國內(nèi)灰綠基礎設施協(xié)同策略研究進展及展望

王 欣，朱 峰，方 圓，明 卉

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司北京第三分公司，北京市 100080）

0 引言

基礎設施的概念源于國外，又稱基礎結構。國內(nèi)則通常將城市基礎設施理解為工程性的市政基礎設施，這些設施構成了城市主要物質(zhì)支撐體系，為城市社會和經(jīng)濟活動的可持續(xù)進行提供了堅實的基礎。近些年，隨著人們對城市生態(tài)價值有了更深刻的認識，綠色基礎設施的概念也得到廣泛接受，認為其作為自然生命的支持系統(tǒng)，是實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障。可以說市政基礎設施和綠色基礎設施共同構成了城市的生命支持系統(tǒng)，發(fā)揮著物質(zhì)供給、安全保障、生態(tài)保護、環(huán)境提升等功能，因此兩者的協(xié)同發(fā)展被廣泛認為是城市可持續(xù)發(fā)展的關鍵。這種協(xié)同發(fā)展通常被稱為灰綠基礎設施協(xié)同（下文簡稱灰綠協(xié)同），旨在整合傳統(tǒng)的市政基礎設施和綠色基礎設施，以實現(xiàn)多方面的效益，包括降低成本、應對氣候變化、提高資源利用效率以及改善生活質(zhì)量等。盡管灰綠協(xié)同目前在水利與排水領域有一定研究和實踐，但在其他領域的灰綠協(xié)同探索較少，也缺乏灰綠協(xié)同完整理論體系的研究。

本研究從構建城市生命支持系統(tǒng)視角出發(fā)，重新定義灰綠基礎設施研究范疇，并通過梳理國內(nèi)相關領域灰綠協(xié)同的研究方向與熱點，總結灰綠協(xié)同的概念、內(nèi)涵、特征與理論框架，為后續(xù)細化的協(xié)同技術體系提供理論支撐和現(xiàn)實依據(jù)。此外，研究還探討了灰綠協(xié)同理論在過往研究中的局限，為強化基礎設施協(xié)同，扎實推進生態(tài)文明建設提供相應的建議。

1 灰色基礎設施與綠色基礎設施

1.1 相關概念

關于灰色基礎設施（Grey Infrastructure），國際上通常將其定義為傳統(tǒng)工程規(guī)劃中的城市支持系統(tǒng)，如道路、機場、橋梁、市政下水管網(wǎng)等，以及確保工業(yè)化經(jīng)濟正常運行所必需的公共設施構成的網(wǎng)絡[1]。國內(nèi)則有一些文獻將其等同于市政基礎設施，參考國家發(fā)布的市政基礎設施相關法律法規(guī)，其主要包括城市道路、公共交通、供水、排水、燃氣、熱力、園林、環(huán)衛(wèi)、污水處理、垃圾處理、防洪、地下公共設施及其相關附屬設施的土建、管道、設備安裝工程[2]。本文中將灰色基礎設施界定為支持城市生命的工程性基礎設施，因此結合城市生命線系統(tǒng)[3]所涵蓋的對公眾日常生活至關重要的交通、通信、電力、供水、供氣、人防等基礎設施，以及市政基礎設施中的工程性基礎設施，將灰色基礎設施的范疇劃定為六大類，即城市綜合防災系統(tǒng)、通信通訊系統(tǒng)、環(huán)保環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)、能源供應系統(tǒng)、供水排水系統(tǒng)和交通運輸系統(tǒng)。

關于綠色基礎設施（Green Infrastructure），通常是指“自然生命支撐系統(tǒng)”，即由水道、綠道、濕地、公園、森林、農(nóng)場和其他保護區(qū)域等組成的相互連接的網(wǎng)絡[4]。結合國內(nèi)土地劃分方法，本文中將綠色基礎設施的范疇劃定為六類，即城市綠地系統(tǒng)、自然水系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。

灰色基礎設施與綠色基礎設施分類見表1。

表1 灰色基礎設施與綠色基礎設施分類

1.2 單一基礎設施所面臨的問題和挑戰(zhàn)

灰色基礎設施和綠色基礎設施各有其優(yōu)點和挑戰(zhàn)。灰色基礎設施主要通過物質(zhì)、能量、信息等要素的供給與循環(huán)，為市民的生活和城市正常運行提供保障，高效、穩(wěn)定和安全是其追求的主要目標。但現(xiàn)實中由于過度強調(diào)灰色基礎設施的功效，往往導致了資源的浪費、環(huán)境的破壞及高昂的成本，灰色基礎設施“機械式”的做法忽視了其應具有的生態(tài)、社會、文化功能。同時，灰色基礎設施的“剛性”特征，也使得其在面對極端情況時變得極為脆弱，難以適應與恢復。

相比之下，綠色基礎設施則通過自然生態(tài)過程為人們和城市提供普惠型生態(tài)系統(tǒng)服務功能，包括凈化水質(zhì)、改善空氣和土壤質(zhì)量、增強生物多樣性、增加娛樂空間、減緩和適應氣候變化等，具有功能復合性和韌性。但綠色基礎設施也因為受到自然條件的制約，呈現(xiàn)出轉化效率較低、穩(wěn)定性弱、承載力有限等局限性。

1.3 灰綠協(xié)同研究方向

正是普遍認識到單一基礎設施的問題和挑戰(zhàn)，為發(fā)揮灰色與綠色基礎設施各自的優(yōu)勢，學界普遍開展了灰綠協(xié)同的跨學科研究，主要涵蓋了排水、水利、交通、能源等多個領域。研究在不同層次上展開，在城市規(guī)劃層面，強調(diào)城市灰綠基礎設施整體布局的考慮；在工程設計層面，專注于灰綠協(xié)同的創(chuàng)新工程方案制定；在工程工藝層面，考慮具體工藝過程的優(yōu)化；在工程施工層面，牽涉灰綠協(xié)同項目的實施和維護。此外，在不同的研究層次上，也有多個方面的關注，包括構建理論框架，以建立系統(tǒng)化的方法體系；開發(fā)支持項目設計和管理的技術方法，以提高實際操作的效率；開展效益評估，以量化灰綠協(xié)同對社會、經(jīng)濟和環(huán)境帶來的益處。

這種多角度、多層次的研究有助于更全面地理解和應用灰綠協(xié)同，因此，本文將對已有的灰綠協(xié)同的研究文獻進行分析，總結研究方法，并提出更系統(tǒng)的理論框架。

2 灰綠協(xié)同的研究熱點

總結目前的灰綠協(xié)同研究，熱點主要集中在涉水基礎設施灰綠協(xié)同、交通基礎設施灰綠協(xié)同、能源基礎設施灰綠協(xié)同以及灰綠協(xié)同數(shù)字化4 個研究方面。

2.1 涉水基礎設施灰綠協(xié)同研究

2.1.1 生態(tài)水利

傳統(tǒng)水利工程，即灰色基礎設施，在防洪減旱、提升水資源利用、推動經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著不可或缺的作用。然而，其過度使用對河流連通性、水體自凈能力、河道生態(tài)等造成深遠影響，使生態(tài)環(huán)境持續(xù)受到威脅。生態(tài)水利建設是從流域生態(tài)系統(tǒng)[5]的視角出發(fā)，統(tǒng)籌考慮水循環(huán)、生態(tài)環(huán)境及社會經(jīng)濟發(fā)展，借助“灰綠協(xié)同”策略，實現(xiàn)從僅注重治水工程到綜合管理水資源和水生態(tài)系統(tǒng)轉變。

早期生態(tài)水利工程研究主要聚焦于理論內(nèi)涵和特點，強調(diào)以可持續(xù)發(fā)展為基礎，追求人水和諧、協(xié)調(diào)共生，集中總結新的治水、用水思路和理念[6]。在研究內(nèi)容方面，樊江串[7]等通過對比分析生態(tài)水利工程與傳統(tǒng)水利工程的優(yōu)缺點，總結優(yōu)化生態(tài)水利工程的基本設計原則。隨著相關理論的日益成熟和研究方法的不斷發(fā)展，以及相關技術工藝的持續(xù)完善，后來的學者開始逐漸關注生態(tài)理念與現(xiàn)代水利工程的融合后如何科學合理地處理各種工程技術問題和實際應用效果[8，9]，從理論摸索逐步轉變?yōu)閷嵺`探索與應用。近年來一些學者開始關注評價體系方面，栗欣如等[10]認為，生態(tài)要素評價在水利發(fā)展評價中日益重要。建議未來應從水利綠色發(fā)展出發(fā)，構建包含水資源利用、水環(huán)境保護、水生態(tài)修復等多子系統(tǒng)的評價指標體系，實現(xiàn)更完善的水利綠色發(fā)展評價。另一些學者[11，12]也開始研究生態(tài)水利工程的設計、施工、運行和維護對水域及周圍生態(tài)環(huán)境的影響，運用定性和定量分析相結合的方法，致力于完善科學合理、公正統(tǒng)一、具有一致性和代表性的生態(tài)環(huán)境影響評價指標、方法、標準與機制。

2.1.2 海綿城市

海綿城市的本質(zhì)是雨洪管理，旨在采用多種方案實現(xiàn)雨水蓄積、延緩洪峰流量、收集雨水并合理利用等功能。由于綠色基礎設施兼具“自然存積、自然滲透、自然凈化”的功能和灰色設施不具備的生態(tài)價值、文化價值，因此城市雨水系統(tǒng)的控制措施也開始逐步由以傳統(tǒng)的灰色基礎設施為主向源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理的全過程、多層次的“灰綠協(xié)同”轉變。

目前“灰綠協(xié)同”已經(jīng)成為海綿城市建設的研究核心之一。在實際效能方面，李江云[13]、侯精明等[14]認為灰綠協(xié)同基礎設施相較于單一灰色或綠色基礎設施在應對防洪排澇、削減溢流污染等問題中具有明顯優(yōu)勢。在協(xié)同體系方面，楊青娟等[15]基于城市建成區(qū)中雨水管網(wǎng)和城市綠地工程系統(tǒng)的關聯(lián)要素分析，在場地、局部區(qū)域和區(qū)域三個層級進行優(yōu)化要素和途徑研究，并提出了設計優(yōu)化程序。楊帆等[16]總結梳理現(xiàn)階段灰綠協(xié)同在海綿城市建設領域的關鍵障礙及優(yōu)化模式。翟俊將灰綠協(xié)同整合并實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)生態(tài)網(wǎng)絡、交通網(wǎng)絡、戶外步行網(wǎng)絡的一體化發(fā)展范式。在技術方法方面，部分學者通過模型模擬改進規(guī)劃技術方法，常用的包括水量平衡模型和SWMM 模型[17]，后者已被國內(nèi)研究者廣泛應用到城市暴雨徑流量和污染負荷量的估算與預測，以及綠地系統(tǒng)的布局和排水管網(wǎng)的設計中。在此基礎上，部分學者構建多目標優(yōu)化模型，將經(jīng)濟效益、生態(tài)效益的變化規(guī)律納入研究范圍，增強方案優(yōu)選的科學性。

2.1.3 污水治理

城鎮(zhèn)污水來源廣泛，包含居民生活廢水及工業(yè)廢水。城市污水管道建設復雜且昂貴，常因資金不足而無法及時更新設備，從而影響處理效率，甚至導致未經(jīng)充分處理的污水被直接排放。此外，城鎮(zhèn)污水處理面臨各地經(jīng)濟發(fā)展不均衡和生態(tài)環(huán)境、人口等方面的差異，導致處理方式存在明顯差異，對污水處理工作開展的效率有著嚴重的影響。

在此背景下，人工濕地等“灰綠協(xié)同”的污水處理技術因其低建設成本和便于后期維護等優(yōu)勢逐漸受到重視[18，19]。這種兼具水處理功能與生態(tài)景觀功能的工程系統(tǒng)通過模仿自然濕地的生態(tài)系統(tǒng)中植物和微生物的協(xié)同作用，不僅有效去除污水中的污染物[20]，還充分利用當?shù)刭Y源，降低建設和維護成本，彌補了傳統(tǒng)處理設施的不足。相關研究主要集中在在污水處理廠尾水處理和生態(tài)修復兩個方面。管策等[21]認為，將人工濕地作為一種深度處理二級出水的有效手段，可大幅消減進入收納水體的氮磷污染負荷，改善收納水體的水質(zhì)。張曉維[22]、洪松等[23]借助實際案例探討了表流人工濕地在黑臭水體治理中的應用，認為具有自凈能力的表流人工濕地技術在降低建設成本和人力成本方面具有優(yōu)勢。

地下污水處理廠因其節(jié)省土地資源、噪聲污染小、與周圍景觀相協(xié)調(diào)的優(yōu)勢在近些年逐漸受到廣泛關注。劉玉瑛等[24]在針對深圳布吉地下污水廠的研究中指出，其創(chuàng)新性地將城市污水處理和綠色基礎設施融合，引領了基礎設施“灰綠協(xié)同”的新模式。在生態(tài)價值方面，張增強等[25]在研究中指出，將污水處理后產(chǎn)生的污泥用于種植的植物、花卉、草地的土壤中，有助于提前開花時間、延長花期、增加植物花量，并延長草地的綠色期。但由于地下污水處理廠的“灰綠協(xié)同”理念還處于起步階段，大多數(shù)的地上景觀設計以局部修復利用為主要建設目標，并沒有系統(tǒng)性考慮以污水處理廠為代表的景觀功能和生態(tài)功能。

2.2 交通基礎設施灰綠協(xié)同研究

2.2.1 交通綠廊與綠道

在交通綠廊領域，“灰綠協(xié)同”理論強調(diào)依托鐵路、公路等交通干線打造生態(tài)廊道，系統(tǒng)性地連接自然斑塊，增強網(wǎng)絡連接性，綜合性規(guī)劃交通廊道和綠道，超越傳統(tǒng)的單一價值取向，實現(xiàn)自然資源與城市基礎設施的協(xié)調(diào)。

在評價體系方面，夏夢婷等[26]和劉揚等[27]分別構建了鐵路沿線景觀生態(tài)評價體系和綠道協(xié)同評價體系，定量分析不同綠色廊道與道路之間的協(xié)同作用，并以此提出了相應的規(guī)劃方法和應用途徑。在協(xié)同方法方面，劉圣維等[28]順應城市更新的腳步，利用交通路線的連接特征，以濱水空間和交通灰空間為城市更新的類型，探索綠道優(yōu)化的新方向。姜雪等[29]在全域旅游視角下對寧安市現(xiàn)狀綠道進行網(wǎng)絡空間解析，通過GIS 技術模擬優(yōu)化達到資源整合的效果。王富[30]從微觀設計角度提出了綠道與綠色交通的融合方式。李正等[31]基于洛杉磯都市區(qū)圣莫妮卡山的山地綠道，探討了公路與綠道疊加合作規(guī)劃方法和應用途徑。在實際應用方面，蘆建國[32]、周旭丹等[33]從景觀生態(tài)學的角度，探討了鐵路景觀廊道建設中的景觀配置模式和協(xié)同設計方法，并提出了基于自然資源和生態(tài)環(huán)境保護的景觀廊道建設意見。

2.2.2 立體復合開發(fā)

土地資源的緊缺造成了城市綠地與其他基礎設施在用地上的嚴重矛盾。綠色基礎設施與地下空間的復合開發(fā)策略成為有效的緩解手段，基礎設施不再與綠地競爭有限的地表空間，而是更加利用地下空間實現(xiàn)與綠色基礎設施的有機融合。

“灰綠協(xié)同”的復合式綠色廊道模式有效利用城市土地的垂直空間潛力，在不擴展道路紅線的前提下，顯著增大了道路綠色空間，運用生態(tài)原理解決了環(huán)境問題。賀月元等[34]探索了基于集約利用、縫補城市功能等手段的地鐵蓋上空間景觀優(yōu)化設計方法。郁楓[35]通過實際案例，探索了將TOD 模式與科技園建設結合，建構地上——地下完善公共空間體系的新模式。趙萬民[36]從生態(tài)優(yōu)先理念出發(fā)，探討了TOD廊道導向的低碳生態(tài)途徑，并提出復合中樞系統(tǒng)的構建方式及過程，認為TOD 廊道的構建有賴于軌道交通、綠地系統(tǒng)、城市基礎設施步行系統(tǒng)等專項規(guī)劃的整合。該模式重新連接了被道路分割的區(qū)域，促進了道路兩側社區(qū)市民的交流，拓展了社會服務功能，與城市可持續(xù)發(fā)展目標相符，具有實際價值和普適性。

2.3 能源基礎設施灰綠協(xié)同研究

2.3.1 “光伏＋”綜合利用模式

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，光伏電站場地面積大、土地利用效益不高的問題日益顯現(xiàn)。近年來，因地制宜發(fā)展“光伏＋”綜合利用模式，推進光伏治沙、林光互補、農(nóng)光互補、牧光互補，實現(xiàn)太陽能發(fā)電與生態(tài)修復、農(nóng)林牧漁業(yè)等協(xié)同發(fā)展，提升經(jīng)濟與生態(tài)的雙重價值，已經(jīng)成為一個新興的研究領域。

在工程選址上，有學者提出光伏電站除了主要考慮自然條件和經(jīng)濟效益兩個方面以外，生態(tài)效益也是決定光伏電站選址的重要因素。例如，光伏電站建設對植被和土壤固碳能力的影響在不同地區(qū)具有明顯差異。因此，光伏電站規(guī)劃時可以選擇在能預期大幅度提升電站整體生態(tài)效益的區(qū)域，能夠進一步輔助政府和企業(yè)進行科學決策。在技術方法方面，不同學者結合實踐應用案例，分別進行了漁光互補[37]、“光伏+”荒漠化治理[38]、“光伏+”礦區(qū)治理[39]和“光伏+”土地治理[40]等多方面的探索。這些方式共同體現(xiàn)了光伏發(fā)電與綠色生態(tài)發(fā)展的有機結合，實現(xiàn)了社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益的多贏局面，為光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了重要方向。但多數(shù)研究停留在具體的工程項目，在宏觀規(guī)劃層面的研究尚處于探索階段。在環(huán)境影響評估和效益評價方面，田政卿等認為光伏電站建設可以提高植被蓋度和植物生產(chǎn)力，特別在荒漠等生態(tài)系統(tǒng)中可一定程度上改善生態(tài)環(huán)境，王旭采用模糊層次分析法構建了綜合效益評價模型，并對漁光互補光伏電站項目進行了綜合評價。盡管目前有大量研究報道光伏電站對生態(tài)系統(tǒng)可能具有的效應，但實驗性論據(jù)尚不充分，對生態(tài)系統(tǒng)功能影響機制的研究更為少見，無法為生態(tài)保護與修復提供依據(jù)。

2.3.2 綠色水電工程

水力發(fā)電是一種利用水流動能產(chǎn)生電力的可再生能源，它在能源產(chǎn)業(yè)中扮演著重要的角色。傳統(tǒng)的水電站運行多單純追求發(fā)電效益的最大化，對生態(tài)效益解決水庫群調(diào)度生產(chǎn)運行所面臨的生態(tài)問題不夠重視。近年來，基于綠色發(fā)展理念，國內(nèi)外學者針對如何既能有效推動經(jīng)濟發(fā)展，還能夠發(fā)揮生態(tài)環(huán)境保護的重要職能，實現(xiàn)興利、生態(tài)、防洪等多個調(diào)度目標的協(xié)同優(yōu)化開展了一系列研究。其中，以水電清潔能源與生態(tài)環(huán)境相互協(xié)調(diào)發(fā)展為核心的綠色水電評估成為研究熱點，取得了比較豐富的研究成果。部分學者提出在重大規(guī)劃編制方面，將生態(tài)用水納入流域水資源統(tǒng)一配置和管理，并對現(xiàn)有水利水電工程進行綠色生態(tài)改造、制定水利水電工程生態(tài)調(diào)度方案、強化生態(tài)流量依法管控和執(zhí)法監(jiān)管等改進措施和建議；部分學者針對均衡考慮電站群經(jīng)濟和生態(tài)效益的工程需求和科學問題，開展了水庫群多目標生態(tài)優(yōu)化調(diào)度建模理論與優(yōu)化技術等方面的研究；部分學者建立了覆蓋水電工程項目全生命周期的生態(tài)保護－經(jīng)濟效益－社會影響評估體系，以保證我國水電工程項目建設中每個環(huán)節(jié)的“綠色性”，促進我國水電清潔能源的可持續(xù)發(fā)展；還有部分學者提出了采取生態(tài)補償[41]的方法和措施，以修復受到水電站建設破壞的生態(tài)環(huán)境，增強生態(tài)系統(tǒng)的韌性和適應性。

此外，大部分的水電站位于高山深河地區(qū)，自然環(huán)境優(yōu)美，生物種類繁多，因此水電站旅游資源作為水體旅游資源的一大種類，一直被視為我國水資源綜合利用的重要組成部分。近年來，我國水利旅游領域供給和需求均呈快速增長趨勢。國內(nèi)已有文獻研究主要集中在水電站旅游現(xiàn)狀分析[42]，水電站旅游開發(fā)的可行性研究[43]，水電站與其他產(chǎn)業(yè)聯(lián)合開發(fā)，水電站旅游資源的開發(fā)、利用和價值評價，水電站旅游的可持續(xù)發(fā)展研究[44]，以及個案研究等方面。這些研究有助于深入了解水電站旅游的潛力和挑戰(zhàn)，為該領域的進一步發(fā)展提供了有力支持。

2.4 數(shù)字化灰綠協(xié)同研究

數(shù)字化城市基礎設施建設，即運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、GIS 等技術把城市中分散的諸如交通、水利、能源、環(huán)境等城市子系統(tǒng)協(xié)同到一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時收集、分析、環(huán)境評估、智能決策和項目管理，形成一個具有高協(xié)調(diào)性的有機整體。其作為提高城市效率、優(yōu)化資源管理、支持智能決策、改善環(huán)境質(zhì)量、促進經(jīng)濟增長、提高城市韌性、推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的有效手段，逐漸受到研究者的關注和重視。

在涉水基礎設施的灰綠協(xié)同方面，數(shù)字化研究主要聚焦于智慧水務[45]領域，綜合運用數(shù)字化技術，以實現(xiàn)更科學、更精細的灰綠協(xié)同。這種數(shù)字化方法主要依次應用于以下幾個方面：首先，通過構建“源－網(wǎng)－廠－河”一體化的智慧排水系統(tǒng)，采取源頭、過程、末端相結合的系統(tǒng)治理思路，控制源頭污染、提升管網(wǎng)效能、污水處理、恢復河湖水體容量，保障河湖自然調(diào)節(jié)、生態(tài)和社會服務功能；其次，利用數(shù)字孿生技術，通過信息采集和數(shù)字化監(jiān)測優(yōu)化大型給水工程的取水、輸水、凈化和分配系統(tǒng)，通過嚴格檢測實時控制水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量, 將對生態(tài)環(huán)境的影響降到最低；再次，在海綿城市建設中，借助物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測雨水和排水系統(tǒng)，可提高城市的可持續(xù)性；最后，通過數(shù)字監(jiān)測，可進行水體污染監(jiān)測和防洪流域調(diào)度。

交通基礎設施灰綠協(xié)同則聚焦于環(huán)境監(jiān)測方面，數(shù)字化傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)可以用于監(jiān)測交通基礎設施對環(huán)境的影響，包括噪音、大氣質(zhì)量和水質(zhì)。結合GIS 數(shù)據(jù)建立數(shù)字化地圖和監(jiān)測系統(tǒng)，用于識別和保護重要的生態(tài)通道，以便野生動物能夠安全地遷徙，減少因交通基礎設施而引起的生態(tài)障礙。

在能源基礎設施灰綠協(xié)同研究中，主要聚焦于生態(tài)流量監(jiān)測，通過數(shù)字化檢測系統(tǒng)遠程監(jiān)測水庫、河流等水體的實時水位（或流量）以及水電站的實時下泄流量等數(shù)據(jù)，并將其與電站的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)相結合進行深度分析。此舉不僅有助于滿足環(huán)境生態(tài)保護的需求，還能夠優(yōu)化電站的運行，以滿足可持續(xù)發(fā)電和資源管理等方面的學術和實際要求。

3 結語

3.1 灰綠協(xié)同的概念與內(nèi)涵

綜合灰綠協(xié)同的相關研究方向和熱點，可以發(fā)現(xiàn)其共同點均是在探討城市基礎設施領域中人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)的有機協(xié)調(diào)，以實現(xiàn)城市生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益的統(tǒng)一。在生態(tài)價值方面，灰綠協(xié)同以可持續(xù)發(fā)展為核心，強調(diào)協(xié)同過程中的生態(tài)保護、環(huán)境治理、資源節(jié)約，維護人類生存與發(fā)展的基礎；在經(jīng)濟價值方面，灰綠協(xié)同以循環(huán)經(jīng)濟為核心，強調(diào)協(xié)同過程中各要素的高效利用、科學配置、協(xié)調(diào)統(tǒng)一；在社會價值方面，灰綠協(xié)同以人與自然和諧共生為核心，強調(diào)協(xié)同過程中滿足人們更高質(zhì)量的健康、安全和精神文化需求?？梢哉f，灰綠協(xié)同實踐中所包含的人與自然環(huán)境和諧共處、經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展、城市良性循環(huán)的理念，完整體現(xiàn)了生態(tài)城市理論的核心價值觀。因此，本文提出灰綠協(xié)同的概念，即以生態(tài)城市理論為基礎，以城市良性循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展和人與自然和諧共生為原則，通過灰色與綠色基礎設施協(xié)同作用，形成城市生態(tài)、經(jīng)濟、社會更高質(zhì)量綜合效益的城市生命支持基礎設施系統(tǒng)。

以生態(tài)城市為理論基礎，灰綠協(xié)同的內(nèi)涵體現(xiàn)為以下4 個方面。

（1）安全韌性：灰綠協(xié)同下的城市安全既包括維護生活生產(chǎn)的傳統(tǒng)基礎設施的安全，也包括維護生態(tài)環(huán)境健康的生態(tài)基礎設施安全。兩者相互支撐、互為補充，在應對極端自然與人為災害時維護城市安全，并體現(xiàn)出耐受、適應和快速恢復的韌性特征。

（2）復合高效：灰綠協(xié)同強調(diào)灰色與綠色基礎設施在功能屬性、空間組織、運作過程方面的復合，疊加灰色基礎設施的功能效應與綠色基礎設施的生態(tài)效應，實現(xiàn)節(jié)約資源與能耗基礎上的整體功能增強與效益增加。

（3）綠色低碳：灰綠協(xié)同強調(diào)灰色與綠色基礎設施在規(guī)劃、設計、建造、施工、運維的全生命周期內(nèi)運用綠色低碳的技術方法，通過節(jié)能、降碳、減污、擴綠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展并最大化發(fā)揮灰綠協(xié)同的生態(tài)價值。

（4）品質(zhì)服務：灰綠協(xié)同在滿足城市安全、健康、綠色、發(fā)展基礎上，更要體現(xiàn)灰綠協(xié)同背后的文化價值、美學價值、休閑價值，并積極借助數(shù)字化賦能，為人們提供更高品質(zhì)的城市服務。

3.2 灰綠協(xié)同的特征

灰綠協(xié)同理論主要呈現(xiàn)出以下四點特征。

（1）系統(tǒng)性：雖然城市不同基礎設施子系統(tǒng)之間有明確的專業(yè)分工，如灰色基礎設施主要負責城市的功能性需求，而綠色基礎設施則主要關注生態(tài)和環(huán)境方面的需求，但灰綠協(xié)同將其作為一個整體，在功能屬性、空間組織、運作過程中彼此協(xié)調(diào)，并在外部影響下能保持穩(wěn)定和平衡，形成一個更加綜合和可持續(xù)的城市生命支持系統(tǒng)，因此不能將其割裂。

（2）動態(tài)性：由于人類科學技術的進步以及對自然認知能力的提升，灰色與綠色基礎設施的形式、功能、協(xié)作方式都會發(fā)生變化，比如新型灰色基礎設施的創(chuàng)新、綠色基礎設施潛在價值的發(fā)現(xiàn)、灰綠協(xié)同方法的更新迭代、灰綠協(xié)同工程技術的改進等，因此，灰綠協(xié)同理論的發(fā)展也是動態(tài)演化的。

（3）復雜性：灰綠協(xié)同支持生態(tài)城市建設，而城市核心要素人的復雜性，決定了目標與體系構成的復雜性。同時灰綠協(xié)同涉及不同類型基礎設施，其協(xié)同方向不僅涉及總體的系統(tǒng)協(xié)同，也包括功能協(xié)同、空間協(xié)同、工藝協(xié)同、運維協(xié)同、數(shù)字化協(xié)同等分支領域的協(xié)同，體現(xiàn)了協(xié)同過程的復雜性。

（4）層次性：灰綠協(xié)同因研究范疇不同其研究重點也有所不同，體現(xiàn)出區(qū)域、城鎮(zhèn)和項目三個不同層次。區(qū)域尺度上灰綠協(xié)同重點是通過合理布局灰綠基礎設施，協(xié)調(diào)分配資源能源等要素、協(xié)同風險防范與生態(tài)環(huán)境治理、協(xié)作產(chǎn)生最大綜合效益，促進三生協(xié)調(diào)發(fā)展。城鎮(zhèn)尺度上灰綠協(xié)同重點是協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)功能、結構和運作模式，實現(xiàn)系統(tǒng)集成最優(yōu)。項目尺度上灰綠協(xié)同重點是探索項目全生命周期中的灰綠協(xié)同，實現(xiàn)相關模式與技術的融合。

3.3 灰綠協(xié)同的理論框架

基于上述研究，本文提出灰綠協(xié)同的理論框架，旨在促進宏觀、中觀和微觀不同層面的研究和實踐，以更全面地理解和應對生態(tài)城市發(fā)展中的多樣挑戰(zhàn)，如圖1 所示。

圖1 灰綠協(xié)同研究綜述

3.4 灰綠協(xié)同研究的挑戰(zhàn)

結合當前不同領域灰綠協(xié)同的實踐研究，以及本文提出的灰綠協(xié)同理論框架，筆者認為仍存在著一些亟待面對的問題。

（1）灰綠協(xié)同研究主要集中在涉水基礎設施領域，在交通、能源領域及相關數(shù)字化灰綠協(xié)同方面的研究相對匱乏，特別是與自然進行密切物質(zhì)能量循環(huán)的環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)方面幾乎沒有相關研究。

（2）盡管全球范圍內(nèi)存在大量工程實踐經(jīng)驗和可供借鑒的成功案例，但是往往忽視了在規(guī)劃協(xié)調(diào)、戰(zhàn)略決策方面的協(xié)同，灰綠協(xié)同尚未在頂層設計中發(fā)揮其應有的價值。

（3）目前的灰綠協(xié)同研究主要局限在市政各專業(yè)體系內(nèi)，主要關注系統(tǒng)自組織、新技術與技術集成、施工管理三方面的綠色化，缺乏跨專業(yè)間有關灰綠設施布局的協(xié)同統(tǒng)籌，多元協(xié)同發(fā)展的思維也不夠成熟，全局性思考不足。

（4）在效益評價體系方面，目前的研究主要集中在項目內(nèi)部效益，對于項目外部衍生效益評價不足，往往導致個體最優(yōu)而非城市整體最優(yōu)。

4 展 望

結合未來發(fā)展趨勢，本文提出了關于灰綠協(xié)同應用發(fā)展4 個方面的展望。

（1）從協(xié)同方向看，應逐步將焦點從工程領域的灰綠結合轉向更高層次的規(guī)劃領域的灰綠統(tǒng)籌。開展灰綠協(xié)同的城市生命支持基礎設施綜合規(guī)劃和相關專項規(guī)劃，以指導不同層級的國土空間規(guī)劃。

（2）從協(xié)同技術看，應該從單一專業(yè)領域的灰綠結合發(fā)展為跨學科的多維灰綠共生。這需要摒棄當前各領域孤立研究的模式，結合生態(tài)環(huán)境導向的開發(fā)模式（EOD）和區(qū)域綜合開發(fā)的契機，打通專業(yè)壁壘，實現(xiàn)整合布局。

（3）從協(xié)同評價看，應該從項目內(nèi)部效益評價轉向內(nèi)外部綜合效益評價。綜合考慮灰綠協(xié)同與城市的發(fā)展階段、生態(tài)環(huán)境特色、功能空間特點、產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征間的關系，以及對生態(tài)、經(jīng)濟、社會的促進作用，并采用適應中國國情的效益計算方法來綜合比較不同方案。

（4）從協(xié)同智能化看，灰綠協(xié)同將迎來數(shù)字化整合和優(yōu)化的浪潮，要充分發(fā)揮人工智能在基礎設施的調(diào)查、監(jiān)測、反饋、聯(lián)動、決策、評估方面的能力，形成灰綠協(xié)同的城市數(shù)字化模型，引導相關策略制定更加精準和智能。

盡管目前灰綠協(xié)同的理論與實踐尚未形成完整體系，但明確無疑的是，灰綠協(xié)同領域正普遍開展著多要素的跨尺度研究，謀求建立生態(tài)過程與基礎設施之間的“雙贏”與“共存”，相關的研究視野和范疇正不斷擴大，系統(tǒng)性思維以及新技術的探索也普遍展開，未來的灰綠協(xié)同研究將成為生態(tài)城市美好愿景的重要支撐。