绿色基础设施为先导的城市空间建构模式研究*

孙远赫 胡 纹 刘蔚丹

0 引言

经济全球化背景下奉行资本逻辑的城市化过程耗费了大量的自然资源，高强度的土地开发加剧了“城市人[1]”与自然空间的矛盾关系，导致自然资源成为驱使产品溢价的稀缺品。自然资源是人类生存和发展的物质基础，也是支撑城市化进程的生态本底，因此，注重人本需求的生态文明建设成为我国城市发展的必由之路。

绿色基础设施的理论与实践研究是当前学界关注的重要议题。绿色基础设施（green infrastructure，简称GI）是一个由水系、绿道、公园、湿地、森林、乡土植被等自然区域和开敞空间共同构成且相互连接的生态网络。宏观层面上，GI是国家自然生命支持系统；中观层面上，GI是基础设施化的城乡绿色空间；微观和技术层面上，GI是绿色化的市政工程基础设施，以绿色技术为手段对场地进行人居环境综合设计[2]。GI首先确定了保护自然资源的优先地位，并引导和搭建一个空间增长、土地开发和资源保护的弹性框架，是一个具备先导性和生态性的开发框架。“西雅图绿色未来研讨会”上将城市绿色基础设施结构组成划分为五大网络系统：开放空间、低影响交通、水系统、生物栖息地、新陈代谢的能源系统。五大网络系统相互交织作为空间建构的生态支撑体系，体系内部结构连通，各类生态要素按照不同的层级整合，汇总连接到城市外部的自然系统，将绿色空间串联成为一个整体[3]。

关于绿色基础设施研究主要集中在应对气候变化、保护土壤和生物多样性、提升雨洪调节能力、修复城市破碎的生态系统和促进自然环境资源的保护与利用等方面。美国、英国、德国等西方国家在该领域的研究较早，马里兰模式和西雅图模式等实践都有诸多经验值得借鉴[3-6]。近年来，国内基于绿色基础设施理论，针对城市空间增长[7]、收缩城市[8]、高密度城市[9]等城市设计相关的研究也日益增多。

本文探讨以绿色基础设施为先导的城市空间建构模式从原则上强调适应性的生态保护与利用，将生态优先的思维融入城市规划与设计的全过程，把绿色基础设施作为城市空间系统的生态支撑进行系统化的有机建构，以期为城市空间未来的发展留足弹性、提升韧性。

1 城市空间模型的转向：从工业文明到生态文明

1.1 以灰色基础设施为支撑的三种空间模型

工业文明下的城市化进程中，以资本市场为主导的开发模式导致自然资源作为稀缺的城市公共资源呈现出被“私有化”的趋势，进一步引发了城市空间极化现象，使得城市社会关系趋于封闭和冷漠。工业文明在推动人类社会进步的同时，是否也带来一系列全球性生态危机？

在资本扩张的影响下，由于过度追求高效率的土地开发，必须依赖于灰色基础设施（市政类）作为支撑的城市空间发展模式。在不同的设计导向下，呈现出各种差异化的空间模型，比如，从城市交通合理布局的角度出发、以适应地产开发为目的和以“中心地理论”为依据（表1）。

第一种从城市交通布局的角度出发建构的空间模型，为了适应城市机动交通的发展，利用相互连通的道路所形成的交通网络作为支撑，组织一个个“邻里单元”。然而，随着城市规模的增大，城市中心区的交通压力也会增大。

第二种是以适应地产开发为目的所建构的空间模型，充分考虑到标准化、弹性化和公平性，便于建设区内的土地划拨、出让，也便于灰色基础设施的实施与管理。但是，过度人工化的空间结构容易破坏城市历史文脉和自然形态，造成千城一面的困局。

第三种是以“中心地理论”为依据的空间模型，作为理想状态下的城市等级体系，克里斯塔勒的六边形层级结构是市场自由调配的结果，却忽略了“城市人”对生态文明的更高追求。

1.2 以绿色基础设施为支撑的空间模型

在“环境库兹涅茨曲线”拐点之后，城市环境污染程度将随着人均收入水平的提高而逐渐得到改善，揭示了环境质量与收入的倒U型关系，这就意味着高度城市化会激发“城市人”对城市绿色空间的偏好，人与自然的关系从零和博弈转向正和博弈。

城市空间建构模式从“改造自然”向“结合自然”转型的实质是从工业文明转向生态文明[10]。为实现“社会—生态系统”的正常运行，促进城市空间增长与生态服务功能相适应，建构以绿色基础设施为支撑的空间模型（图1），有别于以灰色基础设施为支撑的空间模型之处在于，该模型的特点是不仅考虑经济效益和空间效率，而是考虑经济、社会和生态环境可持续发展的综合效益，空间表达上强调“蓝绿”系统与道路系统的有机叠合。

2 绿色基础设施作为城市空间系统的生态支撑

麦克哈格认为城市包含“两种系统”：一种是按照自然的演进过程保护的开放空间系统，一种是城市空间发展系统[12]，倘若将两种系统有机整合到一起，就能营造一个人与自然和谐共生的城市人居环境。GI是由内部连接的自然区域和开放空间网络组构而成，作为衔接媒介[13]，GI能作为“两种系统”同步发展的生态支撑，是基于绿色基础设施规划与城市设计之间相互关联的空间特性，主要体现为结构的连通性和多尺度的适应性（图2）。多尺度适应是绿色基础设施结构连通的基础，结构连通是多尺度适应的根本目的。

表1 以灰色基础设施为支撑的三种空间模型[11]Tab.1 three spatial structure models supported by grey infrastructure

2.1 结构的连通性

GI是一个由“中心控制点—连接通道—场地”构成的绿色空间网络系统[14]，空间上呈现类似于景观生态学上“基质—廊道—斑块”的空间结构，构成由不同层级的GI廊道系统、GI基质系统、GI斑块系统和生态技术工程要素系统组合的绿色空间规划体系[15]。而城市设计的目的是以各构成要素间的关系为基础来完善整体结构，结构体现为要素的组合，而要素通过结构形成系统，类似于中世纪城镇的空间组织形式就具有良好的渗透性（图3）。因此，以连通性的绿色空间结构作为城市公共空间组织的“基准线”，能够赋予其“柔质空间[16]”的特性，易于塑造整体有机的城市形态。

2.2 多尺度的适应性

GI是基于多种尺度下的规划设计与实施，包含了区域、城市、地段和场地四种空间尺度[17]。在区域尺度主要涉及到城乡系统与自然系统的衔接；城市尺度是以绿色空间网络系统作为建设主体；地段尺度是在城市尺度的基础上，按照空间格局的特性来划分；场地尺度是各类建设项目的实施层面。城市设计贯穿于国土空间规划全过程，针对总体规划的跨区域层面、市县域层面和中心城区层面；详细规划的城市一般片区、重点控制区和乡村地区；专项规划的特殊地域类和特定领域类的设计内容提供不同空间尺度的技术支撑[18]。跨区域的空间特性使得GI可以作为多系统整合的手段，组织多尺度的绿色体系[19]，因此，GI规划能够适应不同层级（总体和地段）、不同类型（开发型和更新型）的城市设计项目。

3 以绿色基础设施为先导的空间建构方法

自然要素系统记录了城市空间的环境条件和自然过程，构筑并支撑了城市的整体生态环境[20]。从我国古代城市的营建就非常注重自然的导向作用，强调“因势赋形”的建构方法，“因势”就是分析自然，“赋形”则是结合自然，“势”在前，而“形”在后[21]，比如“回澜”和“踞山”分别通过串联河流脉络和山城一体的构建模式，将自然中“河流”和“山体”的形态要素作为整体空间秩序的立意基础。绿色基础设施从自然要素系统中衍生而来，并作为生态支撑能够契合城市空间系统的发展次序。

图1 以绿色基础设施为支撑的空间模型Fig.1 spatial structure model supported by green infrastructure

图2 绿色基础设施规划与城市设计相互关联的空间特性Fig.2 spatial characteristics of GI planning and urban design

图3 绿色基础设施示意图和比利时的马林城Fig.3 schematic diagram of Green Infrastructure and Mechelen of Belgium

3.1 系统化的建构方法

系统化的建构方法通过基本结构衍生、连接系统为秩序单位，强调城市空间系统的有机建构。建构过程分为三个步骤：第一，“脊柱”架构— —绿色基础设施规划作为“脊柱”；第二，“骨架”搭建— —灰色基础设施规划作为“骨架”；第三，“组织”填充— —地块、建筑等作为“组织”（图4）。

绿色基础设施为先导的优势在于生态环境保护先行的发展理念，强调结构连通的绿色空间结构、更加紧凑集约的项目布局和高效的土地利用方法，为鼓励绿色出行、低碳生活、营建高品质人居环境打下基础。

3.2 实证研究— —以重庆市钓鱼嘴片区城市设计为例

重庆市钓鱼嘴片区位于大渡口区东南部，北靠中梁山，三面紧邻长江，总面积7.92 km2，滨水岸线总长10.26 km，是长江进入重庆主城区的第一个半岛区域。作为重点地段城市设计，钓鱼嘴片区内部有较为完整的自然区域，为城市绿色空间网络的发展提供了良好的生态本底。

3.2.1 “脊柱”架构— —绿色基础设施规划作为“脊柱”

3.2.1.1 核心自然要素的抽取与处理一、图示化抽取

图示化抽取需要梳理区域内核心自然要素间的空间关系，比如山体、水系、保护林地和基本农田等自然要素之间相互依附或离散的空间关系，提炼出自然要素之间的内在联系与地域特征。首先，提取钓鱼嘴片区内山地、谷地、林地和农田的要素空间形态，抽取核心自然要素中的“山之形”与“绿之底”。

二、模式化处理

模式化演进是一个结构想象的过程，将GI抽象为不同的空间模型或过程模型[22]。对抽取出的核心自然要素群体进行模式化处理，在图形表达上为自然要素空间肌理的图底关系，能够清晰地反映自然要素系统的空间组织逻辑。将钓鱼嘴片区内核心自然要素的空间形态叠合并置，进行模式化处理后，呈现出网状渗透结合面状拼贴的结构形态。

3.2.1.2 绿色空间网络

绿色基础设施规划从自然环境延伸进城市建设区，与城市绿地系统衔接成一个整体（图5）。依托于绿色基础设施的绿色空间网络是由均质分布的点状绿地、自由连通的绿道和面状的城市公园所组成的城市绿地系统。绿色基础设施的连通性结构通过层级渗透，在不同空间尺度上将河流、公园、雨水滞留街道等组织成一张“绿网”，为城市提供环境修复、雨洪管控、气候调节、能耗节约等生态系统服务。由模式化处理后的自然要素结构与城市开敞空间结构共同构建一个绿色空间网络，以最大限度保护自然环境为目的的有机生长模式是一种自我约束式的节地策略。绿色基础设施规划架构起了城市空间结构的“脊柱”部分，在空间形态上为功能组团划定了边界，在生态功能上起到“绿肺”“滞水”的作用。

3.2.2 “骨架”搭建— —灰色基础设施规划作为“骨架”

在架构好的“脊柱”上搭建多系统配合的“骨架”结构，要求灰色基础设施规划中的各个子系统在空间形态上与绿色基础设施相互契合。参与配合的“骨架”结构包括了：城市功能结构、土地形态结构和道路结构，其中道路结构涵盖了车行、步行等各类流线在内的交通体系（图6）。

3.2.2.1 城市功能结构的搭建

城市功能分区相互叠合、溶解的越紧密，越能发挥强大的空间聚合效应。绿色空间网络“镶嵌”在功能分区中，与公共空间紧密结合，作为促进功能混合的城市触媒。钓鱼嘴片区依托白居寺公园、滨江景观带、公园群等不同尺度的城市绿地搭建起一个中心区和三个居住片区，以及若干个公共活动区。

3.2.2.2 土地形态结构的搭建

在自然区域与开敞空间共同形成的“绿色”形态之上，搭建“灰色”形态，搭建过程中，应检验被划分后的地块能否满足土地开发强度的要求。钓鱼嘴片区由山体开敞空间、谷地开敞空间、滨江开敞空间、防护带开敞空间等“指状”结构与中心区平地上的“格网状”结构共同搭建起城市土地形态结构。

3.2.2.3 道路系统结构的搭建

在功能结构、土地形态结构的基础上搭建道路系统结构，在满足交通顺畅的同时，尽可能降低道路系统对自然环境的影响。快速路、主干道、成渝铁路和轨道交通保证了通达性，主要承担过境交通压力；城市主干道、次干道和支路串联起各功能区，并与山体形态契合；慢行系统从自然空间延伸连接至城市道路系统形成整体。

图4 绿色基础设施为先导的空间建构方法Fig.4 spatial construction method of oriented by Green Infrastructure

图5 绿色基础设施作为“脊柱”，架构绿色空间网络Fig.5 green infrastructure as the spine, constructing the green space network

3.2.3 “组织”填充— —地块、建筑等作为“组织”

“组织”填充即是绿色空间网络的优化和完善过程，也是城市设计方案整体呈现的过程。内容包括了地块功能、建筑簇群等在绿色基础设施理论引导下的填充和深化（图7）。

3.2.3.1 地块功能的填充

在搭建好的城市功能结构“骨架”上填充居住、生产、教育、商业等地块功能，公共服务功能呈带状的分散式布局，依托绿色空间网络在地段尺度布置绿道、绿园、蓝道等，在场地尺度设计雨水花园、植被浅沟等低影响开发策略，以实现“绿网”的完整性和系统性。

3.2.3.2 建筑簇群的填充

集约节约用地，依据地块开发强度填充建筑簇群：位于平地的中心区网格地块上填充点式建筑，留足生态廊道；位于坡地的居住区环绕山头填充围合式建筑，建筑肌理成为山地的衍生形态。同时，充分应用生态技术设计屋顶绿化、可渗透铺装、绿色庭院等。

从“脊柱”架构到“骨架”搭建，再到“组织”填充，由此完成从“绿色基础设施规划作为脊柱架构”到“灰色基础设施规划作为骨架搭建”，再到“地块、建筑等作为组织填充”的有机建构过程。钓鱼嘴片区城市设计本质上是对空间资源配置顺序和空间结构生成逻辑的安排，从空间绿色发展的视角为城市新区和重点地段的开发建设积累实践经验。

4 结语

作为城市开发的先行条件，基础设施的建设承载着人口聚集和产业发展的重任，倘若在规划伊始没有考虑生态优先，海绵城市和韧性城市等理念的落实也难以为继。而传统的灰色基础设施规划与绿地系统规划是两条并行的工作流程，分别承担着不同的城市功能角色，相互间的功能复合性不强。因此，需要强调绿色基础设施的先导作用，灰色基础设施做多系统配合，搭建自然与人工同步共生的城市空间系统。这对旧区更新和新区开发都具启示意义，在旧区更新中涉及到灰色基础设施的工程生态化（雨洪系统、能源系统、交通通讯系统等），在新区开发中体现在绿地系统规划、绿道建设和避免生境破碎化的生态保护网络建设，要充分运用绿色基础设施多尺度的适应性优势，将生态网络从宏观一直渗透至微观层面，以保障其结构的连通性。

图6 灰色基础设施作为“骨架”，搭建城市空间结构Fig.6 Grey Infrastructure as the skeleton, building the urban spatial structure

图7 地块、建筑等作为“组织”，填充空间功能与肌理Fig.7 the land, buildings, etc. as organization, filling the space function and texture

重庆钓鱼嘴项目探讨的是绿色基础设施规划在中观尺度城市设计中的具体运用，探索一种兼具效率与弹性的空间发展模式。首先解析绿色空间要素的形态约束，然后会发出“灰、绿”协同共构的物资空间结构，以此奠定城绿融合的空间秩序。总之，在城市设计方法中贯彻绿色基础设施的生态支撑作用是为了实现系统可控、整体有机、更具韧性的城市形态。

图片来源：

图1-2、4: 作者绘制

表1: 作者绘制（图片来自孟建民. 城市中间结构形态研究[M]. 南京: 东南大学出版社,2015.）

图3: 马克·A·贝内迪克特. 绿色基础设施— —连接景观与社区[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.

伊利尔·沙里宁. 城市：它的发展衰败与未来[M]. 北京: 中国建筑工业出版社出版, 1986.图5-7: 重庆市钓鱼嘴片区城市设计项目组提供