，在達(dá)到控制10%不透水面徑流目的的同時還可提升雨水利用率，降低內(nèi)澇風(fēng)險。

3.覆蓋綠植，提高城市可持續(xù)性效益

綠色基礎(chǔ)設(shè)施還可以提升雨水的蒸騰、蒸發(fā)效果，減少城市熱島效應(yīng)。環(huán)保部利用《紐約市森林資源分析（MFRA）》估算植被所覆蓋的綠色基礎(chǔ)設(shè)施所帶來的環(huán)境效益，預(yù)測紐約市采用一半綠化屋頂（7698英畝）時（如圖4所示），可以降低0.8華氏度的環(huán)境溫度。除此之外，綠色基礎(chǔ)設(shè)施可以減少加熱和冷卻所需的能源，根據(jù)MFRA數(shù)據(jù)，紐約市街道種植的植物具有氣候補(bǔ)償效應(yīng)，每年可減少11.3噸二氧化碳，并清除129噸臭氧、63噸顆粒物。除此之外，紐約市的藍(lán)帶項(xiàng)目利用生態(tài)系統(tǒng)來管理雨水，在較小范圍內(nèi)，街道樹和綠色屋頂可以為各種鳥類、蝴蝶、蜜蜂和其他昆蟲提供用于筑巢、遷徙和覓食的棲息地。

圖3 紐約高密度住房綠色基礎(chǔ)設(shè)施改造試點(diǎn)

圖4 紐約市采用的綠色屋頂

（二）工程彈性

工程彈性強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定性和可預(yù)見性，關(guān)注系統(tǒng)在均衡狀態(tài)的穩(wěn)定，恢復(fù)速度以及對干擾的容忍度[13]。技術(shù)的進(jìn)步正在增加開發(fā)彈性城市的機(jī)會，遙感技術(shù)的改進(jìn)使收集有關(guān)維持城市運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)的詳細(xì)地理空間和其他類型的數(shù)據(jù)成為可能[14]，這些數(shù)據(jù)可以成為改善城市功能和規(guī)劃的強(qiáng)大資產(chǎn)。環(huán)保部通過分析原始衛(wèi)星圖像，結(jié)合基于財政部、城市規(guī)劃部和屋宇署的建筑許可證、人口和地理空間數(shù)據(jù)，將合流制區(qū)域按流域劃分為13個區(qū)域，并確定不同用地類型面積（如表1所示），在此基礎(chǔ)上，分析不同用地的綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)潛在策略和技術(shù)（如表2所示）。通過評估每個流域的漏洞提出不同策略，此舉可有效提高綠色基礎(chǔ)設(shè)施效率，形成更具彈性的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

（三）社會彈性

彈性城市規(guī)劃過程涉及多方面的利益相關(guān)者，需要整合土地利用、能源管理、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、住房、交通、公共衛(wèi)生等多個部門，彼此之間需要通力合作。對此，政府必須發(fā)揮其組織與協(xié)調(diào)能力，將不同利益相關(guān)者整合到規(guī)劃過程中。隨著雨水管理系統(tǒng)變得更加分散，促使利益相關(guān)者參與至關(guān)重要[15,16]。鑒于此，環(huán)保部與社區(qū)團(tuán)體、環(huán)保團(tuán)體和公眾會面，描述該機(jī)構(gòu)對《綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃》的愿景，并解釋計劃中的內(nèi)容分析和建模假設(shè)，確定建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)機(jī)會，制訂維護(hù)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的管理方案。

從表2可以看出，《紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃》由環(huán)保部作為具體實(shí)施方，根據(jù)不同用地性質(zhì)與其他部門包括交通部、設(shè)計與建設(shè)部、公園與娛樂管理局、住房管理局、住房保障部、城市交通管理局、教育部展開有針對性的合作。紐約市的綠色基礎(chǔ)設(shè)施工作組將通過為機(jī)構(gòu)合作伙伴提供規(guī)劃、設(shè)計和資金來加強(qiáng)合作，以便將雨水管理納入其基本工程項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，并規(guī)劃長期的維護(hù)。

在《紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃》中構(gòu)建開放的對話機(jī)制、合作與責(zé)任機(jī)制、過程決策機(jī)制，確定規(guī)劃預(yù)案，這就使得當(dāng)不確定性出現(xiàn)時，以利益相關(guān)者的期望優(yōu)先，以實(shí)現(xiàn)更加靈活和迅速地適應(yīng)環(huán)境的變化。

表1 紐約市不同區(qū)域不同用地類型面積比例

表2 紐約不同用地類型的綠色基礎(chǔ)設(shè)施策略和技術(shù)（全市范圍內(nèi)）

（四）適應(yīng)性管理

適應(yīng)性管理（Adaptive Management）是用來評估彈性城市規(guī)劃及其實(shí)施的適應(yīng)性策略和政策的主要手段[17]。《紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃》是自適應(yīng)管理的一個例子，一種將增量措施和反饋機(jī)制相匹配的迭代決策過程。連續(xù)幾輪更優(yōu)的決策，可以形成一種持續(xù)改進(jìn)流程和行為方式。從環(huán)保部的角度來看，自適應(yīng)管理是解決CSO必不可少的方法，因?yàn)樾枨蟆夂颉⒔涤辍⑷丝凇⑼恋厥褂谩趧恿Τ杀尽⒉牧铣杀竞图夹g(shù)具有不確定性。這一策略的核心是環(huán)保部能否通過模擬性能來支持方案規(guī)劃，通過測量性能來評估管理階段性目標(biāo)和中期目標(biāo)的達(dá)成情況，并通過監(jiān)測水質(zhì)來保證達(dá)到最終目的。這樣的管理確保《紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃》對外部干擾具有一定的相應(yīng)能力，從而可以有效規(guī)避風(fēng)險，并可在持續(xù)改進(jìn)過程中處理潛在的或現(xiàn)實(shí)的負(fù)面效應(yīng)。

四、小結(jié)

在彈性城市研究中，多將重點(diǎn)放在城市如何應(yīng)對各種自然和人為災(zāi)難這樣的突發(fā)事件上，而對城市自身發(fā)展?fàn)顟B(tài)的運(yùn)行模式帶來的緩慢變化關(guān)注較少。適應(yīng)與生態(tài)、氣候有關(guān)的變化并為適應(yīng)其變化進(jìn)行設(shè)計，將是未來幾十年維持城市及其人口的關(guān)鍵。紐約市綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)試圖采用更為貼近自然的手段和措施針對生態(tài)、氣候這樣的慢變量進(jìn)行正向加強(qiáng)，從而緩解城市內(nèi)澇風(fēng)險、增強(qiáng)水資源收集利用、改變城市生態(tài)脆弱性、緩解熱島效應(yīng)、減少能源消耗以及碳排放。所有這些有益嘗試都將為建設(shè)更高效、更健康、更有彈性的城市做出重大貢獻(xiàn)。除此之外，本文還指出綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)僅是該規(guī)劃的一部分，而高性價比灰色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)化以及用水量控制對于減少CSO的巨大貢獻(xiàn)，從一定程度上改變了我國海綿城市建設(shè)的固有觀念，并提供了一系列可實(shí)施的具體措施。