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

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(jìn)入21 世紀(jì), 全球氣候問(wèn)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(kuò)展其邊界的同時(shí), 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(wèn)題更加明顯, 滋生了如城市“看?！?這樣的雨洪處理失調(diào)問(wèn)題。 基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該在人、 環(huán)境與資源之間達(dá)到一種平衡, 尋求有效承載氣候變化帶來(lái)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(yùn)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(guò)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(jì)和綠色基礎(chǔ)設(shè)施理論

氣候問(wèn)題對(duì)于人類(lèi)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(lèi)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(lèi)創(chuàng)造滿(mǎn)足其需要環(huán)境的先覺(jué)因素,人們無(wú)法擺脫其影響, 除了適應(yīng)別無(wú)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(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段, 小城鎮(zhèn)一級(jí)的建設(shè)成為推進(jìn)我國(guó)城鎮(zhèn)化的重要支點(diǎn)。 小城鎮(zhèn)作為介于城市與鄉(xiāng)村的過(guò)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(guó)新型城鎮(zhèn)化有效推進(jìn)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(wèn)題, 使其應(yīng)對(duì)氣候問(wèn)題的能力有所下降。

1.1 氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)最先廣泛運(yùn)用于建筑單體上,指在設(shè)計(jì)中充分利用氣候資源, 發(fā)揮“趨利避害” 的精神, 達(dá)到不用或者少用人工機(jī)械設(shè)備,創(chuàng)造健康、 舒適環(huán)境的目的, 最終實(shí)現(xiàn)減少不可再生資源的消耗和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)[4]。 然而,隨著人類(lèi)社會(huì)的迅速發(fā)展, 城市面對(duì)來(lái)自外部的極端氣候現(xiàn)象和內(nèi)部因人口增長(zhǎng)及社會(huì)遷徙而推動(dòng)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(wèn)題。 僅僅從小范圍的區(qū)域或依托建筑單體進(jìn)行氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)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(diǎn)。

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(jì)范圍。 不僅要從空間尺度對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象和氣候環(huán)境兩個(gè)方面進(jìn)行考量[5], 而且還要考慮不同氣候因素帶來(lái)的環(huán)境影響。 同時(shí), 基于特定地區(qū)和自然地理要素而孕育的社會(huì)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(lèi)文明發(fā)展伊始就已經(jīng)開(kāi)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(duì)季節(jié)洪峰并儲(chǔ)存雨水用于灌溉, 到無(wú)數(shù)歷史名城的發(fā)展興起, 都離不開(kāi)一個(gè)類(lèi)似良渚古城這樣完善的水利工程來(lái)支撐城市環(huán)境安全的基礎(chǔ)設(shè)施體系,例如濟(jì)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(hù)人類(lèi)居住環(huán)境不受外部氣候現(xiàn)象干擾的支撐和保障。

美國(guó)設(shè)計(jì)師奧姆斯特德構(gòu)建的“波士頓翡翠項(xiàng)鏈” 體系被認(rèn)為是第一個(gè)嚴(yán)格意義上的近代綠色基礎(chǔ)設(shè)施, 它不僅為周?chē)用裉峁┍匾幕顒?dòng)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(guó)掀起了對(duì)于連續(xù)開(kāi)放空間的熱潮。 隨著時(shí)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(duì)自然災(zāi)害方面的能力依然相當(dāng)脆弱。俞孔堅(jiān)面對(duì)城市無(wú)處不在的灰色基礎(chǔ)設(shè)施, 試圖從中國(guó)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(yàn)運(yùn)用到綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中以解決現(xiàn)實(shí)的城市問(wèn)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(qiáng)城市彈性方面所起的作用被越來(lái)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(gè)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(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)[9], 其中洪澇災(zāi)害是極端氣象災(zāi)害中造成經(jīng)濟(jì)損失最多的一項(xiàng)。 城市大量的硬質(zhì)地面在應(yīng)對(duì)短時(shí)間的強(qiáng)暴雨時(shí)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(méi)。 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(lái)越受到重視, 綠地也越來(lái)越多地被稱(chēng)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(gè)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(qiáng)城市內(nèi)部個(gè)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(gè)個(gè)孤立的小島。 面對(duì)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(wú)法有效應(yīng)對(duì)。綠色基礎(chǔ)設(shè)施概念的提出旨在通過(guò)建立一系列的線性綠色空間加強(qiáng)城市藍(lán)—綠網(wǎng)絡(luò), 結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)的理論加強(qiáng)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(guó)景觀設(shè)計(jì)師協(xié)會(huì)(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(gè)類(lèi)別, 大到國(guó)家公園、 城市開(kāi)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(duì)復(fù)雜多變的氣候?yàn)?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(duì)氣候問(wèn)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(chē)場(chǎng)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(guò)綠色基礎(chǔ)設(shè)施體系的建立, 加強(qiáng)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(dòng)的過(guò)程, 在一定區(qū)域范圍內(nèi)通過(guò)不同的組成要素為該地區(qū)帶來(lái)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(duì)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(shí)是人們開(kāi)展戶(hù)外活動(dòng)的公共空間, 雨洪內(nèi)澇時(shí)又可以成為城市的臨時(shí)泄洪區(qū)。

3 游埠鎮(zhèn)中心綠地氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)研究

3.1 區(qū)域背景及設(shè)計(jì)目標(biāo)

游埠位于蘭溪市西南, 地處金衢盆地中部,錢(qián)塘江中上游, 衢江中下游東南岸。 鎮(zhèn)西南丘陵起伏, 最高點(diǎn)海撥67.5 m, 地勢(shì)較高： 東南為衢江北岸沖積平原, 地勢(shì)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(rùn), 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(chǎng)所,中心綠地期望有效應(yīng)對(duì)鎮(zhèn)區(qū)范圍內(nèi)因強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的雨洪災(zāi)害、 促進(jìn)當(dāng)?shù)厮难h(huán)的同時(shí), 通過(guò)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(xiàng)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(guò)“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(yíng)造城市天然的雨水調(diào)蓄基地： 二是應(yīng)對(duì)游埠溪潛在的季節(jié)洪峰危機(jī), 通過(guò)設(shè)計(jì)創(chuàng)造生機(jī), 為當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的動(dòng)力： 三是為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┦孢m及充滿(mǎn)樂(lè)趣的戶(hù)外活動(dòng)場(chǎng)所。

3.2 設(shè)計(jì)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(zhǎng)23 km, 流域面積119 km2, 落差315 m。 因斷面小, 地勢(shì)平緩, 兩側(cè)易遭洪水侵襲。 為防止暴雨引發(fā)的流速過(guò)快,故對(duì)場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有的兩條水系進(jìn)行疏通擴(kuò)建, 以增強(qiáng)雨洪的滯納能力。 此外, 面對(duì)此地夏季連綿數(shù)月的梅雨, 本方案通過(guò)利用中國(guó)傳統(tǒng)的綠色排水蓄水設(shè)施——坑塘, 建立充滿(mǎn)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(jiàn)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(shí), 人工開(kāi)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(yú)蝦和其他經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品, 提高其附加產(chǎn)值(圖1)。

通過(guò)在拓寬的水系周邊的耕地上挖掘無(wú)數(shù)個(gè)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(shí)段可以變成下凹式綠地, 實(shí)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(shí)間內(nèi)雨量過(guò)大, 地表所匯集的雨水過(guò)多, 多余的雨水在經(jīng)過(guò)坑塘的沉淀后就可以因勢(shì)流入就近的水系中。

3.2.2 營(yíng)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(jī), 科學(xué)測(cè)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(guò)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(shí)促進(jìn)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(kāi)辟場(chǎng)地種植濕生植物外, 通過(guò)疏林草地的形式形成較好的景觀效果, 同時(shí)改善城市下墊面促進(jìn)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(dòng)， 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(guò)搭建一條溝通全園的景觀綠道, 將場(chǎng)地內(nèi)不同景觀元素串聯(lián)起來(lái)加強(qiáng)各個(gè)區(qū)域之間的聯(lián)系性。 設(shè)計(jì)架空于場(chǎng)地之上的空中棧道能夠給人帶來(lái)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(qiáng)游客對(duì)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(guò)的江南水鄉(xiāng)氛圍。

4 結(jié)語(yǔ)

氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)不單單涉及風(fēng)景園林學(xué)和建筑學(xué), 它是一個(gè)交叉多門(mén)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(shí)作為理論支撐, 科學(xué)分析城市所遇到的氣象災(zāi)害危機(jī), 建設(shè)與城市環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施。 對(duì)于小城鎮(zhèn)而言, 極端的氣候變化會(huì)對(duì)其現(xiàn)存的灰色基礎(chǔ)設(shè)施的效率帶來(lái)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(duì)氣候?yàn)?zāi)害, 并盡可能改造城市現(xiàn)有公共空間已成為一種趨勢(shì)。 游埠鎮(zhèn)中心綠地設(shè)計(jì)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(jì)依托于項(xiàng)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(chǎng)所, 防止內(nèi)澇災(zāi)害對(duì)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境沖擊的同時(shí)保持低影響的開(kāi)發(fā)。從綠色基礎(chǔ)設(shè)施角度出發(fā)對(duì)綠色空間規(guī)劃設(shè)計(jì),使其在發(fā)揮現(xiàn)有功能的同時(shí)承擔(dān)應(yīng)對(duì)極端氣候現(xiàn)象對(duì)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(qiáng)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)。