城市韌性理論下的河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)策略

葛壁芝 黃 焱

(浙江工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)與建筑學(xué)院，浙江 杭州 310000)

0 引言

隨著全球氣候變暖的趨勢(shì)加劇，城市極端天氣的頻繁發(fā)生也更加普遍，如旱災(zāi)，臺(tái)風(fēng)，洪澇災(zāi)害等。而沿海地區(qū)由于海平面上升，海岸帶災(zāi)害也正呈現(xiàn)加劇趨勢(shì)。與此同時(shí)，隨著城市體量的急速膨脹，用地緊張等問(wèn)題，大量城市河道被侵占填埋或被截彎取直，河道河岸也因單純的防洪、排澇、排污目的而被不斷硬化渠化，河流河岸帶滲透能力急速下降。而雨水在城市下墊面缺少有效阻滯、滲透情況下，直接流入河流及城市管網(wǎng)，使得城市洪澇災(zāi)害發(fā)生更為頻繁，強(qiáng)度更大。城市脆弱性凸顯，導(dǎo)致城市防洪壓力大。在這樣的背景下，城市中水域環(huán)境、濱水空間既不能滿足防洪排澇，調(diào)蓄水資源的作用，又無(wú)法維持河流生態(tài)系統(tǒng)正常結(jié)構(gòu)與功能，也無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的濱水休閑娛樂(lè)空間需要。

1 城市韌性理論對(duì)河流的實(shí)踐影響與發(fā)展概述

1973年，加拿大生態(tài)學(xué)家Holling首次將“韌性”概念引入生態(tài)學(xué)[1]。隨后，“韌性”這一概念被引入城市研究領(lǐng)域，聯(lián)動(dòng)生態(tài)學(xué)、社會(huì)學(xué)和城市規(guī)劃等多學(xué)科，面向未來(lái)的多樣不確定性風(fēng)險(xiǎn)探索城市環(huán)境中的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性策略[2]。“韌性”的概念經(jīng)歷了工程韌性—生態(tài)韌性—演進(jìn)韌性的演變，其在演進(jìn)中已經(jīng)拋棄了對(duì)平衡狀態(tài)的追求，在于強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)并非一定要恢復(fù)到原有狀態(tài)，而是通過(guò)對(duì)干擾抵抗、吸收、修復(fù)等一系列過(guò)程建立新的平衡，強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)所有具有持續(xù)的適應(yīng)能力[3]。韌性規(guī)劃要求提高城市應(yīng)對(duì)不確定性因素的沖擊、防御風(fēng)險(xiǎn)，并迅速適應(yīng)和恢復(fù)的能力[4]。城市韌性規(guī)劃正逐漸成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

1.1 城市韌性理論與實(shí)踐

“城市韌性”是指城市系統(tǒng)在面臨外在擾動(dòng)時(shí)，具備積極應(yīng)對(duì)，快速恢復(fù)和整合各種資源以獲得持續(xù)發(fā)展的能力，使城市系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)外在擾動(dòng)時(shí)表現(xiàn)得更加堅(jiān)強(qiáng)，在常態(tài)下表現(xiàn)得更有生機(jī)[1]。荷蘭的洪水應(yīng)對(duì)措施除了赫赫有名的攔海大壩與三角洲工程，近幾十年來(lái)也融入了更多具有彈性的“軟”工程，諸如利用廣場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、人行道等基礎(chǔ)設(shè)施在洪水來(lái)臨時(shí)刻作為蓄水作用，打破了水陸空間的界限，在考慮防洪安全的同時(shí)，也給濱水河岸帶來(lái)更多活力，推動(dòng)了河岸帶經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也有效提升了環(huán)境的生態(tài)質(zhì)量和景觀質(zhì)量。紐約市政府在2013年發(fā)布了《一個(gè)更強(qiáng)大、更具韌性的紐約》，在城市建設(shè)中全面推行韌性理念，隨后又推出了曼哈頓濱水區(qū)彈性U型保護(hù)系統(tǒng)的“Big U”構(gòu)想[5]。一些具有雨洪管理豐富經(jīng)驗(yàn)與先進(jìn)理念的歐美城市其治水模式已從“安全抵御洪水”向“在洪水中安全”全面轉(zhuǎn)變，針對(duì)城市河流的改造與濱水環(huán)境更新，也從“防御”向“適應(yīng)”轉(zhuǎn)變。從河流與城市的相互作用角度分析，提高河流韌性的改造設(shè)計(jì)是符合城市未來(lái)發(fā)展需要的必須環(huán)節(jié)，其中對(duì)河流斷面形態(tài)的設(shè)計(jì)則是增強(qiáng)河流韌性的重要組成部分，對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市韌性有著重要助益。

1.2 國(guó)內(nèi)河流韌性的引入與發(fā)展

2013 年，“海綿城市”概念在中國(guó)被提出，俞孔堅(jiān)等人用海綿來(lái)比喻城市中自然水系統(tǒng)的彈性，指出“河流兩側(cè)的自然濕地如同海綿，調(diào)節(jié)河水之豐儉，緩解旱澇災(zāi)害”[6]。隨后我國(guó)興起了研究和建設(shè)海綿城市的熱潮，與海綿城市相關(guān)的城市韌性概念也越來(lái)越受到關(guān)注。胡岳將韌性理論融入城市水系統(tǒng)規(guī)劃，提出水利設(shè)施建設(shè)不能只強(qiáng)調(diào)功能性和工程性，而應(yīng)當(dāng)將其與城市景觀設(shè)施結(jié)合，將“災(zāi)害抵抗”轉(zhuǎn)為“調(diào)合共生”[7]。在城市河流改造方面，俞孔堅(jiān)等人以水系統(tǒng)韌性為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并完成了位于上海世博園西端的標(biāo)志性項(xiàng)目——后灘公園。該項(xiàng)目通過(guò)降低防洪堤構(gòu)建內(nèi)河濕地來(lái)增強(qiáng)水系統(tǒng)彈性，改善了濱江生態(tài)水系統(tǒng)的連續(xù)性和完整性。廣東省近年來(lái)推進(jìn)的“萬(wàn)里碧道”工程也是增強(qiáng)河流韌性的系統(tǒng)性工程，強(qiáng)調(diào)水岸同治，將河道治理從傳統(tǒng)的水域拓展到水陸復(fù)合區(qū)域甚至更大范圍的城市腹地，打造以水為廊道的公園群落[8]。從城市規(guī)劃的角度看，城市顯然把規(guī)劃重點(diǎn)轉(zhuǎn)向河流：水邊的生活和工作環(huán)境、城市海灘和新的河邊長(zhǎng)廊正在開(kāi)發(fā)，以提高城市生活質(zhì)量。

總體而言，基于城市韌性理論開(kāi)展河流改造設(shè)計(jì)的研究與實(shí)踐在中國(guó)已經(jīng)取得了一定的成果，普遍認(rèn)同在城市可持續(xù)發(fā)展中的河流韌性的重要性。但是關(guān)于城市河流韌性的研究多集中在理論層面的宏觀指導(dǎo)，而實(shí)踐方面開(kāi)展最多的是對(duì)河流岸線和河流斷面管控的剛性模式。許多城市的河流重建景觀項(xiàng)目，盡管已經(jīng)成功實(shí)施，可以發(fā)現(xiàn)多是單一類(lèi)型的河流斷面形態(tài)，缺少?gòu)某鞘泻恿鲾嗝嫘螒B(tài)角度探討其與河流韌性的關(guān)系及與之相適應(yīng)的策略研究。

2 韌性理論與河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)的契合度

“城市韌性”被認(rèn)為是城市系統(tǒng)適應(yīng)不確定性的能力，即城市系統(tǒng)能夠消化和吸收外界干擾并保持原有主要特征、結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵功能的能力[9]。文章基于河流與城市間的關(guān)聯(lián)作用提出自然聯(lián)系，功能復(fù)合，動(dòng)態(tài)適應(yīng)三個(gè)方面結(jié)合的契合度進(jìn)行分析。

2.1 自然聯(lián)系

自然聯(lián)系性是指在河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)中結(jié)合具體的自然地貌，水文，植被及區(qū)域經(jīng)濟(jì)條件，按照城市河流的發(fā)展規(guī)律實(shí)施的一種具備多種功能的設(shè)計(jì)策略。在城市韌性理論中，城市具有主動(dòng)適應(yīng)自然規(guī)律的能力。河流作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與城市的韌性有著緊密關(guān)系。河流斷面形態(tài)作為決定河流形態(tài)的關(guān)鍵因素，深刻影響著河流的生態(tài)功能。同時(shí)，河流斷面形態(tài)決定并持續(xù)影響著河流向城市過(guò)渡的空間與功能。一方面將自然環(huán)境引入城市，另一方面城市的物質(zhì)能量流也被導(dǎo)入河流生態(tài)系統(tǒng)。因此，河流和城市之間建立起了有機(jī)聯(lián)系。

2.2 功能復(fù)合

城市韌性理論認(rèn)為城市的發(fā)展具有諸多的不確定性和可能性，韌性城市應(yīng)具有滿足當(dāng)下及未來(lái)不同發(fā)展需求的能力。河流斷面形態(tài)的功能復(fù)合設(shè)計(jì)策略不僅體現(xiàn)河流形態(tài)對(duì)于城市雨洪問(wèn)題的直接與間接影響，而且對(duì)于改善城市小氣候，提升城市空間品質(zhì)，滿足人們休閑，娛樂(lè)，審美等多方面需求也有著重要作用。因此，對(duì)于河流斷面形態(tài)的設(shè)計(jì)需要融合多方面的訴求。這與韌性城市的多功能訴求有著相通之處，并且在具體技術(shù)操作層面河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)也具有這種融合的潛力。

2.3 動(dòng)態(tài)適應(yīng)

城市韌性理論認(rèn)為城市的發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，城市應(yīng)在自身發(fā)展過(guò)程中尋求動(dòng)態(tài)平衡。根據(jù)韌性城市理論設(shè)計(jì)的河流斷面形態(tài)具有能夠抵御，吸收，適應(yīng)各種不確定性的干擾，并從中恢復(fù)，演進(jìn)和適應(yīng)的能力。以此為依據(jù)，韌性河流斷面形態(tài)具有充分利用自身的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性主動(dòng)適應(yīng)外界干擾，能夠應(yīng)對(duì)河流的年際、季節(jié)變化和洪水等各類(lèi)自然災(zāi)害所帶來(lái)的不確定性，有計(jì)劃的預(yù)留水的彈性空間；能夠完善河流水網(wǎng)與濱水綠廊功能與結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)與河流廊道和濱水綠廊的連通性；加強(qiáng)水陸交接界面的物質(zhì)能量的傳輸，形成良好的生物棲息環(huán)境等。河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)是在韌性城市理論指導(dǎo)下達(dá)成河流韌性、城市韌性的一種重要具體措施與手段。

3 河流斷面形態(tài)具體設(shè)計(jì)方法

基于上文提出自然聯(lián)系，功能復(fù)合，動(dòng)態(tài)適應(yīng)三種河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)策略，本節(jié)將從河流整合性，連通性兩個(gè)方面探討提高城市河流韌性的河流斷面形態(tài)具體設(shè)計(jì)方法。

3.1 基于河流整合性的河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)

生態(tài)整合性是指生態(tài)系統(tǒng)在其所處的正常條件下，系統(tǒng)保持最佳操作和維持良好平衡的一種狀態(tài)[10]。而河流整合性可以理解為以流水地貌為依托的整個(gè)河流系統(tǒng)在四維時(shí)空(縱向、橫向、垂向、時(shí)間向)中其組分、結(jié)構(gòu)、功能在物理、化學(xué)、生物，以及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化等多個(gè)維度處于最佳狀態(tài)。

從河流整合性的角度出發(fā)，應(yīng)當(dāng)考慮河流斷面形態(tài)可應(yīng)對(duì)的季節(jié)變化和洪水風(fēng)險(xiǎn)的不確定性，有計(jì)劃地預(yù)留河流的彈性空間，以及與城市空間的有效聯(lián)系。對(duì)硬質(zhì)駁岸到外圍的濱河區(qū)域，通過(guò)對(duì)原有邊界的改造延伸，將狹窄的線性空間線轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ軓?fù)合的帶狀區(qū)域，為水的橫向延展創(chuàng)造更多的適應(yīng)性空間(見(jiàn)圖1，圖2)。通過(guò)改造河岸，硬質(zhì)邊界不再是單純的防洪功能，而是面積廣闊滿足不同功能需要的水陸過(guò)渡區(qū)。延伸擴(kuò)展形成的水陸過(guò)渡帶，改善了水陸割裂的狀態(tài)，并大大增強(qiáng)了洪水調(diào)蓄能力。這種對(duì)水陸邊界地帶所做的調(diào)整，既增強(qiáng)了場(chǎng)地的使用率，又提高了城市調(diào)節(jié)洪水的力量，并且加強(qiáng)了人們對(duì)河水自然漲落現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)(見(jiàn)圖3)。河流斷面形態(tài)的空間擴(kuò)張?jiān)诓牧鲜褂蒙霞瓤梢圆捎么u石、混凝土等剛性材料，也可以是沙土，植物等柔性材料，重要的是結(jié)合河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)將它們有效組合形成河流韌性。

對(duì)于較寬的河流可以創(chuàng)造一個(gè)逐步過(guò)渡到相鄰空間的區(qū)域。在斷面形式上由一系列臺(tái)階，或是平臺(tái)，或是坡地構(gòu)成。水陸之間沒(méi)有明顯的邊界，河流與陸地相互滲透，空間功能難以明確定義，也預(yù)示著更多可能性(見(jiàn)圖4)。寬闊的河岸臺(tái)階創(chuàng)造了水邊的公共空間，提供了人與河流在不同水位接觸的機(jī)會(huì)。人與河流空間關(guān)系的變化豐富了人與水之間的關(guān)聯(lián)，增加了濱水空間的功能多樣性。

因此，通過(guò)對(duì)河流斷面形態(tài)的改造設(shè)計(jì)，可以形成豐富的斷面空間類(lèi)型。這種河流斷面形態(tài)的重新配置，使城市空間與河流空間的相互交織成為可能，以此來(lái)促進(jìn)河流空間與城市的整合性，形成完善的河流生態(tài)功能，防洪功能，休閑功能等。讓退化消亡的城市河流再次成為城市景觀的生命線，而煥發(fā)出勃勃生機(jī)。

針對(duì)公共活動(dòng)頻繁，人流密集的岸線區(qū)域，要考慮到人類(lèi)活動(dòng)與河流空間在斷面形態(tài)上的有效銜接。河岸帶可根據(jù)場(chǎng)地周邊空間特點(diǎn)，間斷性地嵌入一些融合了商業(yè)、文化、運(yùn)動(dòng)、休閑、綠地等功能的空間。這類(lèi)空間要以調(diào)蓄洪水為基礎(chǔ)功能，并融合多種功能保持空間彈性。同時(shí)在設(shè)置時(shí)要避開(kāi)生態(tài)脆弱敏感區(qū)以免過(guò)度干擾河流生態(tài)系統(tǒng)的情況發(fā)生。在設(shè)置戶外設(shè)施時(shí)可拆卸的或臨時(shí)性的設(shè)施是比較適合的，可通過(guò)濱水河岸帶的坡地或臺(tái)地上創(chuàng)建一些用作浴場(chǎng)、游樂(lè)場(chǎng)的空間。 對(duì)于人流稀少的濱水岸線可以按照“防沖不防淹”原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，允許短期可淹沒(méi)。

對(duì)于水陸交接范圍內(nèi)動(dòng)植物活動(dòng)和棲息環(huán)境較好的岸線區(qū)域，生態(tài)敏感性強(qiáng)的局部區(qū)域，提倡設(shè)計(jì)為低干擾區(qū)，形成“望水”而不“臨水”的河流斷面形態(tài)。同時(shí)在與低干擾區(qū)保持一定距離的河岸帶中設(shè)計(jì)相應(yīng)的慢行系統(tǒng)，加強(qiáng)人與河岸帶的互動(dòng)，使城市河流斷面空間形成動(dòng)靜結(jié)合，張弛有度的濱河開(kāi)放空間格局。在河水流速較低的河灣區(qū)域可創(chuàng)造一些小生境，豐富的沉積物使得水生植物，濱水植物，魚(yú)類(lèi)，兩棲動(dòng)物，鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物等生物能很好地生存發(fā)展，大大增強(qiáng)了河流生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。在建筑密集的城市區(qū)域中，這樣的小生境殊為可貴，為水陸兩相的物質(zhì)、能量、物種的傳輸、流動(dòng)、遷徙創(chuàng)造了重要通道。

3.2 基于河流連接性的河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)

根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)理論，連接度是描述景觀中廊道和基質(zhì)在空間上如何連接和延續(xù)的一種測(cè)定指標(biāo)，是表征景觀中各元素在結(jié)構(gòu)和功能上的聯(lián)系。連接度越大，空間的連通性、滲透性越好[11]。由此，河流連接性可以理解為河流與周?chē)煌臻g功能上的聯(lián)系。連接性越大，河流與周?chē)臻g的互動(dòng)協(xié)同越強(qiáng)。

河流有著復(fù)雜而綜合的特點(diǎn)，不僅與城市中的其他河流、濕地構(gòu)成了相互連通的水網(wǎng)體系，還與濱水的城市綠地，公園和街區(qū)等也發(fā)生著緊密聯(lián)系。通過(guò)增加河流與城市間的功能增強(qiáng)通道功能聯(lián)系，將使河流具有更高的連接性。

通過(guò)增加洪泛區(qū)，可以加強(qiáng)河流與城市功能的連接性，創(chuàng)造新的空間。區(qū)別于傳統(tǒng)的以防洪為目的的水利工程建設(shè)，在河流斷面形態(tài)改造設(shè)計(jì)中需要看到洪水的正向生態(tài)作用，改變傳統(tǒng)的把水和洪水逐出城市的“硬抵抗”策略，轉(zhuǎn)向允許洪水適度淹沒(méi)指定區(qū)域的彈性適應(yīng)方式(見(jiàn)圖5)。洪泛區(qū)通常由堤岸和消落帶組成，它們的不同組合與變化構(gòu)成了具有韌性的河流景觀。堤岸橫截面的形態(tài)及其在洪泛區(qū)的所處位置是河流能否功能復(fù)合，動(dòng)態(tài)適應(yīng)的決定性因素。在河流洪泛區(qū)內(nèi)，可結(jié)合地形設(shè)置生態(tài)緩沖帶，包括由喬木，灌木，地被植物構(gòu)成的各種綠地，允許周期性淹沒(méi)。若河流主槽容量有限的河段，可在河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)考慮預(yù)留更多的洪泛區(qū)。對(duì)于城市人流密集區(qū)，可制定洪水可淹沒(méi)但不影響正常生產(chǎn)生活的設(shè)計(jì)原則。在河流斷面形態(tài)中設(shè)置包含長(zhǎng)廊、座位等設(shè)施的臺(tái)階或臺(tái)地等，可短期淹沒(méi)和儲(chǔ)水的雨洪廣場(chǎng)，地勢(shì)低洼區(qū)的高架步道等功能性結(jié)構(gòu)空間。

就河流空間來(lái)說(shuō)其也是重要的野生動(dòng)植物棲息地。因此，需提升河流空間與其他水系和綠地生態(tài)棲息地間的連接性，使河流城市藍(lán)綠生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)組成。通過(guò)河流斷面形態(tài)的定向性設(shè)計(jì)，可以改變河流內(nèi)部的水流流向與流速，繼而加強(qiáng)水陸間，河流間的聯(lián)系。就加強(qiáng)水陸間聯(lián)系而言，可設(shè)置向主河槽延伸的防波堤削弱主水流對(duì)河岸的侵襲，并在防波堤內(nèi)側(cè)形成一個(gè)水流平緩，泥沙不斷淤積的淺灘區(qū)，其也是溝通水陸兩相間物質(zhì)、能量、物種的重要通道。引導(dǎo)水流變化的水利設(shè)施可以設(shè)置由河岸向主河槽延伸，也可由河流底部向水面突起。通過(guò)有目的地組合，可以創(chuàng)造多樣化的河流水文，繼而形成異質(zhì)多樣的河流生態(tài)系統(tǒng)。這為河流適應(yīng)不同干擾，以及在干擾后重新獲得新平衡創(chuàng)造了更多可能。

4 結(jié)語(yǔ)

城市韌性理論內(nèi)涵豐富，對(duì)于具體城市問(wèn)題能起到很好的指導(dǎo)作用。本文基于城市韌性理論，提出了基于城市韌性的河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)策略及具體設(shè)計(jì)方法。

區(qū)別于傳統(tǒng)水利工程確定的單一防洪目標(biāo)導(dǎo)向和強(qiáng)調(diào)剛性工程的設(shè)計(jì)施工，本文探索如何通過(guò)城市河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)以自然聯(lián)系、功能復(fù)合和動(dòng)態(tài)適應(yīng)的方式推進(jìn)城市河流有效應(yīng)對(duì)未來(lái)諸多不確定因素的干擾。本文的研究成果豐富了韌性城市理念，突破了以防洪為單一目標(biāo)的傳統(tǒng)水利工程治河思路，基于生態(tài)、城市等多維度考量，尋求多元韌性發(fā)展的路徑。最終成果表明，基于河流斷面形態(tài)的整合性與連接性的河流斷面形態(tài)設(shè)計(jì)是增強(qiáng)河流韌性的重要切入點(diǎn)，這或許會(huì)成為未來(lái)完善韌性城市建設(shè)的重要措施之一。