◎ 紀(jì)莎莎
未來(lái)30年,城市將吸收全球幾乎所有預(yù)計(jì)的人口增長(zhǎng)。到2050年,城市人口將比現(xiàn)在多20億,這主要是由于城市會(huì)為居民帶來(lái)更好的教育、就業(yè)機(jī)會(huì),并提供更好的各類(lèi)保障服務(wù)[1]。中國(guó)目前正處在城鎮(zhèn)化高速發(fā)展時(shí)期,城市擴(kuò)張和以汽車(chē)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(lái)了新的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),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(gè)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(jì)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(zhǎng)達(dá)96.6千米的濱水岸線(xiàn)。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(lái)的水安全和水環(huán)境問(wèn)題,使其變得具有一定的脆弱性,如擁有7.15萬(wàn)棟建筑和40萬(wàn)居民居住的洪泛區(qū)每年有1%的可能性會(huì)被淹沒(méi),以及降雨引發(fā)的地表徑流污染和合流制溢流問(wèn)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(duì)城市排水系統(tǒng)的專(zhuān)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(jià)格非常昂貴,綠色基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)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(guò)模塊化和適應(yīng)性的方法,以較低的成本提供廣泛、即時(shí)效益[4]。
本文從彈性城市視角出發(fā),對(duì)紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃進(jìn)行分析,探索該計(jì)劃彈性策略的應(yīng)用,為指導(dǎo)我國(guó)海綿城市彈性規(guī)劃設(shè)計(jì)提供引導(dǎo)性思路。
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(guó)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(huì)彈性等四個(gè)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(duì)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(dòng)力,提高城市的承壓、恢復(fù)及適應(yīng)能力[5]。
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?lèi)和野生動(dòng)物提供多種利益的自然區(qū)域和其他開(kāi)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(zhuān)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(jiàn),不論是宏觀尺度的自然區(qū)域和開(kāi)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(duì)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(lái)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(huì)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(lè)場(chǎng)所、提升城市固碳能力等。這些優(yōu)勢(shì)都是通過(guò)傳統(tǒng)方式對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改造所無(wú)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]。
PlaNYC的出臺(tái)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(duì)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(jì)劃》[9],以更低的成本吸收徑流、改善水質(zhì)、減輕洪澇風(fēng)險(xiǎn),以獲得可持續(xù)性效益。此計(jì)劃主要包含建造高性?xún)r(jià)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(guò)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(jì)劃》實(shí)施內(nèi)容
人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)都有賴(lài)于生態(tài)系統(tǒng)所提供的自然資源,同時(shí)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(guó)環(huán)境保護(hù)署指出:綠色基礎(chǔ)設(shè)施的使用是“對(duì)各種環(huán)境問(wèn)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(gè)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(chǎng)的氮排放以及將合流制系統(tǒng)的溢流污染量(以下簡(jiǎn)稱(chēng)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(cè)2030年紐約市CSO量為30bgy(億加侖),實(shí)施此計(jì)劃后,年CSO量降至17.9bgy,其中建設(shè)高性?xún)r(jià)比灰色基礎(chǔ)設(shè)施以及降低用戶(hù)用水量?jī)身?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(lè)活動(dòng),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(yú)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(cè)值
城鎮(zhèn)化帶來(lái)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(cái)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(guò)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(cuò)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(shí),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(guò)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(shí)還可提升雨水利用率,降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。
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(lái)的環(huán)境效益,預(yù)測(cè)紐約市采用一半綠化屋頂(7698英畝)時(shí)(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(lái)管理雨水,在較小范圍內(nèi),街道樹(shù)和綠色屋頂可以為各種鳥(niǎo)類(lèi)、蝴蝶、蜜蜂和其他昆蟲(chóng)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
工程彈性強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定性和可預(yù)見(jiàn)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(duì)干擾的容忍度[13]。技術(shù)的進(jìn)步正在增加開(kāi)發(fā)彈性城市的機(jī)會(huì),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(lèi)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(guò)分析原始衛(wèi)星圖像,結(jié)合基于財(cái)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(gè)區(qū)域,并確定不同用地類(lèi)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(guò)評(píng)估每個(gè)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)。
彈性城市規(guī)劃過(guò)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(gè)部門(mén),彼此之間需要通力合作。對(duì)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(guò)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(huì)面,描述該機(jī)構(gòu)對(duì)《綠色基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃》的愿景,并解釋計(jì)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(huì),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(mén)包括交通部、設(shè)計(jì)與建設(shè)部、公園與娛樂(lè)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(kāi)有針對(duì)性的合作。紐約市的綠色基礎(chǔ)設(shè)施工作組將通過(guò)為機(jī)構(gòu)合作伙伴提供規(guī)劃、設(shè)計(jì)和資金來(lái)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(jì),并規(guī)劃長(zhǎng)期的維護(hù)。
在《紐約綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃》中構(gòu)建開(kāi)放的對(duì)話(huà)機(jī)制、合作與責(zé)任機(jī)制、過(guò)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(shí),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(lèi)型面積比例
表2 紐約不同用地類(lèi)型的綠色基礎(chǔ)設(shè)施策略和技術(shù)(全市范圍內(nèi))
適應(yīng)性管理(Adaptive Management)是用來(lái)評(píng)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]?!都~約綠色基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃》是自適應(yīng)管理的一個(gè)例子,一種將增量措施和反饋機(jī)制相匹配的迭代決策過(guò)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(lái)看,自適應(yīng)管理是解決CSO必不可少的方法,因?yàn)樾枨?、氣候、降雨、人口、土地使用、勞?dòng)力成本、材料成本和技術(shù)具有不確定性。這一策略的核心是環(huán)保部能否通過(guò)模擬性能來(lái)支持方案規(guī)劃,通過(guò)測(cè)量性能來(lái)評(píng)估管理階段性目標(biāo)和中期目標(biāo)的達(dá)成情況,并通過(guò)監(jiān)測(cè)水質(zhì)來(lái)保證達(dá)到最終目的。這樣的管理確?!都~約綠色基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃》對(duì)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(xiǎn),并可在持續(xù)改進(jìn)過(guò)程中處理潛在的或現(xiàn)實(shí)的負(fù)面效應(yīng)。
在彈性城市研究中,多將重點(diǎn)放在城市如何應(yīng)對(duì)各種自然和人為災(zāi)難這樣的突發(fā)事件上,而對(duì)城市自身發(fā)展?fàn)顟B(tài)的運(yùn)行模式帶來(lái)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(jì),將是未來(lái)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(duì)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(xiǎn)、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?xún)r(jià)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(duì)于減少CSO的巨大貢獻(xiàn),從一定程度上改變了我國(guó)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。