綠色基礎設施為先導的城市空間建構模式研究*

孫遠赫 胡 紋 劉蔚丹

0 引言

經(jīng)濟全球化背景下奉行資本邏輯的城市化過程耗費了大量的自然資源，高強度的土地開發(fā)加劇了“城市人[1]”與自然空間的矛盾關系，導致自然資源成為驅(qū)使產(chǎn)品溢價的稀缺品。自然資源是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，也是支撐城市化進程的生態(tài)本底，因此，注重人本需求的生態(tài)文明建設成為我國城市發(fā)展的必由之路。

綠色基礎設施的理論與實踐研究是當前學界關注的重要議題。綠色基礎設施（green infrastructure，簡稱GI）是一個由水系、綠道、公園、濕地、森林、鄉(xiāng)土植被等自然區(qū)域和開敞空間共同構成且相互連接的生態(tài)網(wǎng)絡。宏觀層面上，GI是國家自然生命支持系統(tǒng)；中觀層面上，GI是基礎設施化的城鄉(xiāng)綠色空間；微觀和技術層面上，GI是綠色化的市政工程基礎設施，以綠色技術為手段對場地進行人居環(huán)境綜合設計[2]。GI首先確定了保護自然資源的優(yōu)先地位，并引導和搭建一個空間增長、土地開發(fā)和資源保護的彈性框架，是一個具備先導性和生態(tài)性的開發(fā)框架?！拔餮艌D綠色未來研討會”上將城市綠色基礎設施結構組成劃分為五大網(wǎng)絡系統(tǒng)：開放空間、低影響交通、水系統(tǒng)、生物棲息地、新陳代謝的能源系統(tǒng)。五大網(wǎng)絡系統(tǒng)相互交織作為空間建構的生態(tài)支撐體系，體系內(nèi)部結構連通，各類生態(tài)要素按照不同的層級整合，匯總連接到城市外部的自然系統(tǒng)，將綠色空間串聯(lián)成為一個整體[3]。

關于綠色基礎設施研究主要集中在應對氣候變化、保護土壤和生物多樣性、提升雨洪調(diào)節(jié)能力、修復城市破碎的生態(tài)系統(tǒng)和促進自然環(huán)境資源的保護與利用等方面。美國、英國、德國等西方國家在該領域的研究較早，馬里蘭模式和西雅圖模式等實踐都有諸多經(jīng)驗值得借鑒[3-6]。近年來，國內(nèi)基于綠色基礎設施理論，針對城市空間增長[7]、收縮城市[8]、高密度城市[9]等城市設計相關的研究也日益增多。

本文探討以綠色基礎設施為先導的城市空間建構模式從原則上強調(diào)適應性的生態(tài)保護與利用，將生態(tài)優(yōu)先的思維融入城市規(guī)劃與設計的全過程，把綠色基礎設施作為城市空間系統(tǒng)的生態(tài)支撐進行系統(tǒng)化的有機建構，以期為城市空間未來的發(fā)展留足彈性、提升韌性。

1 城市空間模型的轉(zhuǎn)向：從工業(yè)文明到生態(tài)文明

1.1 以灰色基礎設施為支撐的三種空間模型

工業(yè)文明下的城市化進程中，以資本市場為主導的開發(fā)模式導致自然資源作為稀缺的城市公共資源呈現(xiàn)出被“私有化”的趨勢，進一步引發(fā)了城市空間極化現(xiàn)象，使得城市社會關系趨于封閉和冷漠。工業(yè)文明在推動人類社會進步的同時，是否也帶來一系列全球性生態(tài)危機？

在資本擴張的影響下，由于過度追求高效率的土地開發(fā)，必須依賴于灰色基礎設施（市政類）作為支撐的城市空間發(fā)展模式。在不同的設計導向下，呈現(xiàn)出各種差異化的空間模型，比如，從城市交通合理布局的角度出發(fā)、以適應地產(chǎn)開發(fā)為目的和以“中心地理論”為依據(jù)（表1）。

第一種從城市交通布局的角度出發(fā)建構的空間模型，為了適應城市機動交通的發(fā)展，利用相互連通的道路所形成的交通網(wǎng)絡作為支撐，組織一個個“鄰里單元”。然而，隨著城市規(guī)模的增大，城市中心區(qū)的交通壓力也會增大。

第二種是以適應地產(chǎn)開發(fā)為目的所建構的空間模型，充分考慮到標準化、彈性化和公平性，便于建設區(qū)內(nèi)的土地劃撥、出讓，也便于灰色基礎設施的實施與管理。但是，過度人工化的空間結構容易破壞城市歷史文脈和自然形態(tài)，造成千城一面的困局。

第三種是以“中心地理論”為依據(jù)的空間模型，作為理想狀態(tài)下的城市等級體系，克里斯塔勒的六邊形層級結構是市場自由調(diào)配的結果，卻忽略了“城市人”對生態(tài)文明的更高追求。

1.2 以綠色基礎設施為支撐的空間模型

在“環(huán)境庫茲涅茨曲線”拐點之后，城市環(huán)境污染程度將隨著人均收入水平的提高而逐漸得到改善，揭示了環(huán)境質(zhì)量與收入的倒U型關系，這就意味著高度城市化會激發(fā)“城市人”對城市綠色空間的偏好，人與自然的關系從零和博弈轉(zhuǎn)向正和博弈。

城市空間建構模式從“改造自然”向“結合自然”轉(zhuǎn)型的實質(zhì)是從工業(yè)文明轉(zhuǎn)向生態(tài)文明[10]。為實現(xiàn)“社會—生態(tài)系統(tǒng)”的正常運行，促進城市空間增長與生態(tài)服務功能相適應，建構以綠色基礎設施為支撐的空間模型（圖1），有別于以灰色基礎設施為支撐的空間模型之處在于，該模型的特點是不僅考慮經(jīng)濟效益和空間效率，而是考慮經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的綜合效益，空間表達上強調(diào)“藍綠”系統(tǒng)與道路系統(tǒng)的有機疊合。

2 綠色基礎設施作為城市空間系統(tǒng)的生態(tài)支撐

麥克哈格認為城市包含“兩種系統(tǒng)”：一種是按照自然的演進過程保護的開放空間系統(tǒng)，一種是城市空間發(fā)展系統(tǒng)[12]，倘若將兩種系統(tǒng)有機整合到一起，就能營造一個人與自然和諧共生的城市人居環(huán)境。GI是由內(nèi)部連接的自然區(qū)域和開放空間網(wǎng)絡組構而成，作為銜接媒介[13]，GI能作為“兩種系統(tǒng)”同步發(fā)展的生態(tài)支撐，是基于綠色基礎設施規(guī)劃與城市設計之間相互關聯(lián)的空間特性，主要體現(xiàn)為結構的連通性和多尺度的適應性（圖2）。多尺度適應是綠色基礎設施結構連通的基礎，結構連通是多尺度適應的根本目的。

表1 以灰色基礎設施為支撐的三種空間模型[11]Tab.1 three spatial structure models supported by grey infrastructure

2.1 結構的連通性

GI是一個由“中心控制點—連接通道—場地”構成的綠色空間網(wǎng)絡系統(tǒng)[14]，空間上呈現(xiàn)類似于景觀生態(tài)學上“基質(zhì)—廊道—斑塊”的空間結構，構成由不同層級的GI廊道系統(tǒng)、GI基質(zhì)系統(tǒng)、GI斑塊系統(tǒng)和生態(tài)技術工程要素系統(tǒng)組合的綠色空間規(guī)劃體系[15]。而城市設計的目的是以各構成要素間的關系為基礎來完善整體結構，結構體現(xiàn)為要素的組合，而要素通過結構形成系統(tǒng)，類似于中世紀城鎮(zhèn)的空間組織形式就具有良好的滲透性（圖3）。因此，以連通性的綠色空間結構作為城市公共空間組織的“基準線”，能夠賦予其“柔質(zhì)空間[16]”的特性，易于塑造整體有機的城市形態(tài)。

2.2 多尺度的適應性

GI是基于多種尺度下的規(guī)劃設計與實施，包含了區(qū)域、城市、地段和場地四種空間尺度[17]。在區(qū)域尺度主要涉及到城鄉(xiāng)系統(tǒng)與自然系統(tǒng)的銜接；城市尺度是以綠色空間網(wǎng)絡系統(tǒng)作為建設主體；地段尺度是在城市尺度的基礎上，按照空間格局的特性來劃分；場地尺度是各類建設項目的實施層面。城市設計貫穿于國土空間規(guī)劃全過程，針對總體規(guī)劃的跨區(qū)域?qū)用?、市縣域?qū)用婧椭行某菂^(qū)層面；詳細規(guī)劃的城市一般片區(qū)、重點控制區(qū)和鄉(xiāng)村地區(qū)；專項規(guī)劃的特殊地域類和特定領域類的設計內(nèi)容提供不同空間尺度的技術支撐[18]?？鐓^(qū)域的空間特性使得GI可以作為多系統(tǒng)整合的手段，組織多尺度的綠色體系[19]，因此，GI規(guī)劃能夠適應不同層級（總體和地段）、不同類型（開發(fā)型和更新型）的城市設計項目。

3 以綠色基礎設施為先導的空間建構方法

自然要素系統(tǒng)記錄了城市空間的環(huán)境條件和自然過程，構筑并支撐了城市的整體生態(tài)環(huán)境[20]。從我國古代城市的營建就非常注重自然的導向作用，強調(diào)“因勢賦形”的建構方法，“因勢”就是分析自然，“賦形”則是結合自然，“勢”在前，而“形”在后[21]，比如“回瀾”和“踞山”分別通過串聯(lián)河流脈絡和山城一體的構建模式，將自然中“河流”和“山體”的形態(tài)要素作為整體空間秩序的立意基礎。綠色基礎設施從自然要素系統(tǒng)中衍生而來，并作為生態(tài)支撐能夠契合城市空間系統(tǒng)的發(fā)展次序。

圖1 以綠色基礎設施為支撐的空間模型Fig.1 spatial structure model supported by green infrastructure

圖2 綠色基礎設施規(guī)劃與城市設計相互關聯(lián)的空間特性Fig.2 spatial characteristics of GI planning and urban design

圖3 綠色基礎設施示意圖和比利時的馬林城Fig.3 schematic diagram of Green Infrastructure and Mechelen of Belgium

3.1 系統(tǒng)化的建構方法

系統(tǒng)化的建構方法通過基本結構衍生、連接系統(tǒng)為秩序單位，強調(diào)城市空間系統(tǒng)的有機建構。建構過程分為三個步驟：第一，“脊柱”架構— —綠色基礎設施規(guī)劃作為“脊柱”；第二，“骨架”搭建— —灰色基礎設施規(guī)劃作為“骨架”；第三，“組織”填充— —地塊、建筑等作為“組織”（圖4）。

綠色基礎設施為先導的優(yōu)勢在于生態(tài)環(huán)境保護先行的發(fā)展理念，強調(diào)結構連通的綠色空間結構、更加緊湊集約的項目布局和高效的土地利用方法，為鼓勵綠色出行、低碳生活、營建高品質(zhì)人居環(huán)境打下基礎。

3.2 實證研究— —以重慶市釣魚嘴片區(qū)城市設計為例

重慶市釣魚嘴片區(qū)位于大渡口區(qū)東南部，北靠中梁山，三面緊鄰長江，總面積7.92 km2，濱水岸線總長10.26 km，是長江進入重慶主城區(qū)的第一個半島區(qū)域。作為重點地段城市設計，釣魚嘴片區(qū)內(nèi)部有較為完整的自然區(qū)域，為城市綠色空間網(wǎng)絡的發(fā)展提供了良好的生態(tài)本底。

3.2.1 “脊柱”架構— —綠色基礎設施規(guī)劃作為“脊柱”

3.2.1.1 核心自然要素的抽取與處理一、圖示化抽取

圖示化抽取需要梳理區(qū)域內(nèi)核心自然要素間的空間關系，比如山體、水系、保護林地和基本農(nóng)田等自然要素之間相互依附或離散的空間關系，提煉出自然要素之間的內(nèi)在聯(lián)系與地域特征。首先，提取釣魚嘴片區(qū)內(nèi)山地、谷地、林地和農(nóng)田的要素空間形態(tài)，抽取核心自然要素中的“山之形”與“綠之底”。

二、模式化處理

模式化演進是一個結構想象的過程，將GI抽象為不同的空間模型或過程模型[22]。對抽取出的核心自然要素群體進行模式化處理，在圖形表達上為自然要素空間肌理的圖底關系，能夠清晰地反映自然要素系統(tǒng)的空間組織邏輯。將釣魚嘴片區(qū)內(nèi)核心自然要素的空間形態(tài)疊合并置，進行模式化處理后，呈現(xiàn)出網(wǎng)狀滲透結合面狀拼貼的結構形態(tài)。

3.2.1.2 綠色空間網(wǎng)絡

綠色基礎設施規(guī)劃從自然環(huán)境延伸進城市建設區(qū)，與城市綠地系統(tǒng)銜接成一個整體（圖5）。依托于綠色基礎設施的綠色空間網(wǎng)絡是由均質(zhì)分布的點狀綠地、自由連通的綠道和面狀的城市公園所組成的城市綠地系統(tǒng)。綠色基礎設施的連通性結構通過層級滲透，在不同空間尺度上將河流、公園、雨水滯留街道等組織成一張“綠網(wǎng)”，為城市提供環(huán)境修復、雨洪管控、氣候調(diào)節(jié)、能耗節(jié)約等生態(tài)系統(tǒng)服務。由模式化處理后的自然要素結構與城市開敞空間結構共同構建一個綠色空間網(wǎng)絡，以最大限度保護自然環(huán)境為目的的有機生長模式是一種自我約束式的節(jié)地策略。綠色基礎設施規(guī)劃架構起了城市空間結構的“脊柱”部分，在空間形態(tài)上為功能組團劃定了邊界，在生態(tài)功能上起到“綠肺”“滯水”的作用。

3.2.2 “骨架”搭建— —灰色基礎設施規(guī)劃作為“骨架”

在架構好的“脊柱”上搭建多系統(tǒng)配合的“骨架”結構，要求灰色基礎設施規(guī)劃中的各個子系統(tǒng)在空間形態(tài)上與綠色基礎設施相互契合。參與配合的“骨架”結構包括了：城市功能結構、土地形態(tài)結構和道路結構，其中道路結構涵蓋了車行、步行等各類流線在內(nèi)的交通體系（圖6）。

3.2.2.1 城市功能結構的搭建

城市功能分區(qū)相互疊合、溶解的越緊密，越能發(fā)揮強大的空間聚合效應。綠色空間網(wǎng)絡“鑲嵌”在功能分區(qū)中，與公共空間緊密結合，作為促進功能混合的城市觸媒。釣魚嘴片區(qū)依托白居寺公園、濱江景觀帶、公園群等不同尺度的城市綠地搭建起一個中心區(qū)和三個居住片區(qū)，以及若干個公共活動區(qū)。

3.2.2.2 土地形態(tài)結構的搭建

在自然區(qū)域與開敞空間共同形成的“綠色”形態(tài)之上，搭建“灰色”形態(tài)，搭建過程中，應檢驗被劃分后的地塊能否滿足土地開發(fā)強度的要求。釣魚嘴片區(qū)由山體開敞空間、谷地開敞空間、濱江開敞空間、防護帶開敞空間等“指狀”結構與中心區(qū)平地上的“格網(wǎng)狀”結構共同搭建起城市土地形態(tài)結構。

3.2.2.3 道路系統(tǒng)結構的搭建

在功能結構、土地形態(tài)結構的基礎上搭建道路系統(tǒng)結構，在滿足交通順暢的同時，盡可能降低道路系統(tǒng)對自然環(huán)境的影響?？焖俾贰⒅鞲傻?、成渝鐵路和軌道交通保證了通達性，主要承擔過境交通壓力；城市主干道、次干道和支路串聯(lián)起各功能區(qū)，并與山體形態(tài)契合；慢行系統(tǒng)從自然空間延伸連接至城市道路系統(tǒng)形成整體。

圖4 綠色基礎設施為先導的空間建構方法Fig.4 spatial construction method of oriented by Green Infrastructure

圖5 綠色基礎設施作為“脊柱”，架構綠色空間網(wǎng)絡Fig.5 green infrastructure as the spine, constructing the green space network

3.2.3 “組織”填充— —地塊、建筑等作為“組織”

“組織”填充即是綠色空間網(wǎng)絡的優(yōu)化和完善過程，也是城市設計方案整體呈現(xiàn)的過程。內(nèi)容包括了地塊功能、建筑簇群等在綠色基礎設施理論引導下的填充和深化（圖7）。

3.2.3.1 地塊功能的填充

在搭建好的城市功能結構“骨架”上填充居住、生產(chǎn)、教育、商業(yè)等地塊功能，公共服務功能呈帶狀的分散式布局，依托綠色空間網(wǎng)絡在地段尺度布置綠道、綠園、藍道等，在場地尺度設計雨水花園、植被淺溝等低影響開發(fā)策略，以實現(xiàn)“綠網(wǎng)”的完整性和系統(tǒng)性。

3.2.3.2 建筑簇群的填充

集約節(jié)約用地，依據(jù)地塊開發(fā)強度填充建筑簇群：位于平地的中心區(qū)網(wǎng)格地塊上填充點式建筑，留足生態(tài)廊道；位于坡地的居住區(qū)環(huán)繞山頭填充圍合式建筑，建筑肌理成為山地的衍生形態(tài)。同時，充分應用生態(tài)技術設計屋頂綠化、可滲透鋪裝、綠色庭院等。

從“脊柱”架構到“骨架”搭建，再到“組織”填充，由此完成從“綠色基礎設施規(guī)劃作為脊柱架構”到“灰色基礎設施規(guī)劃作為骨架搭建”，再到“地塊、建筑等作為組織填充”的有機建構過程。釣魚嘴片區(qū)城市設計本質(zhì)上是對空間資源配置順序和空間結構生成邏輯的安排，從空間綠色發(fā)展的視角為城市新區(qū)和重點地段的開發(fā)建設積累實踐經(jīng)驗。

4 結語

作為城市開發(fā)的先行條件，基礎設施的建設承載著人口聚集和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重任，倘若在規(guī)劃伊始沒有考慮生態(tài)優(yōu)先，海綿城市和韌性城市等理念的落實也難以為繼。而傳統(tǒng)的灰色基礎設施規(guī)劃與綠地系統(tǒng)規(guī)劃是兩條并行的工作流程，分別承擔著不同的城市功能角色，相互間的功能復合性不強。因此，需要強調(diào)綠色基礎設施的先導作用，灰色基礎設施做多系統(tǒng)配合，搭建自然與人工同步共生的城市空間系統(tǒng)。這對舊區(qū)更新和新區(qū)開發(fā)都具啟示意義，在舊區(qū)更新中涉及到灰色基礎設施的工程生態(tài)化（雨洪系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、交通通訊系統(tǒng)等），在新區(qū)開發(fā)中體現(xiàn)在綠地系統(tǒng)規(guī)劃、綠道建設和避免生境破碎化的生態(tài)保護網(wǎng)絡建設，要充分運用綠色基礎設施多尺度的適應性優(yōu)勢，將生態(tài)網(wǎng)絡從宏觀一直滲透至微觀層面，以保障其結構的連通性。

圖6 灰色基礎設施作為“骨架”，搭建城市空間結構Fig.6 Grey Infrastructure as the skeleton, building the urban spatial structure

圖7 地塊、建筑等作為“組織”，填充空間功能與肌理Fig.7 the land, buildings, etc. as organization, filling the space function and texture

重慶釣魚嘴項目探討的是綠色基礎設施規(guī)劃在中觀尺度城市設計中的具體運用，探索一種兼具效率與彈性的空間發(fā)展模式。首先解析綠色空間要素的形態(tài)約束，然后會發(fā)出“灰、綠”協(xié)同共構的物資空間結構，以此奠定城綠融合的空間秩序?？傊?，在城市設計方法中貫徹綠色基礎設施的生態(tài)支撐作用是為了實現(xiàn)系統(tǒng)可控、整體有機、更具韌性的城市形態(tài)。

圖片來源：

圖1-2、4: 作者繪制

表1: 作者繪制（圖片來自孟建民. 城市中間結構形態(tài)研究[M]. 南京: 東南大學出版社,2015.）

圖3: 馬克·A·貝內(nèi)迪克特. 綠色基礎設施— —連接景觀與社區(qū)[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2010.

伊利爾·沙里寧. 城市：它的發(fā)展衰敗與未來[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社出版, 1986.圖5-7: 重慶市釣魚嘴片區(qū)城市設計項目組提供