弹性城市视角下的《纽约绿色基础设施规划》剖析

◎ 纪莎莎

未来30年，城市将吸收全球几乎所有预计的人口增长。到2050年，城市人口将比现在多20亿，这主要是由于城市会为居民带来更好的教育、就业机会，并提供更好的各类保障服务[1]。中国目前正处在城镇化高速发展时期，城市扩张和以汽车为中心的低效交通系统造成了交通拥堵、污染和安全隐患，地面硬化和绿化缺失带来了新的环境风险，如洪水、城市内涝、城市水体污染等。为了寻求可持续、多用途的解决方案，弹性概念被提出，并快速拓展应用到多个研究领域，如气候变化与弹性城市、城市灾害规划管理和恢复、城市水资源管理与适应、城市规划与设计中的弹性思维等[2,3]。

纽约市是世界上最大的滨水城市之一，拥有长达96.6千米的滨水岸线。然而，由于飓风、强降雨、热带风暴甚至极端高位潮水带来的水安全和水环境问题，使其变得具有一定的脆弱性，如拥有7.15万栋建筑和40万居民居住的洪泛区每年有1%的可能性会被淹没，以及降雨引发的地表径流污染和合流制溢流问题等。纽约市环保局推出的《纽约绿色基础设施规划》是针对城市排水系统的专项规划，传统减少溢流污染的方法都以建造大型基础设施为主，但这种建造价格非常昂贵，绿色基础设施计划提供了一种改进水质的替代方法，它集成了绿色基础设施以及小型灰色设施，多管齐下，通过模块化和适应性的方法，以较低的成本提供广泛、即时效益[4]。

本文从弹性城市视角出发，对纽约绿色基础设施计划进行分析，探索该计划弹性策略的应用，为指导我国海绵城市弹性规划设计提供引导性思路。

一、弹性城市与绿色基础设施

（一）弹性城市

弹性城市(Resilience City)被认为是一种新的规划理论，其最早由加拿大知名生态学家Holling于1973年提出。他指出，弹性是指系统能够较快恢复到原有状态，并且保持系统结构和功能的能力[4]。国外弹性理论研究主要包括生态弹性、工程弹性、经济弹性和社会弹性等四个领域。弹性城市的建设目的是根据城市内、外部环境，构建叠加有可能对城市造成压力或冲击的因素，模拟可能造成的灾害，从而调整或优化城市建设策略及发展动力，提高城市的承压、恢复及适应能力[5]。

（二）绿色基础设施

广义的绿色基础设施为“具有自然生态系统功能的、能够维持空气与水环境质量，并能够为人类和野生动物提供多种利益的自然区域和其他开放空间的集合体”。狭义的定义更突出强调其雨洪控制利用和水文调节功能，是广义绿色基础设施在城市雨水控制利用专业领域的具体体现。主要包括生物滞留池（雨水花园）、渗透铺装、绿色屋顶、蓄水池等。由此可见，不论是宏观尺度的自然区域和开放空间集合体，还是微观尺度的源头生态雨水设施，均对维持区域水文生态平衡和调蓄雨洪发挥着重要作用[6]。

绿色基础设施带来的最直接效益包括削减雨洪峰值、减少雨水径流量、控制雨水径流污染、降低合流制管网系统的溢流量及溢流频率。除此之外，绿色基础设施还可以产生一系列的经济效益和社会效益，包括促使区域土地增值、降低传统（灰色）基础设施的投资和运行费用、降低能源消耗、提高绿化率、增加绿色空间、净化空气、降低城市热岛效应的影响、为市民提供舒适的居住及娱乐场所、提升城市固碳能力等。这些优势都是通过传统方式对基础设施进行改造所无法比拟的，并有效增加了城市在雨洪、水体污染等方面的承载能力[7,8]。

二、《纽约市绿色基础设施计划》概述

PlaNYC的出台将纽约市的“可持续化”发展上升至前所未有的战略高度，面对巨大的经济挑战和日益稀缺的资源，灰色投资（如建设大型地下调蓄设施等）成本大幅上涨。鉴于此，纽约市推出《纽约市绿色基础设施计划》[9]，以更低的成本吸收径流、改善水质、减轻洪涝风险，以获得可持续性效益。此计划主要包含建造高性价比灰色基础设施、优化现有废水系统、降低居民用水量、通过绿色基础设施控制10%不透水面径流以及让利益相关者参与管理（如图1所示）。

图1 《纽约市绿色基础设施计划》实施内容

三、弹性策略的应用

（一）生态弹性

人类社会和经济活动都有赖于生态系统所提供的自然资源，同时需要生态系统吸收各种排放物和废弃物，并在气候调节、灾害控制、降低碳排放等方面发挥持续作用，因此生态弹性将最终体现在生态系统与城市系统的相互作用下[10-12]。美国环境保护署指出：绿色基础设施的使用是“对各种环境问题的有效回应，具备成本效益和可持续性，可产生多种理想的环境转化”。这些理想的环境转化主要体现在以下几个方面：

1.改善水质，提升环境质量

纽约市为了尽可能达到《清洁水法》所要求的水质标准，将控制焦点集中在减少污水处理厂的氮排放以及将合流制系统的溢流污染量（以下简称CSO）降低到不致影响水质的水平。如图2所示，环保部预测2030年纽约市CSO量为30bgy（亿加仑），实施此计划后，年CSO量降至17.9bgy，其中建设高性价比灰色基础设施以及降低用户用水量两项措施效益明显，分别可削减溢流量8.27bgy以及1.70bgy，占总削减量的82%。

改善水质可以保障纽约港大部分区域（116平方英里水域）全年都能安全地进行娱乐活动，为公众提供有意义的滨水体验，还有一部分区域（29.4平方英里水域）可用于钓鱼和划船。

2.涵养生态，增强城市安全

图2 采用绿色基础设施规划后纽约市2030年产生CSO预测值

城镇化带来的直接后果包括：生态系统被割裂，导致水生态系统碎片化；城市河道黑臭、溢流污染严重；极端降雨天气下极易发生内涝，威胁城市居民的生命财产安全。在“大概率小降雨”情境中，可以依靠植草沟、雨水花园、透水铺装、下沉式绿地等设施的渗透功能，有效缓解不透水路面造成的雨水径流，并依靠其过滤功能实现雨水净化，为雨水再利用提供了可能。在“小概率大降雨”情境中，可以依靠滞留池、雨水湿地、蓄水池、调节塘等设施的蓄、滞功能达到削峰、错峰、调蓄的目的，为排水防涝提供一定的蓄水空间，在缓解内涝压力的同时，增强防灾减灾能力。图3为纽约高密度住房绿色基础设施改造试点，其通过多种改造形式，完成绿色基础设施部署，在达到控制10%不透水面径流目的的同时还可提升雨水利用率，降低内涝风险。

3.覆盖绿植，提高城市可持续性效益

绿色基础设施还可以提升雨水的蒸腾、蒸发效果，减少城市热岛效应。环保部利用《纽约市森林资源分析（MFRA）》估算植被所覆盖的绿色基础设施所带来的环境效益，预测纽约市采用一半绿化屋顶（7698英亩）时（如图4所示），可以降低0.8华氏度的环境温度。除此之外，绿色基础设施可以减少加热和冷却所需的能源，根据MFRA数据，纽约市街道种植的植物具有气候补偿效应，每年可减少11.3吨二氧化碳，并清除129吨臭氧、63吨颗粒物。除此之外，纽约市的蓝带项目利用生态系统来管理雨水，在较小范围内，街道树和绿色屋顶可以为各种鸟类、蝴蝶、蜜蜂和其他昆虫提供用于筑巢、迁徙和觅食的栖息地。

图3 纽约高密度住房绿色基础设施改造试点

图4 纽约市采用的绿色屋顶

（二）工程弹性

工程弹性强调系统的效率、稳定性和可预见性，关注系统在均衡状态的稳定，恢复速度以及对干扰的容忍度[13]。技术的进步正在增加开发弹性城市的机会，遥感技术的改进使收集有关维持城市运转的系统的详细地理空间和其他类型的数据成为可能[14]，这些数据可以成为改善城市功能和规划的强大资产。环保部通过分析原始卫星图像，结合基于财政部、城市规划部和屋宇署的建筑许可证、人口和地理空间数据，将合流制区域按流域划分为13个区域，并确定不同用地类型面积（如表1所示），在此基础上，分析不同用地的绿色基础设施建设潜在策略和技术（如表2所示）。通过评估每个流域的漏洞提出不同策略，此举可有效提高绿色基础设施效率，形成更具弹性的结构系统。

（三）社会弹性

弹性城市规划过程涉及多方面的利益相关者，需要整合土地利用、能源管理、生态系统服务、住房、交通、公共卫生等多个部门，彼此之间需要通力合作。对此，政府必须发挥其组织与协调能力，将不同利益相关者整合到规划过程中。随着雨水管理系统变得更加分散，促使利益相关者参与至关重要[15,16]。鉴于此，环保部与社区团体、环保团体和公众会面，描述该机构对《绿色基础设施计划》的愿景，并解释计划中的内容分析和建模假设，确定建设绿色基础设施的建设机会，制订维护绿色基础设施的管理方案。

从表2可以看出，《纽约绿色基础设施规划》由环保部作为具体实施方，根据不同用地性质与其他部门包括交通部、设计与建设部、公园与娱乐管理局、住房管理局、住房保障部、城市交通管理局、教育部展开有针对性的合作。纽约市的绿色基础设施工作组将通过为机构合作伙伴提供规划、设计和资金来加强合作，以便将雨水管理纳入其基本工程项目和标准设计，并规划长期的维护。

在《纽约绿色基础设施规划》中构建开放的对话机制、合作与责任机制、过程决策机制，确定规划预案，这就使得当不确定性出现时，以利益相关者的期望优先，以实现更加灵活和迅速地适应环境的变化。

表1 纽约市不同区域不同用地类型面积比例

表2 纽约不同用地类型的绿色基础设施策略和技术（全市范围内）

（四）适应性管理

适应性管理（Adaptive Management）是用来评估弹性城市规划及其实施的适应性策略和政策的主要手段[17]。《纽约绿色基础设施计划》是自适应管理的一个例子，一种将增量措施和反馈机制相匹配的迭代决策过程。连续几轮更优的决策，可以形成一种持续改进流程和行为方式。从环保部的角度来看，自适应管理是解决CSO必不可少的方法，因为需求、气候、降雨、人口、土地使用、劳动力成本、材料成本和技术具有不确定性。这一策略的核心是环保部能否通过模拟性能来支持方案规划，通过测量性能来评估管理阶段性目标和中期目标的达成情况，并通过监测水质来保证达到最终目的。这样的管理确保《纽约绿色基础设施计划》对外部干扰具有一定的相应能力，从而可以有效规避风险，并可在持续改进过程中处理潜在的或现实的负面效应。

四、小结

在弹性城市研究中，多将重点放在城市如何应对各种自然和人为灾难这样的突发事件上，而对城市自身发展状态的运行模式带来的缓慢变化关注较少。适应与生态、气候有关的变化并为适应其变化进行设计，将是未来几十年维持城市及其人口的关键。纽约市绿色基础设施规划与建设试图采用更为贴近自然的手段和措施针对生态、气候这样的慢变量进行正向加强，从而缓解城市内涝风险、增强水资源收集利用、改变城市生态脆弱性、缓解热岛效应、减少能源消耗以及碳排放。所有这些有益尝试都将为建设更高效、更健康、更有弹性的城市做出重大贡献。除此之外，本文还指出绿色基础设施建设仅是该规划的一部分，而高性价比灰色基础设施的建设、现有系统的优化以及用水量控制对于减少CSO的巨大贡献，从一定程度上改变了我国海绵城市建设的固有观念，并提供了一系列可实施的具体措施。