小城鎮(zhèn)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的氣候適應(yīng)性設(shè)計

李 瀚 應(yīng) 君

浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院 杭州 311300

進入21 世紀(jì), 全球氣候問題愈加嚴(yán)峻, 溫室效應(yīng)造成全球氣候出現(xiàn)極端現(xiàn)象。 城鎮(zhèn)在擴展其邊界的同時, 侵占了大量的生態(tài)空間, 破壞了區(qū)域原有的生態(tài)系統(tǒng), 導(dǎo)致極端氣候現(xiàn)象引發(fā)的灰色基礎(chǔ)設(shè)施問題更加明顯, 滋生了如城市“看海” 這樣的雨洪處理失調(diào)問題。 基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該在人、 環(huán)境與資源之間達到一種平衡, 尋求有效承載氣候變化帶來的新方法[1-2]。 為了構(gòu)建更加健康的小城鎮(zhèn)環(huán)境支撐體系, 應(yīng)將綠色基礎(chǔ)設(shè)施運用到基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻目蚣軆?nèi), 使其通過景觀改造有效適應(yīng)不同氣候因素, 創(chuàng)造科學(xué)合理的城鎮(zhèn)綠色空間。

1 氣候適應(yīng)性設(shè)計和綠色基礎(chǔ)設(shè)施理論

氣候問題對于人類居住環(huán)境的發(fā)展產(chǎn)生重要影響, 氣候環(huán)境的適宜程度決定著人類生產(chǎn)生活的方方面面。 正如約翰·西蒙茲[3]所提到的“氣候因素是人類創(chuàng)造滿足其需要環(huán)境的先覺因素,人們無法擺脫其影響, 除了適應(yīng)別無他法?！?城鎮(zhèn)的發(fā)展受到諸多因素的影響, 既包括自然地理因素也包括歷史人文因素, 在這些因素中, 氣候是最為活躍和敏感的影響因子。 隨著中國城鎮(zhèn)化進入一個新的發(fā)展階段, 小城鎮(zhèn)一級的建設(shè)成為推進我國城鎮(zhèn)化的重要支點。 小城鎮(zhèn)作為介于城市與鄉(xiāng)村的過渡區(qū)域, 具有“上承城市, 下啟鄉(xiāng)村” 的樞紐作用, 小城鎮(zhèn)自身環(huán)境的良性發(fā)展將成為中國新型城鎮(zhèn)化有效推進的先決條件。 當(dāng)今城鎮(zhèn)建設(shè)往往奉行灰色基礎(chǔ)先行的建設(shè)理念, 導(dǎo)致市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)目的變得單一而粗暴, 忽視了區(qū)域的生態(tài)平衡問題, 使其應(yīng)對氣候問題的能力有所下降。

1.1 氣候適應(yīng)性設(shè)計的內(nèi)涵

氣候適應(yīng)性設(shè)計最先廣泛運用于建筑單體上,指在設(shè)計中充分利用氣候資源, 發(fā)揮“趨利避害” 的精神, 達到不用或者少用人工機械設(shè)備,創(chuàng)造健康、 舒適環(huán)境的目的, 最終實現(xiàn)減少不可再生資源的消耗和保護生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)[4]。 然而,隨著人類社會的迅速發(fā)展, 城市面對來自外部的極端氣候現(xiàn)象和內(nèi)部因人口增長及社會遷徙而推動的大規(guī)模城鎮(zhèn)化建設(shè)和發(fā)展所導(dǎo)致的自身生態(tài)失衡問題。 僅僅從小范圍的區(qū)域或依托建筑單體進行氣候適應(yīng)性設(shè)計研究是不夠的, 應(yīng)該從不同層面充分考慮不同地區(qū)的氣候環(huán)境特點。

總體而言, 氣候適應(yīng)性理論應(yīng)該涵蓋更大的研究及設(shè)計范圍。 不僅要從空間尺度對設(shè)計對象和氣候環(huán)境兩個方面進行考量[5], 而且還要考慮不同氣候因素帶來的環(huán)境影響。 同時, 基于特定地區(qū)和自然地理要素而孕育的社會文化因素也是應(yīng)該納入考慮的重要方面。

1.2 綠色基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展

綠色基礎(chǔ)設(shè)施這一概念的正式提出是在20 世紀(jì)90 年代中期, 雖然只有短短的20 多年, 但是早在人類文明發(fā)展伊始就已經(jīng)開始有其蹤跡。 從距今5000 多年的良渚古城興建水利工程應(yīng)對季節(jié)洪峰并儲存雨水用于灌溉, 到無數(shù)歷史名城的發(fā)展興起, 都離不開一個類似良渚古城這樣完善的水利工程來支撐城市環(huán)境安全的基礎(chǔ)設(shè)施體系,例如濟南古城內(nèi)外貫通的排水系統(tǒng)[6]、 福州“多湖圍一城” 的陡湖系統(tǒng)[7]就成為守護人類居住環(huán)境不受外部氣候現(xiàn)象干擾的支撐和保障。

美國設(shè)計師奧姆斯特德構(gòu)建的“波士頓翡翠項鏈” 體系被認(rèn)為是第一個嚴(yán)格意義上的近代綠色基礎(chǔ)設(shè)施, 它不僅為周圍居民提供必要的活動空間而且具有一定調(diào)節(jié)周邊環(huán)境的能力, 它的出現(xiàn)使美國掀起了對于連續(xù)開放空間的熱潮。 隨著時代的發(fā)展, 城市的功能和規(guī)模都遠(yuǎn)超以往城市,但是在面對自然災(zāi)害方面的能力依然相當(dāng)脆弱。俞孔堅面對城市無處不在的灰色基礎(chǔ)設(shè)施, 試圖從中國古老的農(nóng)耕智慧, 如陂塘、 低堰等生態(tài)友好型舉措中吸取經(jīng)驗運用到綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中以解決現(xiàn)實的城市問題[8]。 綠色基礎(chǔ)設(shè)施在連接城市破碎的自然環(huán)境、 增強城市彈性方面所起的作用被越來越多的人所認(rèn)知, 其以一種系統(tǒng)的方式建立起城市與人及自然和諧完整的平衡, 創(chuàng)造了一個健康可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境。

2 基于氣候適應(yīng)性的綠色基礎(chǔ)設(shè)施特征

氣候變化所引起的極端氣候現(xiàn)象加劇了城市安全運行的風(fēng)險[9], 其中洪澇災(zāi)害是極端氣象災(zāi)害中造成經(jīng)濟損失最多的一項。 城市大量的硬質(zhì)地面在應(yīng)對短時間的強暴雨時需要很久才能滲入地表, 導(dǎo)致居住區(qū)和建筑物被降水所淹沒。 因此,“變灰為綠” 正在成為基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的方向, 城市中不同綠色空間所構(gòu)成的綠地系統(tǒng)也越來越受到重視, 綠地也越來越多地被稱為“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”, 并如同城市中其他基礎(chǔ)設(shè)施一樣成為城市持續(xù)發(fā)展和居民生活不可或缺的一部分[10]。 基于氣候適應(yīng)性的綠色基礎(chǔ)設(shè)施特征主要體現(xiàn)3 個方面:

1) 連接性。 鋼筋混凝土制成的灰色基礎(chǔ)設(shè)施有利于加強城市內(nèi)部個體之間的交流, 但更多地阻礙了人與自然或自然之間的相互聯(lián)系, 將城市分割成一個個孤立的小島。 面對氣候因素造成的負(fù)面效應(yīng), 破碎的城市生態(tài)系統(tǒng)無法有效應(yīng)對。綠色基礎(chǔ)設(shè)施概念的提出旨在通過建立一系列的線性綠色空間加強城市藍(lán)—綠網(wǎng)絡(luò), 結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)的理論加強城市內(nèi)外物質(zhì)、 能量和資源的聯(lián)通性。

2) 多尺度適應(yīng)性。 綠色基礎(chǔ)設(shè)施是一系列適應(yīng)不同尺度、 不同空間的自然、 半自然及人工綠色空間與環(huán)境資源的總和[11]。 根據(jù)2014 年美國景觀設(shè)計師協(xié)會(ASLA) 發(fā)布的指南, 綠色基礎(chǔ)設(shè)施資源可依據(jù)尺度大小分為7 個類別, 大到國家公園、 城市開放空間及城市綠地與公園系統(tǒng),小到綠色屋頂、 雨水花園和垂直綠化[12]。 面對復(fù)雜多變的氣候災(zāi)害, 不同尺度的綠色基礎(chǔ)設(shè)施雖然包含的內(nèi)容不同, 但在應(yīng)對氣候問題上往往發(fā)揮相似功能, 例如, 較大尺度的濕地公園往往成為某一地區(qū)重要的雨洪調(diào)控中心, 但也不能忽視該地區(qū)其他綠地如街角的雨水花園、 綠色廊道及綠色停車場在分散雨洪、 滯滲雨水方面所起的作用。

3) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與多功能性。 通過綠色基礎(chǔ)設(shè)施體系的建立, 加強與自然的聯(lián)系, 大大提升了城市的生態(tài)服務(wù)潛力。 綠色基礎(chǔ)設(shè)施提供了自然本身以及一系列模仿自然能量活動的過程, 在一定區(qū)域范圍內(nèi)通過不同的組成要素為該地區(qū)帶來清潔的水, 清潔的水可調(diào)節(jié)氣候、 固碳、 促成良性的水文循環(huán)及應(yīng)對極端氣象災(zāi)害的影響, 這些生態(tài)功能是適應(yīng)氣候變化的重要舉措。 一些城市綠色空間比如下凹式綠地或綠色廊道, 平時是人們開展戶外活動的公共空間, 雨洪內(nèi)澇時又可以成為城市的臨時泄洪區(qū)。

3 游埠鎮(zhèn)中心綠地氣候適應(yīng)性設(shè)計研究

3.1 區(qū)域背景及設(shè)計目標(biāo)

游埠位于蘭溪市西南, 地處金衢盆地中部,錢塘江中上游, 衢江中下游東南岸。 鎮(zhèn)西南丘陵起伏, 最高點海撥67.5 m, 地勢較高： 東南為衢江北岸沖積平原, 地勢平坦, 水資源豐富, 土地肥沃： 衢江環(huán)流東南, 游埠溪橫穿鎮(zhèn)內(nèi)。 該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候, 溫和濕潤, 四季分明, 年平均氣溫17.7 ℃, 降雨量約1 400 mm： 多年平均蒸發(fā)量1 389 mm, 年際變化大, 年內(nèi)分布不均。

作為該地區(qū)重要的潛在“氣候調(diào)節(jié)” 場所,中心綠地期望有效應(yīng)對鎮(zhèn)區(qū)范圍內(nèi)因強對流天氣產(chǎn)生的雨洪災(zāi)害、 促進當(dāng)?shù)厮难h(huán)的同時, 通過大范圍“增濕增綠” 創(chuàng)造冷島效應(yīng), 充分發(fā)揮綠色基礎(chǔ)設(shè)施的氣候調(diào)節(jié)功能。

項目坐落于鎮(zhèn)區(qū)東北部, 游埠溪與衢江分枝的交匯地帶, 其內(nèi)遍布耕地, 總占地約21 hm2。通過“退耕還濕” 的策略, 打造具有綜合功能的濕地公園: 一是減輕城市管網(wǎng)的排水壓力, 營造城市天然的雨水調(diào)蓄基地： 二是應(yīng)對游埠溪潛在的季節(jié)洪峰危機, 通過設(shè)計創(chuàng)造生機, 為當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展帶來新的動力： 三是為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┦孢m及充滿樂趣的戶外活動場所。

3.2 設(shè)計策略

3.2.1 利用傳統(tǒng)智慧， 構(gòu)建雨洪調(diào)節(jié)體系

游埠溪在蘭溪市境內(nèi)流長23 km, 流域面積119 km2, 落差315 m。 因斷面小, 地勢平緩, 兩側(cè)易遭洪水侵襲。 為防止暴雨引發(fā)的流速過快,故對場地內(nèi)現(xiàn)有的兩條水系進行疏通擴建, 以增強雨洪的滯納能力。 此外, 面對此地夏季連綿數(shù)月的梅雨, 本方案通過利用中國傳統(tǒng)的綠色排水蓄水設(shè)施——坑塘, 建立充滿古老智慧的自然調(diào)控系統(tǒng)。 坑塘在傳統(tǒng)城鎮(zhèn)中是一種較為常見的半人工的綠色基礎(chǔ)設(shè)施, 它主要是以下滲、 蓄滯和就地凈化為主的軟性綠色基礎(chǔ)設(shè)施[13]。 同時, 人工開挖出的大小形狀各異的坑塘, 可以提供豐富的物產(chǎn), 如蒲葦、 魚蝦和其他經(jīng)濟產(chǎn)品, 提高其附加產(chǎn)值(圖1)。

通過在拓寬的水系周邊的耕地上挖掘無數(shù)個深淺不一的水塘, 在連綿不絕的梅雨季節(jié)可以滯留雨水, 少雨時段可以變成下凹式綠地, 實現(xiàn)“潦則豐, 旱則竭” 因季象而不同的半自然濕地生態(tài)系統(tǒng)。 如果短時間內(nèi)雨量過大, 地表所匯集的雨水過多, 多余的雨水在經(jīng)過坑塘的沉淀后就可以因勢流入就近的水系中。

3.2.2 營造植物生境， 創(chuàng)造舒適氣候

植物被看成是一種天然的空調(diào)機, 科學(xué)測試表明, 喬灌草相結(jié)合的復(fù)合植物群落斑塊有著良好的降溫效果, 其次是喬木群落： 數(shù)據(jù)還表明低密度植物群落的降溫效果優(yōu)于較高空間密度的植物群落[14]。 因此在植物的布局上, 通過在坑塘的間隔地帶種植耐水性良好的喬木, 坑塘內(nèi)種植一些適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻臐裆参? 有助于凈化水體的同時促進水汽升騰增加濕度, 并且在拓寬的水系上增筑人工建設(shè)的植被島, 以綠島和藍(lán)島(坑塘) 相互融合共同調(diào)節(jié)區(qū)域氣候。 除了增加水體面積和開辟場地種植濕生植物外, 通過疏林草地的形式形成較好的景觀效果, 同時改善城市下墊面促進空氣流通形成良好的循環(huán)體系(圖2)。

3.2.3 內(nèi)外聯(lián)動， 重塑江南韻味

圖1 水系構(gòu)建示意

圖2 藍(lán)綠結(jié)合的氣溫調(diào)控示意

方案通過搭建一條溝通全園的景觀綠道, 將場地內(nèi)不同景觀元素串聯(lián)起來加強各個區(qū)域之間的聯(lián)系性。 設(shè)計架空于場地之上的空中棧道能夠給人帶來不同的感官效果： 以圈層結(jié)構(gòu)為主的外部環(huán)形綠道與空中棧道相組合的形式有效溝通公園與周邊社區(qū)： 內(nèi)部散布于坑塘及濕地綠島之間的游步道和棧道可加強游客對于濕地植物和景觀的認(rèn)知。 3 種不同的步道系統(tǒng), 與互相連通的灣、溪、 塘等濕地水景觀空間相融合, 形成一種水陸迂回、 島嶼間列、 小橋凌波而過的江南水鄉(xiāng)氛圍。

4 結(jié)語

氣候適應(yīng)性設(shè)計不單單涉及風(fēng)景園林學(xué)和建筑學(xué), 它是一個交叉多門學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)理論和方法, 還應(yīng)以生態(tài)學(xué)、 氣象學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)知識作為理論支撐, 科學(xué)分析城市所遇到的氣象災(zāi)害危機, 建設(shè)與城市環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施。 對于小城鎮(zhèn)而言, 極端的氣候變化會對其現(xiàn)存的灰色基礎(chǔ)設(shè)施的效率帶來影響并阻礙著城市的健康發(fā)展。 積極利用綠色基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)對氣候災(zāi)害, 并盡可能改造城市現(xiàn)有公共空間已成為一種趨勢。 游埠鎮(zhèn)中心綠地設(shè)計研究探討了城鎮(zhèn)應(yīng)如何利用現(xiàn)有空間, 創(chuàng)造復(fù)合功能的綠地系統(tǒng)。 該設(shè)計依托于項目本身所處的環(huán)境和地域文化考慮,為汛期預(yù)留出充足的雨水滯留場所, 防止內(nèi)澇災(zāi)害對于當(dāng)?shù)丨h(huán)境沖擊的同時保持低影響的開發(fā)。從綠色基礎(chǔ)設(shè)施角度出發(fā)對綠色空間規(guī)劃設(shè)計,使其在發(fā)揮現(xiàn)有功能的同時承擔(dān)應(yīng)對極端氣候現(xiàn)象對人居環(huán)境的破壞, 充分發(fā)揮自然做功的環(huán)境適應(yīng)性及強調(diào)舒適度與生態(tài)平衡的功能適應(yīng)性[15-16], 建立有別于傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的良性建設(shè)。