构建城市绿色基础设施理论与实践研究

构建城市绿色基础设施理论与实践研究

孟凡奇

孟凡奇

身份证号：34240119850715XXXX

摘要：本文从实践角度，研究提出了绿色基础设施的实施技术路线，即：点（场地Sites）——雨水花园、屋顶绿化、植草沟、下沉式绿地等，线（连接通道Links）——步行与自行车系统+生态沟，面（汇集区Hubs）——街道绿化、城市绿地，系统化构建绿色基础设施的要求，希望能为国内其他生态园区或新区的生态实践提供借鉴。通过结合北京某园区的规划情况，介绍了其实践情况。

关键词：绿色基础设施；海绵城市；步行与自行车系统

引言

绿色基础设施应对城市洪涝灾害问题的新举措，它包括了城市的开放空间、植被、公园、湖泊和水文等要素，有效的整合了海绵城市系统、地下综合管廊、步行与自行车系统、景观空间各类城市基础设施，涉及景观、交通、雨洪管理等多个专业。由于设计需要充分结合自然资源和地形，绿色基础设施改善了城市水文环境，还为城市提供了景观空间和防洪排涝空间，有助于提升景观形象和城市各个空间的连通性，用于提供新鲜空气和休闲场所，并过滤污染物，也是城市通风的关键。[1]有效的解决目前出现的各种城市病。本文通过在北京某园区绿色基础设施建设工作的探索实践，进行了总结研究。

1、国内外研究与实践情况

美国其名的景观领域教授JackAhern指出“绿色基础设施以景观和生态系统的结构和功能为基础，以水资源的质和量控制为首要功能。将水资源与景观设计相结合，在同一场地上实现包括基本功能、生态功能、美学功能和经济价值在内的多重功能”。[2]美国纽约斯塔滕岛“蓝缎带”项目是比较典型的绿色基础设施项目，项目是1997年建设，用地约5000公顷，项目特点是按照径流区域分析汇水情况，针对易积水区进行详细设计。建设生态草沟、滞留区和人工湿地等雨洪管理设施，从而有效缓解洪峰流量，增加地下水补给和净化雨水。

国际上，在瑞典马尔默、德国汉堡港口城等，国内的中新天津生态城等生态城市都已经将绿色生态的相关理念融入基础设施中，取得很好的成效。国家层面，随着海绵城市的提出，步行与自行车系统越来越受到重视。结合国内外案例和政策要求，本文就绿色基础设施的理论和实践进行了详细分析和比较，并结合实际案例进行说明。

2、绿色基础设施建设理论框架

2.1绿色基础设施的整体网络结构——“点+线+面”

结合国际理念和国内实践，我们提出了中国北方地区的绿色基础设施框架，即“点+线+面”体系（如图1），并在北京某园区实践。

通过绿色基础设施的点-线-面构建景观、生态系统和水资源的综合系统，实现步行和自行车的出行功能、休闲游憩功能，在生态功能层面，实现城市与生物栖息、水质改善和雨洪调蓄的结合，在美学功能上实现景观的效果，标示系统指引等。

2.2点——雨水花园+下沉式广场+屋顶花园+植草沟等

雨水花园在下雨时能吸水、蓄水、排水，需要时能将水“释放”并加以利用，不仅巧妙地解决了雨水排放和过滤的问题，同时还创造了优美的景观环境空间。通过在园区的低洼地新建下沉式绿化带、下沉式广场等，使雨水通过“渗、蓄、滞、排”等不同形式得到控制与利用。屋顶花园通过屋面雨水的收集，大幅提高对降水资源的利用，同时可以提供良好的屋顶景观效果。植草沟是有植被的地表沟渠，用来稳定输送降雨径流且对沟渠不产生冲刷的沟渠，同雨水管网联合运行，起到部分代替雨水管网的作用。同时，雨水流经植草沟时，通过土壤和植被的渗透、沉降、过滤作用，起到减小径流量、提高径流水质的作用。

2.3线——步行与自行车道系统+生态沟

通过步行与自行车系统+生态沟的作用，共同实现绿色出行和海绵城市的要求。在道路时，为道路提供慢行空间和生态雨洪调蓄空间。在公共空间和自然区域，为行人提供导引，便于城市居民进入公共空间和自然空间。为此，城市不同功能分区应有不同的线网结构，如某园区分为公共核心区、绿地休闲区、研发片区、居住社区和其他区域，对于公共核心区域，其具有商务区功能，高密度、高高度、高人流、高活力，需要更高密度的路网，步行和自行车系统一定是和地铁、公交结合，提供大容量交通与目的地间的短程交通连接。绿地休闲区需要连接不同区域的人群，由于有大量的自然空间，在不同的位置需要提供了更多的景观，因而需要相对灵活的步行和自行车道路来实现不同的的连接。在研发片区，需要打开区域的空间，实现与外部的连接。居住片区需要多个开口，便于居民出行，居住区内部又相对的配置了小景观区域来实现居民享受景观空间。沿主要的步行与自行车系统设置连续的下凹式绿地，配合雨水调蓄和雨水涵养设施，构成生态沟，确保步行与自行车系统的使用不受恶劣天气影响，呼应的气候变化的大背景。

图1植草沟示意

图2步行与自行车系统功能定位（结合北京某园区的功能示例）

2.4面——公园、社区公园、广场等

城市公园/绿化广场往往集雨水花园、植草沟等绿色雨洪设施于一体，能让公园如海绵一般储蓄雨水，实现园区可持续发展。

3、绿色基础设施实践情况－以北京某园区为例

3.1潜力评估－绿色基础设施建设本底条件

北京某园区位于北京市西北部，近首都机场，于2011年启动。北京的气候气象给园区的雨水控制利用带来挑战：降水量年际、年内分配不均匀。北京市降雨年际变化较大，据多年降雨资料统计（1956-2000年），其年降雨量一般在400-800mm之间波动，而且会出现连续丰水年、枯水年的现象。在年内各月降水量分配也极不均匀，全年降水主要集中在汛期（6-9月），占年降水量的78.3%，最大月份是7月，占年降水量的32.7%，日最大降水量也出现在此段时间，此时常常发生洪涝灾害；最小月份是1月、12月，各占年降水量的0.3%，，时常出现旱灾。

园区所在范围地势平坦，排涝减洪压力较大。从地貌上看，园区由冲积平原和河道两大类型组成。从整个区域及周围的地形地貌来看，当发生暴雨时，由于地势低平，规划区将面临较大的排涝压力。在极端条件下，穿过园区的洪水会造成河水水位上涨，使雨水难以及时排放到河流，从而形成内涝。

这样的气候条件和地理条件给园区的雨水控制利用带了很大挑战，如何科学、生态、经济地利用雨水资源，应对各种水旱灾害，是绿色基础设施需要解决的问题之一。园区先后启动了“地下管廊”、“海绵城市”和“步行与自行车系统”建设，在实施过程中，考虑空间的连续性和有效性，又和绿地空间相结合，构建了完整的绿色基础设施系统。

3.2地上雨洪、慢行+地下管廊的建设实践

按照“先规划、后建设”，“先地下、后地上”的原则，园区开展了地下综合管廊和绿色基础设施（海绵城市）专项规划编制工作。园区海绵城市建设的总体框架就是：“地下综合管廊”+“地上雨洪系统”+“地上步行与自行车系统”。

地下综合管廊，让园区基础更永续。

结合园区建设理念，按照先规划、后建设的原则，编制了园区地下综合管廊建设专项规划，并在园区一期建设中优先安排实施了该管廊。通过该地下综合管廊的实施，大大提高了园区的雨水工程管线建设安全与标准，也进一步集约利用了有限的建设用地。园区建设的地下综合管廊是北京首先实现的综合地下管廊之一。园区地下管廊在建设之初就已经启动，当时设计标准是依照上海市的地下综合管廊标准，采取就高不就低原则设计的。因此，在2012年国家标准出台后，发现管廊建设水平不仅完全符合国标，在某些方面还超过了国标要求。

园区地下综合管廊全长5.9公里，内部空间为13.5米宽、近3米高，分为电力舱、水利舱、电信舱和热力舱。根据各个舱室的用途不同，舱室内的空间布局和管线设置也各有不同，管廊内还预留了热水、直饮水和压力污水管线的位置。园区地下综合管廊的设计使用寿命长达百年，可以抗震8级。综合管廊设计为干沟型综合管沟，附属系统设计包括消防、通风、火灾自动报警、视频监控及安防、有害气体及环境监测、井盖监控、网络和标识系统等。除了高科技智能监测系统是综合管廊的一大亮点以外，各类公用管线集中容纳于地下管廊内，也是他相较于普通地下管线铺设尤为突出的优势。

地上雨洪管理，让园区骨架更绿色。

园区通过编制绿色基础设施专项规划、雨水综合利用及海绵城市专项规划，旨在通过合理规划设计步行、自行车道（林荫街道）、湿地、公园、林地、自然植被区等开放空间和自然区域组成的相互联系的网络，以自然的方式控制园区雨水径流、减少洪涝灾害、控制径流污染、保护水环境。通过GIS模型分析确定雨洪设施的布置要求，通过对园区的地形、绿地、道路断面、雨水管网系统的分析以及坡度、坡向、高程与水文等GIS分析，分析处于水体径流线上（汇水最多）的绿地和与水体径流线垂直的（截留水体最多）的区域做为具有重要防洪意义的绿地/路段，也就是可能的雨洪设施位置。之后，根据园区年径流总量控制率不小于85%，透水铺装率不小于70%，下凹式绿地率不小于50%的总体要求，确定绿色基础设施的类型与规模。

在北部近4平方公里的区域，构建了生态沟示范工程。生态沟渠是逐级渗透的雨水涵养系统。通过采用生态沟渠体系，达到逐层渗透雨水。在25米红线以上道路两侧结合路边可利用空间，包括人行步道与非机动车道间，人行步道与绿化带间，绿化带与建筑前广场之间，建立生态沟渠，最窄处达1.5米，进行雨水地表径流收集。生态沟渠中植物的选用耐涝、喜湿植物，应为乔、灌木分层混合式种植形式。

根据园区的土地利用功能划分，《园区外部雨污水排除规划》和《园区南区市工程规划方案政综合》，结合雨水控制利用的目标，包括公共绿地的雨水零排放区和开发建设区域的雨水控制排放区域。雨水零排放区域内的绿地通过采用下凹式绿地、绿地增渗设施、入渗槽等设施使绿地内的雨水全部滞蓄下渗，外排水量为零。雨水控排区域内的地块通过屋顶绿化、透水铺装、下凹式绿地、增渗设施、调蓄设施控制地块内雨水排放的峰值和总量，道路雨水通过透水人行道、透水自行车道、下凹式绿地、生态沟等措施控制地块内的雨水排放峰值和总量。保留、拓宽园区的部分现状水体、水渠，形成城市溪流，一方面，对雨洪利用起到自然平衡的作用；另一方面，也起到了美化环境的作用。

绿色基础设施预期结果分析。通过模型分析，无绿色基础设施时，径流系数0.49。有绿色基础设施时，只考虑等级一绿色基础设施条件的情景时，径流系数降为0.31.可达到5年一遇峰值径流系数≤0.35的目标。

地上慢行系统，让园区连通更顺畅

园区编制了步行和自行车系统规划，针对步行与自行车系统，首先是以现状交通网络模型为基础，参考模型搭建的期望线以及前期道路设计方案，根据园区步行和自行车交通规划目标年的发展趋势，以及周边地块快口情况，确定初始路网规划方案；其次，将目标年道路交通的预计的OD需求量在规划路网方案上分配，从而得到步行和自行车交通参数的评价；最后，根据交通质量评价及路网总体性能结果，调整路网规划方案最终得到完善，如第2节所述，构建了不同层级、不同区域的步行和自行车路网，并进行公共自行车、城市家居、标识系统的设计，有效发挥步行与自行车系统的作用，并根据实际情况按步骤实施。

根据人流量和流通的需求，构建步行和自行车系统的通廊、通道、小径三级体系。实现在城市、区域、街区等不同层级的连接。同时，在步行和自行车系统结合设置连续的下凹式绿地，并结合排水系统设置储蓄雨水，使雨天不会造成系统的积水。

4结论

回顾绿色基础设施的理论和建设实践，笔者总结出园区建设海绵城市的重要经验如下：

1)注重“顶层设计先行”。进行合理规划，“地下管廊+地上雨水+地上慢行”的顶层设计蓝图，再推进绿色基础设施的分步实施步骤。

2)注重吸取国内外先进案例经验，绿色基础设施各个子系统的规划均采用的是行业国际领先并适用的规划技术手段。比如，绿色基础设施中步行与自行车道采用了更适用的VISUM交通模型技术。

3)注重“设计高标准”。从北京某园区地下管廊超高标准设计，到地上雨洪和步行与自行车系统设计，无体现了绿色基础设施设定高目标，目标导向下的高标准的重要性。

参考文献

[1]UrbanGreenInfrastructure:forCitiesofDevelopingCountries.城市绿色基础设施探讨:以发展中国家城市为例.宁波诺丁汉大学技术指导报告.

[2]绿色基础设施研究进展.生态学报[J]，2017,37(15):5246-5261.