城市水務基礎設施與公共空間一體化更新的類型形態研究

范雅婷 等

程家輝? 李越凡? 言語

摘要：基礎設施是城市分配公共資源的物質技術載體，也是塑造當代建成環境的重要構成。本文聚焦水務基礎設施，關注其與濱水公共空間一體化的綜合提升，運用類型形態學的分析方法，挑選20個國內外典型的水務基礎設施更新改造案例，從水務基本功用類型（傳導型、調蓄型、凈化型、滲透型）、復合功能形式類型（垂直疊加、水平并置、垂直與水平共現、完全重疊）、柔性界面形式類型（檐下空間、海綿表皮、消解與融合）等3個層面，梳理歸納基礎設施作為城市建筑學新現場的淵源依據、操作策略、效用結果，為深圳基礎設施建筑景觀化、公共日常化的復合更新提供啟示。

關鍵詞：水務基礎設施，公共空間，類型形態學，功能形式，界面形式

Abstract： Infrastructures are the material and technical carriers for the urban allocations of public resources and are an important part of shaping the contemporary built environment. The focus of this paper is stormwater infrastructure， with a particular focus on its enhancement of comprehensive integration with waterfront public space， using the method of typomorphology analysis， selecting 20 typical domestic and international cases of stormwater infrastructure renewed and retrofitted， from the basic function types of water （conduction， storage， purification， infiltration）， the morphology types of composite functions （vertical superposition， horizontal juxtaposition， vertical and horizontal co-existence， complete overlap）， the form types of flexible interfaces （space under the eaves， sponge skin， dissolution， and integration）， etc.， to sort out and summarize the origins and basis， operations and strategies， utilities and results of infrastructure as a new scene of the architecture of the city， and provide inspirations for the composite renewal of the landscape of architecture and the routine of the public of infrastructural buildings in Shenzhen.

Keywords：? Stormwater infrastructure， public space， typomorphology， functional form， interface form

1? 背景

城市化縱深發展進入存量更新階段，大量既有灰色人工水務基礎設施與人們在城市開放空間中豐富多元的功能使用、公共開放的品質均相去甚遠，在日常生產生活中慘遭大量閑置，造成大面積空間浪費、土地使用效率不高等問題。學者們重新審視一味筑高行洪的“重效率、輕人本”工程導向，發現除了從行政機制上土地性質和管理運營存在水務、規劃等多部門的權屬壁壘矛盾外，空間類型形態上呈現出性能老舊而功能單一、占地形態尺度巨大、空間網絡孤立、封閉性極強等實態問題[1，2]。

1.1? 水務基礎設施與基礎設施建筑學

基礎設施是城市分配公共資源的物質技術載體，通常指工程構筑、設備、設施和它們所提供的為生產生活所用的服務，狹義上，包含交通運輸、電力通訊、水利水務等市政工程構筑物及其網絡[3]。水務基礎設施屬于市政工程基礎設施的一種，依據防洪排澇工程規劃與海綿城市建設的功用分類i，本文按照水務基礎設施的基本功用特征，適應性將其劃分為傳導型、調蓄型、凈化型、滲透型（表1）。一方面，不同功用類型的水務基礎設施，作為城市面向雨洪管理的生命線，發揮著傳輸引導雨洪、調節滯蓄洪峰、凈化過濾污水、滲透輸送雨水等重要作用。另一方面，在基礎設施建筑學視角下，將其視為塑造當代建成環境、具備融入城市生產生活空間的重要構成[4]。

基礎設施建筑學理論[5]可以追溯到班納姆的“生態觀”和瓦尼里斯的“網絡觀”[6]，前者的觀點主要是關注傳統建筑學對基礎設施的物質空間及其對周邊環境的影響，認為基礎設施形成了社會的文化與物質空間；而后者則是認為基礎設施在全世界時空當中組成了各種大小不一的網絡，研究組成整個網絡每個要素之間的關系。“基礎設施建筑學”“基礎設施城市學”“景觀基礎設施”[7]等逐漸將各類型、各尺度的基礎設施均接納為城市空間的類型要素，廣泛關注如高架橋下空間、垃圾填埋廠等“邊緣間隙”灰色基礎設施可被利用的實際功用、社會福祉、文化現象。

1.2? 水務基礎設施與公共空間一體化與類型研究

隨著存量時代到來，對基礎設施改造再利用的研究從一體化景觀設計[8，3]，逐漸到關于現代性[6]、公共性[9]、日常性[4]等建筑理論與設計視角掀起熱議。對中小型基礎設施與公共空間一體化的實踐與研究也相繼展開。水務工程基礎設施復合升級如雨水花園[10]、透水廣場[11]、雨洪公園[12]、污水廠屋頂陽臺[9]等，其補償城市高密度用地、提升環境品質與公共活力的巨大潛力引發廣泛討論[13，14]。宮聰[15]（2018）從宏觀、中觀、微觀系統梳理了綠色基礎設施與公共空間結合的規劃方法；王浩等[16]將水文模塊、景觀模塊、設計模塊整合建設交互平臺生成設計方案；王駿[17]（2019）以實際項目為例全面梳理了基礎設施等控制要素在雨洪安全導向下的城市設計導則；柯磊等[2]總結了加拿大魁北克市博波爾區在GSI選址時的四個步驟方法。

為了對中小型水務工程基礎設施與公共空間一體化更新的案例進行研究梳理、歸納總結，本文采用建筑類型形態學方法，該方法可以從宏觀、中觀到微觀不同尺度下研究城市建筑中各個要素與整體的類型形態演變發展關系。阿爾多·羅西作為建筑類型學理論的代表，認為應該將建筑與城市發展作為相互促進和補充的整體，構建建筑與城市同步發展的體系[18]。以新理性主義思想為核心的建筑類型學方法在對古鎮形態結構[19]、住宅形態類型[20]等方面也得到廣泛應用。本文以第三種類型學為理論基礎嘗試總結水務基礎設施在功能上、界面上與公共空間的關系，探尋水務基礎設施這一類建筑與城市發展、公共空間以及自然環境的網絡關系。

1.3? 研究案例概況

本文在基礎設施建筑學理論視角下，針對性選取近10年中小型水務基礎設施與公共空間一體化更新的案例共計20個，其中包括上文所列4種水務基礎功用類型，挑選地處深受雨洪安全威脅的發達國家城市如悉尼、鹿特丹、首爾等國外案例7個，以及國內如深圳、無錫、臺州、中國臺南等案例13個，國外設計師包括MVRDV、JMD design等8個，國內設計師包括同濟原作、南沙原創等6個，與公共空間一體化的更新方式包括原址新建3個、原設施改建7個、原設施改擴建10個（表1）。

基于建筑類型形態學研究方法，本文將從功能形式類型、界面形式類型? 兩個類型形態層面，梳理分析水務基礎設施與公共空間復合的功能空間關系和界面形式手法，探究淵源于不同水務基本功用類型的場地區位、空間需求特征，分別適用于不同的復合功能類型及其空間關系、界面材質及其空間關系等操作策略，并最終分別達到不同的社會生活、生態環境、經濟活動等更新效益。

2? 單一走向復合——功能形式類型

公共空間中更豐富多元的功能能夠激發人們通過與駐留的活躍行為，塑造具有活力的城市[21]。水務基礎設施與公共空間協同一體的功能形式更新過程，往往觸及兩個層面：老舊且不達標的水務基本功用的升級，以及單一且封閉的水務基本功用疊加豐富多元的日常公共功能。前者涉及城市安全韌性而往往成為更新項目的契機，后者則由建筑師、景觀師介入，結合對場地現狀的診斷，將水務基礎設施視為公共空間的關鍵要素之一，作為活動觸發容器，協同復合不同功能。本文梳理20個更新實例，歸納發現，協同復合的日常公共功能，通常充分利用特定的水務基本功用的空間特征，挖掘其在垂直、水平方向上的富余空間，與之形成垂直疊加、水平并置、垂直與水平共現、完全重疊等4種典型的功能空間形式類型。

2.1? 垂直疊加

水務基礎設施構筑物，如水閘、調蓄池、污水廠等往往包含與水位線標高平齊的設施設備，以及與地面標高平齊的管理用房、設備用房等，構筑物地下、地上均封閉管理，全年只在相應雨量的天氣工作，占據大量空間但利用效率不高。因而，最為常見的空間復合類型，便是挖掘設施垂直方向上可供復合疊加的空間價值，將新的功能區域與水務既有功能進行垂直疊加，實現高效、清晰的功能分區。

以如下三個典型案例為例：深圳洋涌河水閘橋項目原狀是水閘在橋下，管理用房在橋上的空間特征，建筑師利用構筑設施在保留原有橋下水閘功能的基礎上，于垂直方向上的橋上空間置入“Z”字形步道，使人、建筑與自然之間的三維互動成為必然，不僅形成了聯系兩岸的多標高、有趣味的風雨走廊，還在河道中央提供了一個亮眼的瞭望平臺和獨特的標志物[9]。無錫許仙港藻水分離站原狀為包含打撈水藻、除藻作業、水質凈化等功能的單層建筑，由于除藻作業和周圍人群的需求而面臨升級，建筑師將原有破舊的單層建筑拆除并擴建，一層升級原本除藻設施，二層擴建了一個圍繞一層作業區形成的展廳，通過豎向交通與完整的作業、展覽流線，實現除藻作業、展覽、教育、觀景為一體的復合功能建筑體。墨西哥諾加萊斯Colosio堤壩項目采用當地材料組成石籠網格系統（Gabion）升級了原有的水壩防洪功能，改善了場地的自然環境，并在岸邊擴建了一個四周架空的室內籃球場，將體育活動、觀景休閑等功能全部集合在場地之中，最大程度提升場地的利用價值（表2）。

2.2? 水平并置

部分水務基礎設施，尤其如具有自然土壤條件的滲透型設施，原有占地面積較大且無既有構筑物，水平方向上則擁有充裕空間進行功能更新，設計師常常置入新的多元功能與原有滲透型場地構成水平并置的空間關系。

以如下三個典型案例為例：深圳碧道之環公園新建于一片濱河的小型沖積土壤上，將近自然場地升級為滲透型公園，并在河岸之上新建服從原有場地高差、回應河流岸線的集文化休閑、教育展覽為一體的地景式建筑 [22]。深圳燕羅體育公園與碧道之環有相似的場地條件，設計將場地升級成為生態濕地，并平行并置集合休息驛站的多元的足球等體育場所，增設游廊編織豐富的活動路徑，給市民體育活動提供休息和遮陰避雨空間[23]。深圳蠔香湖公園場地原本作為重要的調蓄水體連接了城市四條河流，但水體河床不斷遭到侵占擠壓和基底惡化而無人問津，設計師介入后大幅度改善水質，恢復并升級原有水務功用，并水平置入豐富的步行環道、花廊休息驛站，提供咖啡、休憩、衛生間等功能，新建的觀景橋與上述的功能組成的共同體活化了場地（表3）。

2.3? 垂直與水平共現

當水務基礎設施具有垂直方向地上地下的設備空間結構以及水平方向延展的冗余空間時，設計師具備更大的操作余地綜合縱向垂直疊加和橫向水平并置多元新功能。

以如下兩個典型案例為例：臺州椒江南岸濱海公共空間項目將原有水閘進行改造提升，同時通過立體垂直交通體系創造豐富的觀景空間，并將原有沙丘重塑成為綠丘，創造完整的凈化體系，同時原有運沙履帶升級為綠色步道，新置入圓錐狀單元空間提供驛站激發人們活動。深圳荷水文化基地充分利用大中型通風井，結合疏散樓梯置入觀景、觀鳥平臺，形成豐富的多標高路徑，將小型通風井覆蓋綠化改造成遮陰避雨亭，與此同時結合地下設施新植入一個對外開放的凈水科普展廳，在地面展廳入口處布置具有園林特征的公共空間用以吸引人流，地上地下的豐富路徑與活動空間給場地帶來了全新的活力面貌[24]（表4）。

2.4? 完全重疊

對于面對中小初雨的中小型水務基本功用空間，往往有機會以近自然的方式實現調蓄型濕地公園、滲透性自然地表等綠色基礎設施，塑造成 “你中有我、我中有你”人與水重疊共享的活動場所，更有挖掘與水相關的場地留存記憶、氣候地域文化的潛力，往往受到設計師和市民的共同喜愛。

以如下四個典型案例為例：中國臺南河樂廣場在廢棄的地下停車場地，設計師首先打開地表、顯露構造，將原結構框架部分留存、部分拆除，置換升級成具有一定蓄水、排水、滲透的城市滲透型下凹廣場，同時更提供文化休閑、商業娛樂等與周邊城市環境聯動的復合功能，保留了商場遺址的場所記憶并打造了完全對人群開放的公共活力空間[25]。土耳其伊斯坦布爾的Theodosius地下蓄水池，是拜占庭時期完好遺留的水利基礎設施范本，如今已無蓄水功能，經批準后拆除了蓄水池遺址上方原有建筑，利用地上空間重塑了一個紀念碑式的富有城市歷史記憶的入口空間，而地下調蓄空間則運用鋼、玻璃等輕巧結構來回應蓄水池拜占庭時期的拱券結構，完全開放更新成為水文化科教展覽空間[26]。韓國西首爾湖水公園原本是星月污水處理廠，現已廢棄，設計團隊利用原有結構，對原本設施的鋼管、混凝土做局部拆除與保留處理，同時引入豐富的色彩和植物、觀景平臺和甲板、流通的連廊和靠椅，利用廢棄的水池新置入噴泉，建構了極具戲劇性與歷史意義的共享花園。澳大利亞悉尼帕丁頓水庫公園項目由于結構坍塌等問題廢棄了原有的水庫功用，水庫內部木、磚、鑄鐵等結構部分保留，克制地使用新的鋁、混凝土、鋼等材料更新成輕盈、安靜、宜人的空間，同時，部分水庫拆除形成下沉廣場以及部分水庫的屋頂升級為城市花園，置入拱券雨棚、城市家具等可供停留休憩的空間（表5）。

3? 剛性趨于柔性——界面形式類型

亦如其他市政工程基礎設施，暴露在城市建成環境中的中小型水務基礎設施往往呈現出封閉不開放、剛硬不親近、孤立不互動等剛性界面特征，這種物理實體和精神感官的剛性，均以冷漠嚴峻的姿態，割裂著構筑物、自然環境、人群活動。設計師試圖將基礎設施融入公共空間中，不論垂直或水平的交疊，都不可避免地涉及到對二者界面的重塑操作，包括延伸界面形成有厚度的檐下空間、升級近自然海綿表皮、消解界面以融合空間等3種形式類型。界面從剛性趨于柔性，也成為此類更新改造案例的有力外顯手段與結果。

3.1? 檐下空間

利用水務基礎設施的富余場地新建、或借以原有剛性界面改造，構建連廊、露臺、架空、樓梯等產生的檐下空間，形成有厚度的空間作為重構的柔性界面，不僅可以營造歩移景移的視線交互系統——視野所及之處皆為風景，提供便捷立體的慢行休憩體系，更可以結合植被塑造具有調節氣候作用的微氣候系統。

以如下三個典型案例為例：上文提及的墨西哥Colosio堤壩案例，由于多年過度開發導致土壤流失、水體惡化等嚴重環境問題，這樣的剛性界面割裂了與自然、周圍居民的距離，設計師對土壤和水體進行改善的同時，利用閑置地上空間置入的復合的功能便是四周架空的面朝水景的運動場地造就了舒適又宜人的居

民活動場所。深圳坪山河南布凈水站上部建筑設計項目在原有封閉不開放的凈水站設施上置入一層新的鋼結構屋蓋，新的鋼結構屋蓋與凈水站屋頂之間形成的寬敞通透、多層級的檐下空間為人們提供了駐足休息的場所，并采用木材緩解原有混凝土設施的冷漠感、增加親切感[27]。臺州市椒江南岸濱海公共空間改造則是充分利用永寧河口兩個水閘之間的剛性縫隙空間，置入多層次、多路徑、多標高的檐下觀景平臺、連廊，將兩個孤立的閘連成一個整體，多級平臺以七組斜向樓梯作為支撐，將結構構件融入漫游路徑之中并全天候開放，提供了極為獨特的親近自然體驗空間（表6）。

3.2海綿表皮

水務基礎設施的屋面、步道、附近河堤、空地等雨水接觸面，升級置換為可滲透、可循環、可凈化的人工海綿體以及近自然海綿體表皮：通過地形處理等系統性、有組織地對暴雨溢流的雨水進行引導和匯聚，匯流到公園濕地系統或調蓄凈化系統，經逐級凈化，循環用于綠植澆灌等生態補水和衛生間沖洗等中水，實現場地內一定的雨水自循環。大大降低地表綜合徑流系數的同時，形成親切、溫馨、充滿活力的人與自然交互邊界。

以如下三個典型案例為例：荷蘭鹿特丹Benthemplein水廣場將原有的下沉空間通過步道聯系為一個整體，對原有的硬質下墊面表皮進行改造升級、置入排水設施和蓄水、生態植被，廣泛應用了包括地表和地下雨水滯留池和地面雨水導流渠等多項雨水處理設施，降雨時進行雨水匯流與儲蓄，減輕雨水管網壓力，能夠有效緩解城市內澇，并將其與周圍景觀和人群活動巧妙融合，結合生態植被，創造出與水互動的功能復合的活動廣場[11]。深圳酷山水項目是在常年受到工業污染且味臭的自然河道原址上，將河道改為暗渠后，建筑師運用鋼結構模擬枯山水意向，覆蓋形成連續、多個下凹地面并加入生態綠化植被，營造可供滑板、嬉戲、散步等多種功能活動產生的地表空間，優化了周圍自然環境并且場地具有一定的雨水滲透功能[9]。悉尼帕丁頓水庫公園在廢棄蓄水池的屋頂表面種植自然綠化、鋪設透水鋪裝，創造了一個公共開放的地表生態公園，原有的地下水務設施墻面布置了一定綠植，緩解了工程設施剛硬感，地下水池兼具景觀與一定的雨水儲蓄功能，整個地上、地下公園呈現出生機盎然、動態活潑、開放共享之態[26]（表7）。

3.3? 消解與融合

原有設施內外部有富余空間植入新功能和構造，其內外部構造可以成為新構造的一部分，原有的剛性表皮與新加入的柔性表皮彼此相互織補、相互促進、相互對話，既緩解了原有設施的冷漠感、距離感、割裂感，提升了空間的活力和使用效率又產生了新舊表皮的對比。

以如下三個典型案例為例：鄭州維他幸運橋原有橋體首層僅僅供行走之用，缺乏供人駐足休息的空間，設計師充分利用原有空間的可操作性和既有結構的易連接性，在首層空間置入新的天花與墻體一體化的金屬鋼架，布置桌椅等城市家具，產生了文化休閑、商業娛樂等共享場所，保留了橋梁的水務功用也將橋梁通行與駐留游憩空間融合貫通。西班牙Rei Martí地下水庫的調蓄功用已經廢棄，設計師將原有的泰羅尼亞風格陶瓷拱券結構進行加固的同時保留水與石灰的歷史痕跡，在室內地面和墻面置入木材這一新的材料與既有構造融為一體，縮短了人們與室內空間以及室外空間的互動距離，提供一個獨特的體驗空間。波蘭水之都博物館原為封閉的地下水庫清水池建筑師保留原有內部結構，在每個房間里的墻面和兩排立柱覆上三層的拱形混凝土結構，利用原有的設施空間置入一個透明圓管，混凝土、銅、玻璃等新材料的介入消解了原有結構的剛硬、拓展了原有空間的邊界，形成一個兼具歷史記憶與當下展覽活動的復合空間（表8）。

4? 對深圳水務基礎設施更新的啟示

針對傳導型、調蓄型、凈化型、滲透型等不同水務功用類型的基礎設施改造，本文發現一方面，其基本功用類型一般存在不同的垂直、水平方向可延展的空間形式特征，改造則充分利用原有場地條件及構筑物空間結構，通過上文垂直疊加、水平并置、垂直與水平共現、完全重疊等4種典型的功能空間形式，在保留或升級原有水務功用基礎上，疊加延展適應周圍環境的文化休閑、教育展覽、體育活動、商業娛樂等復合功能，“從單一走向復合”，激活場地與城市的功能聯動。另一方面，其原有界面類型也存在邊界封閉、材質剛硬、內外部相互孤立等不同形式的共性特征，通過上文所述的檐下空間、升級近自然海綿表皮、消解界面以融合空間等3種界面空間形式進行針對性改造，使得原本的剛性界面趨于開放接納、親近自然、互動融合，形成生態美育、文化認同等并存的場所復興。

當下深圳躍進式城市化縱深發展，進入存量更新時期，城市早期建設的大量防洪工程設施暴露出與環境難以協調的矛盾愈加凸顯。統計發現，深圳九大流域中水閘、泵房、調蓄池等調蓄型雨洪設施共228座（一定規模以上的），另有防汛墻等傳輸型雨洪設施，近35%河道不滿足2035年新規的200年一遇的防洪標準ii，面臨升級及新增擴建。此類水務基礎設施往往又地處城市高密度建成區，位于自然開放的水環境中，卻與生態環境、社會活動發生了一定的割裂矛盾。如，新州水閘當中單一功能的水閘橋體、管理用房、設備房全天候處于封閉不開放狀態，設施成為公共空間的斷點，割裂了周圍居民區與紅樹林公園的聯系。福田中心區泵站地處高密度中心區，周圍環境又具有難得的自然風景和開闊土地的條件，但其功能單一、界面剛性等與周圍環境不相協調、難以互動聯結。龍華文體中心調蓄池地處新規劃的龍華文體中心體塊，地下的調蓄池老舊幾近廢棄，地上空間品質低下難以融入市民文化體育生活（圖1）。

本文中針對典型水務基礎設施與公共空間一體化更新案例的類型形態的梳理，希望對深圳在地的基礎設施建筑景觀化、公共日常化，提供功能多樣復合、界面柔性消融的策略類型庫與設計啟示，在跨學科、跨部門的協作下，推動存量基礎設施建筑化更新以及新增基礎設施綜合設計，為韌性城市與高質量發展做出貢獻。

（本文圖表均為作者自繪）

注釋：

1 依據《海綿城市建設績效評價與考核辦法（試行）》（2015）、《海綿城市建設評價標準（征求意見稿）》（2018）、《深圳市防洪（潮）排澇規劃（2021-2035）》

2 依據《深圳國土空間總體規劃（2020-2035年）》和《深圳市防洪（潮）排澇規劃（2021-2035）》

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