國(guó)內(nèi)灰綠基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同策略研究進(jìn)展及展望

王 欣，朱 峰，方 圓，明 卉

（中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司北京第三分公司，北京市 100080）

0 引言

基礎(chǔ)設(shè)施的概念源于國(guó)外，又稱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)則通常將城市基礎(chǔ)設(shè)施理解為工程性的市政基礎(chǔ)設(shè)施，這些設(shè)施構(gòu)成了城市主要物質(zhì)支撐體系，為城市社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的可持續(xù)進(jìn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近些年，隨著人們對(duì)城市生態(tài)價(jià)值有了更深刻的認(rèn)識(shí)，綠色基礎(chǔ)設(shè)施的概念也得到廣泛接受，認(rèn)為其作為自然生命的支持系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障?？梢哉f(shuō)市政基礎(chǔ)設(shè)施和綠色基礎(chǔ)設(shè)施共同構(gòu)成了城市的生命支持系統(tǒng)，發(fā)揮著物質(zhì)供給、安全保障、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境提升等功能，因此兩者的協(xié)同發(fā)展被廣泛認(rèn)為是城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。這種協(xié)同發(fā)展通常被稱為灰綠基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同（下文簡(jiǎn)稱灰綠協(xié)同），旨在整合傳統(tǒng)的市政基礎(chǔ)設(shè)施和綠色基礎(chǔ)設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)多方面的效益，包括降低成本、應(yīng)對(duì)氣候變化、提高資源利用效率以及改善生活質(zhì)量等。盡管灰綠協(xié)同目前在水利與排水領(lǐng)域有一定研究和實(shí)踐，但在其他領(lǐng)域的灰綠協(xié)同探索較少，也缺乏灰綠協(xié)同完整理論體系的研究。

本研究從構(gòu)建城市生命支持系統(tǒng)視角出發(fā)，重新定義灰綠基礎(chǔ)設(shè)施研究范疇，并通過(guò)梳理國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域灰綠協(xié)同的研究方向與熱點(diǎn)，總結(jié)灰綠協(xié)同的概念、內(nèi)涵、特征與理論框架，為后續(xù)細(xì)化的協(xié)同技術(shù)體系提供理論支撐和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。此外，研究還探討了灰綠協(xié)同理論在過(guò)往研究中的局限，為強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同，扎實(shí)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)提供相應(yīng)的建議。

1 灰色基礎(chǔ)設(shè)施與綠色基礎(chǔ)設(shè)施

1.1 相關(guān)概念

關(guān)于灰色基礎(chǔ)設(shè)施（Grey Infrastructure），國(guó)際上通常將其定義為傳統(tǒng)工程規(guī)劃中的城市支持系統(tǒng)，如道路、機(jī)場(chǎng)、橋梁、市政下水管網(wǎng)等，以及確保工業(yè)化經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)行所必需的公共設(shè)施構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)[1]。國(guó)內(nèi)則有一些文獻(xiàn)將其等同于市政基礎(chǔ)設(shè)施，參考國(guó)家發(fā)布的市政基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)法律法規(guī)，其主要包括城市道路、公共交通、供水、排水、燃?xì)?、熱力、園林、環(huán)衛(wèi)、污水處理、垃圾處理、防洪、地下公共設(shè)施及其相關(guān)附屬設(shè)施的土建、管道、設(shè)備安裝工程[2]。本文中將灰色基礎(chǔ)設(shè)施界定為支持城市生命的工程性基礎(chǔ)設(shè)施，因此結(jié)合城市生命線系統(tǒng)[3]所涵蓋的對(duì)公眾日常生活至關(guān)重要的交通、通信、電力、供水、供氣、人防等基礎(chǔ)設(shè)施，以及市政基礎(chǔ)設(shè)施中的工程性基礎(chǔ)設(shè)施，將灰色基礎(chǔ)設(shè)施的范疇劃定為六大類，即城市綜合防災(zāi)系統(tǒng)、通信通訊系統(tǒng)、環(huán)保環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng)、供水排水系統(tǒng)和交通運(yùn)輸系統(tǒng)。

關(guān)于綠色基礎(chǔ)設(shè)施（Green Infrastructure），通常是指“自然生命支撐系統(tǒng)”，即由水道、綠道、濕地、公園、森林、農(nóng)場(chǎng)和其他保護(hù)區(qū)域等組成的相互連接的網(wǎng)絡(luò)[4]。結(jié)合國(guó)內(nèi)土地劃分方法，本文中將綠色基礎(chǔ)設(shè)施的范疇劃定為六類，即城市綠地系統(tǒng)、自然水系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。

灰色基礎(chǔ)設(shè)施與綠色基礎(chǔ)設(shè)施分類見表1。

表1 灰色基礎(chǔ)設(shè)施與綠色基礎(chǔ)設(shè)施分類

1.2 單一基礎(chǔ)設(shè)施所面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)

灰色基礎(chǔ)設(shè)施和綠色基礎(chǔ)設(shè)施各有其優(yōu)點(diǎn)和挑戰(zhàn)。灰色基礎(chǔ)設(shè)施主要通過(guò)物質(zhì)、能量、信息等要素的供給與循環(huán)，為市民的生活和城市正常運(yùn)行提供保障，高效、穩(wěn)定和安全是其追求的主要目標(biāo)。但現(xiàn)實(shí)中由于過(guò)度強(qiáng)調(diào)灰色基礎(chǔ)設(shè)施的功效，往往導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)、環(huán)境的破壞及高昂的成本，灰色基礎(chǔ)設(shè)施“機(jī)械式”的做法忽視了其應(yīng)具有的生態(tài)、社會(huì)、文化功能。同時(shí)，灰色基礎(chǔ)設(shè)施的“剛性”特征，也使得其在面對(duì)極端情況時(shí)變得極為脆弱，難以適應(yīng)與恢復(fù)。

相比之下，綠色基礎(chǔ)設(shè)施則通過(guò)自然生態(tài)過(guò)程為人們和城市提供普惠型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，包括凈化水質(zhì)、改善空氣和土壤質(zhì)量、增強(qiáng)生物多樣性、增加娛樂(lè)空間、減緩和適應(yīng)氣候變化等，具有功能復(fù)合性和韌性。但綠色基礎(chǔ)設(shè)施也因?yàn)槭艿阶匀粭l件的制約，呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)化效率較低、穩(wěn)定性弱、承載力有限等局限性。

1.3 灰綠協(xié)同研究方向

正是普遍認(rèn)識(shí)到單一基礎(chǔ)設(shè)施的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，為發(fā)揮灰色與綠色基礎(chǔ)設(shè)施各自的優(yōu)勢(shì)，學(xué)界普遍開展了灰綠協(xié)同的跨學(xué)科研究，主要涵蓋了排水、水利、交通、能源等多個(gè)領(lǐng)域。研究在不同層次上展開，在城市規(guī)劃層面，強(qiáng)調(diào)城市灰綠基礎(chǔ)設(shè)施整體布局的考慮；在工程設(shè)計(jì)層面，專注于灰綠協(xié)同的創(chuàng)新工程方案制定；在工程工藝層面，考慮具體工藝過(guò)程的優(yōu)化；在工程施工層面，牽涉灰綠協(xié)同項(xiàng)目的實(shí)施和維護(hù)。此外，在不同的研究層次上，也有多個(gè)方面的關(guān)注，包括構(gòu)建理論框架，以建立系統(tǒng)化的方法體系；開發(fā)支持項(xiàng)目設(shè)計(jì)和管理的技術(shù)方法，以提高實(shí)際操作的效率；開展效益評(píng)估，以量化灰綠協(xié)同對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境帶來(lái)的益處。

這種多角度、多層次的研究有助于更全面地理解和應(yīng)用灰綠協(xié)同，因此，本文將對(duì)已有的灰綠協(xié)同的研究文獻(xiàn)進(jìn)行分析，總結(jié)研究方法，并提出更系統(tǒng)的理論框架。

2 灰綠協(xié)同的研究熱點(diǎn)

總結(jié)目前的灰綠協(xié)同研究，熱點(diǎn)主要集中在涉水基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同、交通基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同、能源基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同以及灰綠協(xié)同數(shù)字化4 個(gè)研究方面。

2.1 涉水基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同研究

2.1.1 生態(tài)水利

傳統(tǒng)水利工程，即灰色基礎(chǔ)設(shè)施，在防洪減旱、提升水資源利用、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著不可或缺的作用。然而，其過(guò)度使用對(duì)河流連通性、水體自凈能力、河道生態(tài)等造成深遠(yuǎn)影響，使生態(tài)環(huán)境持續(xù)受到威脅。生態(tài)水利建設(shè)是從流域生態(tài)系統(tǒng)[5]的視角出發(fā)，統(tǒng)籌考慮水循環(huán)、生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，借助“灰綠協(xié)同”策略，實(shí)現(xiàn)從僅注重治水工程到綜合管理水資源和水生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

早期生態(tài)水利工程研究主要聚焦于理論內(nèi)涵和特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)以可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)，追求人水和諧、協(xié)調(diào)共生，集中總結(jié)新的治水、用水思路和理念[6]。在研究?jī)?nèi)容方面，樊江串[7]等通過(guò)對(duì)比分析生態(tài)水利工程與傳統(tǒng)水利工程的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)優(yōu)化生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則。隨著相關(guān)理論的日益成熟和研究方法的不斷發(fā)展，以及相關(guān)技術(shù)工藝的持續(xù)完善，后來(lái)的學(xué)者開始逐漸關(guān)注生態(tài)理念與現(xiàn)代水利工程的融合后如何科學(xué)合理地處理各種工程技術(shù)問(wèn)題和實(shí)際應(yīng)用效果[8，9]，從理論摸索逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐探索與應(yīng)用。近年來(lái)一些學(xué)者開始關(guān)注評(píng)價(jià)體系方面，栗欣如等[10]認(rèn)為，生態(tài)要素評(píng)價(jià)在水利發(fā)展評(píng)價(jià)中日益重要。建議未來(lái)應(yīng)從水利綠色發(fā)展出發(fā)，構(gòu)建包含水資源利用、水環(huán)境保護(hù)、水生態(tài)修復(fù)等多子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)更完善的水利綠色發(fā)展評(píng)價(jià)。另一些學(xué)者[11，12]也開始研究生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)對(duì)水域及周圍生態(tài)環(huán)境的影響，運(yùn)用定性和定量分析相結(jié)合的方法，致力于完善科學(xué)合理、公正統(tǒng)一、具有一致性和代表性的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)、方法、標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)制。

2.1.2 海綿城市

海綿城市的本質(zhì)是雨洪管理，旨在采用多種方案實(shí)現(xiàn)雨水蓄積、延緩洪峰流量、收集雨水并合理利用等功能。由于綠色基礎(chǔ)設(shè)施兼具“自然存積、自然滲透、自然凈化”的功能和灰色設(shè)施不具備的生態(tài)價(jià)值、文化價(jià)值，因此城市雨水系統(tǒng)的控制措施也開始逐步由以傳統(tǒng)的灰色基礎(chǔ)設(shè)施為主向源頭減排、過(guò)程控制、系統(tǒng)治理的全過(guò)程、多層次的“灰綠協(xié)同”轉(zhuǎn)變。

目前“灰綠協(xié)同”已經(jīng)成為海綿城市建設(shè)的研究核心之一。在實(shí)際效能方面，李江云[13]、侯精明等[14]認(rèn)為灰綠協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施相較于單一灰色或綠色基礎(chǔ)設(shè)施在應(yīng)對(duì)防洪排澇、削減溢流污染等問(wèn)題中具有明顯優(yōu)勢(shì)。在協(xié)同體系方面，楊青娟等[15]基于城市建成區(qū)中雨水管網(wǎng)和城市綠地工程系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)要素分析，在場(chǎng)地、局部區(qū)域和區(qū)域三個(gè)層級(jí)進(jìn)行優(yōu)化要素和途徑研究，并提出了設(shè)計(jì)優(yōu)化程序。楊帆等[16]總結(jié)梳理現(xiàn)階段灰綠協(xié)同在海綿城市建設(shè)領(lǐng)域的關(guān)鍵障礙及優(yōu)化模式。翟俊將灰綠協(xié)同整合并實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)、戶外步行網(wǎng)絡(luò)的一體化發(fā)展范式。在技術(shù)方法方面，部分學(xué)者通過(guò)模型模擬改進(jìn)規(guī)劃技術(shù)方法，常用的包括水量平衡模型和SWMM 模型[17]，后者已被國(guó)內(nèi)研究者廣泛應(yīng)用到城市暴雨徑流量和污染負(fù)荷量的估算與預(yù)測(cè)，以及綠地系統(tǒng)的布局和排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)中。在此基礎(chǔ)上，部分學(xué)者構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，將經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的變化規(guī)律納入研究范圍，增強(qiáng)方案優(yōu)選的科學(xué)性。

2.1.3 污水治理

城鎮(zhèn)污水來(lái)源廣泛，包含居民生活廢水及工業(yè)廢水。城市污水管道建設(shè)復(fù)雜且昂貴，常因資金不足而無(wú)法及時(shí)更新設(shè)備，從而影響處理效率，甚至導(dǎo)致未經(jīng)充分處理的污水被直接排放。此外，城鎮(zhèn)污水處理面臨各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡和生態(tài)環(huán)境、人口等方面的差異，導(dǎo)致處理方式存在明顯差異，對(duì)污水處理工作開展的效率有著嚴(yán)重的影響。

在此背景下，人工濕地等“灰綠協(xié)同”的污水處理技術(shù)因其低建設(shè)成本和便于后期維護(hù)等優(yōu)勢(shì)逐漸受到重視[18，19]。這種兼具水處理功能與生態(tài)景觀功能的工程系統(tǒng)通過(guò)模仿自然濕地的生態(tài)系統(tǒng)中植物和微生物的協(xié)同作用，不僅有效去除污水中的污染物[20]，還充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，降低建設(shè)和維護(hù)成本，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)處理設(shè)施的不足。相關(guān)研究主要集中在在污水處理廠尾水處理和生態(tài)修復(fù)兩個(gè)方面。管策等[21]認(rèn)為，將人工濕地作為一種深度處理二級(jí)出水的有效手段，可大幅消減進(jìn)入收納水體的氮磷污染負(fù)荷，改善收納水體的水質(zhì)。張曉維[22]、洪松等[23]借助實(shí)際案例探討了表流人工濕地在黑臭水體治理中的應(yīng)用，認(rèn)為具有自凈能力的表流人工濕地技術(shù)在降低建設(shè)成本和人力成本方面具有優(yōu)勢(shì)。

地下污水處理廠因其節(jié)省土地資源、噪聲污染小、與周圍景觀相協(xié)調(diào)的優(yōu)勢(shì)在近些年逐漸受到廣泛關(guān)注。劉玉瑛等[24]在針對(duì)深圳布吉地下污水廠的研究中指出，其創(chuàng)新性地將城市污水處理和綠色基礎(chǔ)設(shè)施融合，引領(lǐng)了基礎(chǔ)設(shè)施“灰綠協(xié)同”的新模式。在生態(tài)價(jià)值方面，張?jiān)鰪?qiáng)等[25]在研究中指出，將污水處理后產(chǎn)生的污泥用于種植的植物、花卉、草地的土壤中，有助于提前開花時(shí)間、延長(zhǎng)花期、增加植物花量，并延長(zhǎng)草地的綠色期。但由于地下污水處理廠的“灰綠協(xié)同”理念還處于起步階段，大多數(shù)的地上景觀設(shè)計(jì)以局部修復(fù)利用為主要建設(shè)目標(biāo)，并沒(méi)有系統(tǒng)性考慮以污水處理廠為代表的景觀功能和生態(tài)功能。

2.2 交通基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同研究

2.2.1 交通綠廊與綠道

在交通綠廊領(lǐng)域，“灰綠協(xié)同”理論強(qiáng)調(diào)依托鐵路、公路等交通干線打造生態(tài)廊道，系統(tǒng)性地連接自然斑塊，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)連接性，綜合性規(guī)劃交通廊道和綠道，超越傳統(tǒng)的單一價(jià)值取向，實(shí)現(xiàn)自然資源與城市基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)調(diào)。

在評(píng)價(jià)體系方面，夏夢(mèng)婷等[26]和劉揚(yáng)等[27]分別構(gòu)建了鐵路沿線景觀生態(tài)評(píng)價(jià)體系和綠道協(xié)同評(píng)價(jià)體系，定量分析不同綠色廊道與道路之間的協(xié)同作用，并以此提出了相應(yīng)的規(guī)劃方法和應(yīng)用途徑。在協(xié)同方法方面，劉圣維等[28]順應(yīng)城市更新的腳步，利用交通路線的連接特征，以濱水空間和交通灰空間為城市更新的類型，探索綠道優(yōu)化的新方向。姜雪等[29]在全域旅游視角下對(duì)寧安市現(xiàn)狀綠道進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)空間解析，通過(guò)GIS 技術(shù)模擬優(yōu)化達(dá)到資源整合的效果。王富[30]從微觀設(shè)計(jì)角度提出了綠道與綠色交通的融合方式。李正等[31]基于洛杉磯都市區(qū)圣莫妮卡山的山地綠道，探討了公路與綠道疊加合作規(guī)劃方法和應(yīng)用途徑。在實(shí)際應(yīng)用方面，蘆建國(guó)[32]、周旭丹等[33]從景觀生態(tài)學(xué)的角度，探討了鐵路景觀廊道建設(shè)中的景觀配置模式和協(xié)同設(shè)計(jì)方法，并提出了基于自然資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的景觀廊道建設(shè)意見。

2.2.2 立體復(fù)合開發(fā)

土地資源的緊缺造成了城市綠地與其他基礎(chǔ)設(shè)施在用地上的嚴(yán)重矛盾。綠色基礎(chǔ)設(shè)施與地下空間的復(fù)合開發(fā)策略成為有效的緩解手段，基礎(chǔ)設(shè)施不再與綠地競(jìng)爭(zhēng)有限的地表空間，而是更加利用地下空間實(shí)現(xiàn)與綠色基礎(chǔ)設(shè)施的有機(jī)融合。

“灰綠協(xié)同”的復(fù)合式綠色廊道模式有效利用城市土地的垂直空間潛力，在不擴(kuò)展道路紅線的前提下，顯著增大了道路綠色空間，運(yùn)用生態(tài)原理解決了環(huán)境問(wèn)題。賀月元等[34]探索了基于集約利用、縫補(bǔ)城市功能等手段的地鐵蓋上空間景觀優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。郁楓[35]通過(guò)實(shí)際案例，探索了將TOD 模式與科技園建設(shè)結(jié)合，建構(gòu)地上——地下完善公共空間體系的新模式。趙萬(wàn)民[36]從生態(tài)優(yōu)先理念出發(fā)，探討了TOD廊道導(dǎo)向的低碳生態(tài)途徑，并提出復(fù)合中樞系統(tǒng)的構(gòu)建方式及過(guò)程，認(rèn)為TOD 廊道的構(gòu)建有賴于軌道交通、綠地系統(tǒng)、城市基礎(chǔ)設(shè)施步行系統(tǒng)等專項(xiàng)規(guī)劃的整合。該模式重新連接了被道路分割的區(qū)域，促進(jìn)了道路兩側(cè)社區(qū)市民的交流，拓展了社會(huì)服務(wù)功能，與城市可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相符，具有實(shí)際價(jià)值和普適性。

2.3 能源基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同研究

2.3.1 “光伏＋”綜合利用模式

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，光伏電站場(chǎng)地面積大、土地利用效益不高的問(wèn)題日益顯現(xiàn)。近年來(lái)，因地制宜發(fā)展“光伏＋”綜合利用模式，推進(jìn)光伏治沙、林光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)、牧光互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電與生態(tài)修復(fù)、農(nóng)林牧漁業(yè)等協(xié)同發(fā)展，提升經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的雙重價(jià)值，已經(jīng)成為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。

在工程選址上，有學(xué)者提出光伏電站除了主要考慮自然條件和經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面以外，生態(tài)效益也是決定光伏電站選址的重要因素。例如，光伏電站建設(shè)對(duì)植被和土壤固碳能力的影響在不同地區(qū)具有明顯差異。因此，光伏電站規(guī)劃時(shí)可以選擇在能預(yù)期大幅度提升電站整體生態(tài)效益的區(qū)域，能夠進(jìn)一步輔助政府和企業(yè)進(jìn)行科學(xué)決策。在技術(shù)方法方面，不同學(xué)者結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用案例，分別進(jìn)行了漁光互補(bǔ)[37]、“光伏+”荒漠化治理[38]、“光伏+”礦區(qū)治理[39]和“光伏+”土地治理[40]等多方面的探索。這些方式共同體現(xiàn)了光伏發(fā)電與綠色生態(tài)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的多贏局面，為光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了重要方向。但多數(shù)研究停留在具體的工程項(xiàng)目，在宏觀規(guī)劃層面的研究尚處于探索階段。在環(huán)境影響評(píng)估和效益評(píng)價(jià)方面，田政卿等認(rèn)為光伏電站建設(shè)可以提高植被蓋度和植物生產(chǎn)力，特別在荒漠等生態(tài)系統(tǒng)中可一定程度上改善生態(tài)環(huán)境，王旭采用模糊層次分析法構(gòu)建了綜合效益評(píng)價(jià)模型，并對(duì)漁光互補(bǔ)光伏電站項(xiàng)目進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。盡管目前有大量研究報(bào)道光伏電站對(duì)生態(tài)系統(tǒng)可能具有的效應(yīng)，但實(shí)驗(yàn)性論據(jù)尚不充分，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能影響機(jī)制的研究更為少見，無(wú)法為生態(tài)保護(hù)與修復(fù)提供依據(jù)。

2.3.2 綠色水電工程

水力發(fā)電是一種利用水流動(dòng)能產(chǎn)生電力的可再生能源，它在能源產(chǎn)業(yè)中扮演著重要的角色。傳統(tǒng)的水電站運(yùn)行多單純追求發(fā)電效益的最大化，對(duì)生態(tài)效益解決水庫(kù)群調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行所面臨的生態(tài)問(wèn)題不夠重視。近年來(lái)，基于綠色發(fā)展理念，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)如何既能有效推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還能夠發(fā)揮生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要職能，實(shí)現(xiàn)興利、生態(tài)、防洪等多個(gè)調(diào)度目標(biāo)的協(xié)同優(yōu)化開展了一系列研究。其中，以水電清潔能源與生態(tài)環(huán)境相互協(xié)調(diào)發(fā)展為核心的綠色水電評(píng)估成為研究熱點(diǎn)，取得了比較豐富的研究成果。部分學(xué)者提出在重大規(guī)劃編制方面，將生態(tài)用水納入流域水資源統(tǒng)一配置和管理，并對(duì)現(xiàn)有水利水電工程進(jìn)行綠色生態(tài)改造、制定水利水電工程生態(tài)調(diào)度方案、強(qiáng)化生態(tài)流量依法管控和執(zhí)法監(jiān)管等改進(jìn)措施和建議；部分學(xué)者針對(duì)均衡考慮電站群經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的工程需求和科學(xué)問(wèn)題，開展了水庫(kù)群多目標(biāo)生態(tài)優(yōu)化調(diào)度建模理論與優(yōu)化技術(shù)等方面的研究；部分學(xué)者建立了覆蓋水電工程項(xiàng)目全生命周期的生態(tài)保護(hù)－經(jīng)濟(jì)效益－社會(huì)影響評(píng)估體系，以保證我國(guó)水電工程項(xiàng)目建設(shè)中每個(gè)環(huán)節(jié)的“綠色性”，促進(jìn)我國(guó)水電清潔能源的可持續(xù)發(fā)展；還有部分學(xué)者提出了采取生態(tài)補(bǔ)償[41]的方法和措施，以修復(fù)受到水電站建設(shè)破壞的生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的韌性和適應(yīng)性。

此外，大部分的水電站位于高山深河地區(qū)，自然環(huán)境優(yōu)美，生物種類繁多，因此水電站旅游資源作為水體旅游資源的一大種類，一直被視為我國(guó)水資源綜合利用的重要組成部分。近年來(lái)，我國(guó)水利旅游領(lǐng)域供給和需求均呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)已有文獻(xiàn)研究主要集中在水電站旅游現(xiàn)狀分析[42]，水電站旅游開發(fā)的可行性研究[43]，水電站與其他產(chǎn)業(yè)聯(lián)合開發(fā)，水電站旅游資源的開發(fā)、利用和價(jià)值評(píng)價(jià)，水電站旅游的可持續(xù)發(fā)展研究[44]，以及個(gè)案研究等方面。這些研究有助于深入了解水電站旅游的潛力和挑戰(zhàn)，為該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力支持。

2.4 數(shù)字化灰綠協(xié)同研究

數(shù)字化城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，即運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、GIS 等技術(shù)把城市中分散的諸如交通、水利、能源、環(huán)境等城市子系統(tǒng)協(xié)同到一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集、分析、環(huán)境評(píng)估、智能決策和項(xiàng)目管理，形成一個(gè)具有高協(xié)調(diào)性的有機(jī)整體。其作為提高城市效率、優(yōu)化資源管理、支持智能決策、改善環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、提高城市韌性、推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效手段，逐漸受到研究者的關(guān)注和重視。

在涉水基礎(chǔ)設(shè)施的灰綠協(xié)同方面，數(shù)字化研究主要聚焦于智慧水務(wù)[45]領(lǐng)域，綜合運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更科學(xué)、更精細(xì)的灰綠協(xié)同。這種數(shù)字化方法主要依次應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：首先，通過(guò)構(gòu)建“源－網(wǎng)－廠－河”一體化的智慧排水系統(tǒng)，采取源頭、過(guò)程、末端相結(jié)合的系統(tǒng)治理思路，控制源頭污染、提升管網(wǎng)效能、污水處理、恢復(fù)河湖水體容量，保障河湖自然調(diào)節(jié)、生態(tài)和社會(huì)服務(wù)功能；其次，利用數(shù)字孿生技術(shù)，通過(guò)信息采集和數(shù)字化監(jiān)測(cè)優(yōu)化大型給水工程的取水、輸水、凈化和分配系統(tǒng)，通過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)實(shí)時(shí)控制水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量, 將對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響降到最低；再次，在海綿城市建設(shè)中，借助物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)雨水和排水系統(tǒng)，可提高城市的可持續(xù)性；最后，通過(guò)數(shù)字監(jiān)測(cè)，可進(jìn)行水體污染監(jiān)測(cè)和防洪流域調(diào)度。

交通基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同則聚焦于環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，數(shù)字化傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以用于監(jiān)測(cè)交通基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)環(huán)境的影響，包括噪音、大氣質(zhì)量和水質(zhì)。結(jié)合GIS 數(shù)據(jù)建立數(shù)字化地圖和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于識(shí)別和保護(hù)重要的生態(tài)通道，以便野生動(dòng)物能夠安全地遷徙，減少因交通基礎(chǔ)設(shè)施而引起的生態(tài)障礙。

在能源基礎(chǔ)設(shè)施灰綠協(xié)同研究中，主要聚焦于生態(tài)流量監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)水庫(kù)、河流等水體的實(shí)時(shí)水位（或流量）以及水電站的實(shí)時(shí)下泄流量等數(shù)據(jù)，并將其與電站的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行深度分析。此舉不僅有助于滿足環(huán)境生態(tài)保護(hù)的需求，還能夠優(yōu)化電站的運(yùn)行，以滿足可持續(xù)發(fā)電和資源管理等方面的學(xué)術(shù)和實(shí)際要求。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 灰綠協(xié)同的概念與內(nèi)涵

綜合灰綠協(xié)同的相關(guān)研究方向和熱點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)其共同點(diǎn)均是在探討城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域中人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的統(tǒng)一。在生態(tài)價(jià)值方面，灰綠協(xié)同以可持續(xù)發(fā)展為核心，強(qiáng)調(diào)協(xié)同過(guò)程中的生態(tài)保護(hù)、環(huán)境治理、資源節(jié)約，維護(hù)人類生存與發(fā)展的基礎(chǔ)；在經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面，灰綠協(xié)同以循環(huán)經(jīng)濟(jì)為核心，強(qiáng)調(diào)協(xié)同過(guò)程中各要素的高效利用、科學(xué)配置、協(xié)調(diào)統(tǒng)一；在社會(huì)價(jià)值方面，灰綠協(xié)同以人與自然和諧共生為核心，強(qiáng)調(diào)協(xié)同過(guò)程中滿足人們更高質(zhì)量的健康、安全和精神文化需求。可以說(shuō)，灰綠協(xié)同實(shí)踐中所包含的人與自然環(huán)境和諧共處、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、城市良性循環(huán)的理念，完整體現(xiàn)了生態(tài)城市理論的核心價(jià)值觀。因此，本文提出灰綠協(xié)同的概念，即以生態(tài)城市理論為基礎(chǔ)，以城市良性循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展和人與自然和諧共生為原則，通過(guò)灰色與綠色基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同作用，形成城市生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)更高質(zhì)量綜合效益的城市生命支持基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。

以生態(tài)城市為理論基礎(chǔ)，灰綠協(xié)同的內(nèi)涵體現(xiàn)為以下4 個(gè)方面。

（1）安全韌性：灰綠協(xié)同下的城市安全既包括維護(hù)生活生產(chǎn)的傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的安全，也包括維護(hù)生態(tài)環(huán)境健康的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施安全。兩者相互支撐、互為補(bǔ)充，在應(yīng)對(duì)極端自然與人為災(zāi)害時(shí)維護(hù)城市安全，并體現(xiàn)出耐受、適應(yīng)和快速恢復(fù)的韌性特征。

（2）復(fù)合高效：灰綠協(xié)同強(qiáng)調(diào)灰色與綠色基礎(chǔ)設(shè)施在功能屬性、空間組織、運(yùn)作過(guò)程方面的復(fù)合，疊加灰色基礎(chǔ)設(shè)施的功能效應(yīng)與綠色基礎(chǔ)設(shè)施的生態(tài)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源與能耗基礎(chǔ)上的整體功能增強(qiáng)與效益增加。

（3）綠色低碳：灰綠協(xié)同強(qiáng)調(diào)灰色與綠色基礎(chǔ)設(shè)施在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、施工、運(yùn)維的全生命周期內(nèi)運(yùn)用綠色低碳的技術(shù)方法，通過(guò)節(jié)能、降碳、減污、擴(kuò)綠實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展并最大化發(fā)揮灰綠協(xié)同的生態(tài)價(jià)值。

（4）品質(zhì)服務(wù)：灰綠協(xié)同在滿足城市安全、健康、綠色、發(fā)展基礎(chǔ)上，更要體現(xiàn)灰綠協(xié)同背后的文化價(jià)值、美學(xué)價(jià)值、休閑價(jià)值，并積極借助數(shù)字化賦能，為人們提供更高品質(zhì)的城市服務(wù)。

3.2 灰綠協(xié)同的特征

灰綠協(xié)同理論主要呈現(xiàn)出以下四點(diǎn)特征。

（1）系統(tǒng)性：雖然城市不同基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)之間有明確的專業(yè)分工，如灰色基礎(chǔ)設(shè)施主要負(fù)責(zé)城市的功能性需求，而綠色基礎(chǔ)設(shè)施則主要關(guān)注生態(tài)和環(huán)境方面的需求，但灰綠協(xié)同將其作為一個(gè)整體，在功能屬性、空間組織、運(yùn)作過(guò)程中彼此協(xié)調(diào)，并在外部影響下能保持穩(wěn)定和平衡，形成一個(gè)更加綜合和可持續(xù)的城市生命支持系統(tǒng)，因此不能將其割裂。

（2）動(dòng)態(tài)性：由于人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)自然認(rèn)知能力的提升，灰色與綠色基礎(chǔ)設(shè)施的形式、功能、協(xié)作方式都會(huì)發(fā)生變化，比如新型灰色基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新、綠色基礎(chǔ)設(shè)施潛在價(jià)值的發(fā)現(xiàn)、灰綠協(xié)同方法的更新迭代、灰綠協(xié)同工程技術(shù)的改進(jìn)等，因此，灰綠協(xié)同理論的發(fā)展也是動(dòng)態(tài)演化的。

（3）復(fù)雜性：灰綠協(xié)同支持生態(tài)城市建設(shè)，而城市核心要素人的復(fù)雜性，決定了目標(biāo)與體系構(gòu)成的復(fù)雜性。同時(shí)灰綠協(xié)同涉及不同類型基礎(chǔ)設(shè)施，其協(xié)同方向不僅涉及總體的系統(tǒng)協(xié)同，也包括功能協(xié)同、空間協(xié)同、工藝協(xié)同、運(yùn)維協(xié)同、數(shù)字化協(xié)同等分支領(lǐng)域的協(xié)同，體現(xiàn)了協(xié)同過(guò)程的復(fù)雜性。

（4）層次性：灰綠協(xié)同因研究范疇不同其研究重點(diǎn)也有所不同，體現(xiàn)出區(qū)域、城鎮(zhèn)和項(xiàng)目三個(gè)不同層次。區(qū)域尺度上灰綠協(xié)同重點(diǎn)是通過(guò)合理布局灰綠基礎(chǔ)設(shè)施，協(xié)調(diào)分配資源能源等要素、協(xié)同風(fēng)險(xiǎn)防范與生態(tài)環(huán)境治理、協(xié)作產(chǎn)生最大綜合效益，促進(jìn)三生協(xié)調(diào)發(fā)展。城鎮(zhèn)尺度上灰綠協(xié)同重點(diǎn)是協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)和運(yùn)作模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成最優(yōu)。項(xiàng)目尺度上灰綠協(xié)同重點(diǎn)是探索項(xiàng)目全生命周期中的灰綠協(xié)同，實(shí)現(xiàn)相關(guān)模式與技術(shù)的融合。

3.3 灰綠協(xié)同的理論框架

基于上述研究，本文提出灰綠協(xié)同的理論框架，旨在促進(jìn)宏觀、中觀和微觀不同層面的研究和實(shí)踐，以更全面地理解和應(yīng)對(duì)生態(tài)城市發(fā)展中的多樣挑戰(zhàn)，如圖1 所示。

圖1 灰綠協(xié)同研究綜述

3.4 灰綠協(xié)同研究的挑戰(zhàn)

結(jié)合當(dāng)前不同領(lǐng)域灰綠協(xié)同的實(shí)踐研究，以及本文提出的灰綠協(xié)同理論框架，筆者認(rèn)為仍存在著一些亟待面對(duì)的問(wèn)題。

（1）灰綠協(xié)同研究主要集中在涉水基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，在交通、能源領(lǐng)域及相關(guān)數(shù)字化灰綠協(xié)同方面的研究相對(duì)匱乏，特別是與自然進(jìn)行密切物質(zhì)能量循環(huán)的環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)方面幾乎沒(méi)有相關(guān)研究。

（2）盡管全球范圍內(nèi)存在大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和可供借鑒的成功案例，但是往往忽視了在規(guī)劃協(xié)調(diào)、戰(zhàn)略決策方面的協(xié)同，灰綠協(xié)同尚未在頂層設(shè)計(jì)中發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。

（3）目前的灰綠協(xié)同研究主要局限在市政各專業(yè)體系內(nèi)，主要關(guān)注系統(tǒng)自組織、新技術(shù)與技術(shù)集成、施工管理三方面的綠色化，缺乏跨專業(yè)間有關(guān)灰綠設(shè)施布局的協(xié)同統(tǒng)籌，多元協(xié)同發(fā)展的思維也不夠成熟，全局性思考不足。

（4）在效益評(píng)價(jià)體系方面，目前的研究主要集中在項(xiàng)目?jī)?nèi)部效益，對(duì)于項(xiàng)目外部衍生效益評(píng)價(jià)不足，往往導(dǎo)致個(gè)體最優(yōu)而非城市整體最優(yōu)。

4 展 望

結(jié)合未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，本文提出了關(guān)于灰綠協(xié)同應(yīng)用發(fā)展4 個(gè)方面的展望。

（1）從協(xié)同方向看，應(yīng)逐步將焦點(diǎn)從工程領(lǐng)域的灰綠結(jié)合轉(zhuǎn)向更高層次的規(guī)劃領(lǐng)域的灰綠統(tǒng)籌。開展灰綠協(xié)同的城市生命支持基礎(chǔ)設(shè)施綜合規(guī)劃和相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃，以指導(dǎo)不同層級(jí)的國(guó)土空間規(guī)劃。

（2）從協(xié)同技術(shù)看，應(yīng)該從單一專業(yè)領(lǐng)域的灰綠結(jié)合發(fā)展為跨學(xué)科的多維灰綠共生。這需要摒棄當(dāng)前各領(lǐng)域孤立研究的模式，結(jié)合生態(tài)環(huán)境導(dǎo)向的開發(fā)模式（EOD）和區(qū)域綜合開發(fā)的契機(jī)，打通專業(yè)壁壘，實(shí)現(xiàn)整合布局。

（3）從協(xié)同評(píng)價(jià)看，應(yīng)該從項(xiàng)目?jī)?nèi)部效益評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向內(nèi)外部綜合效益評(píng)價(jià)。綜合考慮灰綠協(xié)同與城市的發(fā)展階段、生態(tài)環(huán)境特色、功能空間特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征間的關(guān)系，以及對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的促進(jìn)作用，并采用適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的效益計(jì)算方法來(lái)綜合比較不同方案。

（4）從協(xié)同智能化看，灰綠協(xié)同將迎來(lái)數(shù)字化整合和優(yōu)化的浪潮，要充分發(fā)揮人工智能在基礎(chǔ)設(shè)施的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、反饋、聯(lián)動(dòng)、決策、評(píng)估方面的能力，形成灰綠協(xié)同的城市數(shù)字化模型，引導(dǎo)相關(guān)策略制定更加精準(zhǔn)和智能。

盡管目前灰綠協(xié)同的理論與實(shí)踐尚未形成完整體系，但明確無(wú)疑的是，灰綠協(xié)同領(lǐng)域正普遍開展著多要素的跨尺度研究，謀求建立生態(tài)過(guò)程與基礎(chǔ)設(shè)施之間的“雙贏”與“共存”，相關(guān)的研究視野和范疇正不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)性思維以及新技術(shù)的探索也普遍展開，未來(lái)的灰綠協(xié)同研究將成為生態(tài)城市美好愿景的重要支撐。