【规划师论坛2】“海绵城市”视角下绿色基础设施体系构建与规划策略

 

12期主题：绿色基础设施规划建设

【编者按】

绿色基础设施将基础设施的概念延伸到绿色空间体系，是指由提升生物多样性、维持自然生态过程、保护空气与水资源以及提高城市和人民生活质量的荒野和开敞空间所组成的一个相互连接的网络，涵盖水道、湿地、森林、野生动物栖息地和其他自然区域，绿道、公园和其他保护区域，以及农场、牧场、森林和荒野。目前，国外在绿色基础设施体系构成、规划建设方面的研究已较为成熟；我国由于对绿色基础设施重视不够、认识不系统等原因，对其的规划建设仍处于初级阶段，表现为以绿地系统为主体的专项规划实践，而随着我国生态保护意识的增强、技术手段的提升和制度环境的完善，进行系统的绿色基础设施规划建设已势在必行。为此，《规划师》2016年12期“规划师论坛”栏目以“绿色基础设施规划建设”为主题，在总结国外绿色基础设施研究最新进展及启示的基础上，结合我国实际，探讨了“海绵城市”视角下绿色基础设施的体系构成，以及水系、湿地等重要绿色基础设施的规划内容，以期能为我国绿色基础设施规划建设提供参考。

【规划师论坛2】

“海绵城市”视角下绿色基础设施体系构建

与规划策略

[ 关键词 ]  海绵城市；绿色基础设施；体系；规划目标；

原则；策略              

[ 文章编号]1006-0022(2016)12-0012-07

[ 中图分类号]TU984　

[ 文献标识码]A

作者广东工业大学教授、建筑与城市规划学院副院长，中国城市科学研究会城市更新专业委员会副主任委员蔡云楠，广东工业大学硕士研究生温钊鹏，广东工业大学硕士研究生雷明洋在《规划师》2016年第12期撰文，文章阐述了绿色基础设施对于“海绵城市”建设的意义和作用，在分析其基本特征的基础上，提出了“城乡统筹，保护与修复结合；流域统筹，水陆结合；灰绿统筹，快慢结合；部门统筹，多规融合”的规划原则，初步构建了“区域—城区—场地—建筑”多个层面的技术框架，明确了各层面的建设对象和建设目标，并提出了绿色基础设施的规划策略和方法。

“海绵城市”视角下绿色基础设施的

概念、作用与基本特征

1. 概念辨析

绿色基础设施(Green  Infrastructure)将基础设施的概念延伸到绿色空间体系，是指由提升生物多样性、维持自然生态过程、保护空气与水资源以及提高城市和人民生活质量的荒野与开敞空间所组成的一个相互连接的网络，涵盖水道、湿地、森林、野生动物栖息地和其他自然区域，绿道、公园和其他保护区域，农场、牧场、森林和荒野。与“海绵城市”充分利用自然实现雨洪资源化利用的理念一样，绿色基础设施作为城市和区域的自然生命支持系统，通过各类土地资源之间的联系与互通，修复、改善包括水循环系统过程在内的自然结构,持续、稳定地满足人类的需求。特别是在雨洪管理方面，绿色基础设施通过结合自然系统的一系列技术和措施，模仿自然水循环系统过程，达到改善环境质量和提供公共设施服务的目的，这与“海绵城市”以“雨洪资源化利用，提高城市应对气候变化、极端降雨的防灾减灾能力”为目标，以“控制面源污染、保障水质”为核心，以“水资源管理和水生态治理”为理念，“像海绵一样吸纳、净化和利用雨水”等诸多方面追求是完全一致的。绿色基础设施可以看作是“海绵城市”中的“海绵体”，而“海绵”则可认为是以自然为对象的水生态基础设施。

2. 意义与作用

作为生态功能的复合体，绿色基础设施除具有休闲、游憩、交往及提高生物多样性等多方面的复合功能外，在“海绵城市”建设中也可以发挥多种功能。

(1) 构建区域绿色雨洪网络体系。绿色基础设施通过保护和串联分散的绿地，修复破碎的城市生境，形成绿色生态廊道，为“海绵城市”建设提供多种尺度、不同功能的载体，保证了海绵体的规模。同时，通过要素间的连通和自然过程的新陈代谢，将城市中的雨洪管理设施纳入绿色基础设施网络，实现雨洪管理的系统性和高效性。

(2)降低城市对洪水等自然灾害的敏感性。针对城市中时空分布不均的雨水径流与污染区域，绿色基础设施利用不同形态和规模的绿地，协同发挥雨水渗透、存蓄及回收再利用等作用，形成对雨水径流从源头、途中至末端的系统控制，降低城市对洪水等自然灾害的敏感性，防止城市洪涝灾害的发生，保障城市生态安全。

(3)控制雨水径流污染，改善城市水环境和生态系统。绿色基础设施通过植物吸收、土壤吸附、微生物分解有效去除水体中的氮、磷、重金属和有机化合物，减少化学和生物污染物，过滤径流，将雨水进行自然净化，减少径流污染总量；同时，水环境的改善将促进植被的良好生长，吸收CO2、SO2 和O3 等污染物，拦截可吸入颗粒物(PM10)，提高城市空气质量；通过蒸腾作用吸收环境热量，减缓热岛效应。

(4)降低市政基础设施建设和维护费用。绿色基础设施的“海绵”模式改变了传统灰色基础设施只排不蓄、只排不用的状况，能滞留城市中近50%的雨水，有效缓解城市管网系统的压力，减轻污水处理厂的负荷，节约运营成本。研究表明，绿色基础设施建设和维护成本较灰色基础设施低。

3. 基本特征

（1）空间的连续性。绿色基础设施作为连接自然区域和城市开敞空间的绿色网络体系，是沿流域、山系和道路脉络延伸生长的有机网络。绿色基础设施注重各类自然要素间的联系与沟通、交流与合作，往往跨越行政的界限，从城市延伸到乡村，从乡村蔓延至旷野。

（2）结构的层次性。绿色基础设施具有结构复杂、层次丰富的特点，在空间上是由多个网络中心、连接廊道和小型场地构成的空间系统，涵盖区域、城市、街区和建筑等多个层级。

（3）要素的多元化。从绿色基础设施的构成要素看，网络中心以较少受到外界干扰、面积较大的自然生境为主，包括处于原生状态的土地、生态保护区、郊野公园、森林、湖泊、湿地、农田、牧场和林地等；连接廊道是线性的生态廊道，是网络中心、小型场地之间联系的纽带，主要包括生态廊道、河流、城市道路、泄洪渠及防护绿带等线性绿色空间；小型场地是独立于大型自然区域之外的生境，主要包括城市公园、广场、街旁绿地、社区公园、停车场、雨水花园及屋顶花园等。

（4）功能的生态化。生态系统的服务功能是绿色基础设施存在的基础。对于“海绵城市”建设而言，绿色基础设施不仅可以通过雨涝调蓄、水源保护和涵养、地下水回补实现缓解洪水灾害、减轻排水和洪水防御系统压力的目的，还可以维护城市雨污净化、栖息地修复和土壤净化等重要的水生态过程。

规划原则与体系构建

1. 规划原则

（1）城乡统筹，保护与修复结合。保护和修复山、水、河、湖、林、田等大型水生态斑块和网络，充分发挥绿色基础设施对降雨的滞留、渗透和自然净化作用，实现城市水体的自然循环；通过自然要素的连接，打破城乡界限，实现城乡融合，构建城乡一体、区域联动的绿色基础设施网络骨架。

（2）流域统筹，水陆结合。流域是一个完整的天然集水单元，城市与流域有着不可分割的联系，流域统筹是绿色基础设施规划的基础与支撑条件。针对水问题特有的多尺度、跨地域、系统性及综合性等复杂状况，应从整个流域出发，摆脱传统就水论水、就城市论城市的模式，将水域和陆域作为一个整体，结合河道、水体和陆域环境进行综合考量，统筹解决流域内水生态系统功能失调的问题。

（3）灰绿统筹，快慢结合。针对我国气候南北差异较大、雨量分布极不均衡的情况，绿色基础设施的规划建设应立足当地实际，采用灰色基础设施与绿色基础设施相结合的方式，二者共同发挥作用。例如，珠三角地区降雨“范围广、雨量大、强度强、频次高、持续久、灾害多”，城镇建设也具有“规模大、强度高”的特点，在大力发展绿色基础设施的同时，应对城市灰色基础设施进行绿色化改造，完善和提升雨水管网排水能力，将快排和慢排相结合，从而化解特大暴雨时的雨洪危机。

（4）部门统筹，多规融合。“海绵城市”的绿色基础设施规划建设是一个复杂的工程，需要统筹协调多部门共同参与，应打破规划、国土、绿地、环境、水利和道路等多个专业规划之间的壁垒，从强调城乡统筹和流域综合治理的区域规划到突出单一要素的部门规划，从着眼整体的总体规划到强调地块的详细规划，从用地规划到专项规划，从竖向规划到排水防涝规划，实现多规融合。以解决问题为目标，通过高效的协调和反馈机制，开展不同专业之间的技术统筹，有效落实绿色基础设施的建设内容。

2. 体系构建      

绿色基础设施网络渗透在城市的各个层面，其规划建设需要从不同层次入手。结合雨洪管理的实际需求，可从“区域—城区—场地—建筑”四个不同尺度分析规划对象要素和需要完成的主要任务，建立“海绵城市”建设的框架体系 ( 图 1)。

（1）区域尺度。

区域尺度的绿色基础设施是城市自然生态的基质和母体，承担着多种自然过程，为城市提供自然供给和净化系统。其规划的主要任务是根据当地自然地理条件、水文地质特点、水资源禀赋状况、降雨规律、水环境保护及内涝防治要求等，研究水系统在区域或流域中的空间格局，把握区域水生态特征，维护区域水循环过程，构建区域生态安全格局，建设大型防洪设施，完善“海绵城市”建设所涉及的水源保护、洪涝调蓄及水质管理等功能，维系蓝绿生态格局的完整性和稳定性。因此，区域尺度的绿色基础设施规划的主要对象是大规模水源、水资源保护区、对地表径流量产生重大影响的主干河流水库及湿地、地质灾害敏感区、水土流失高敏地区、自然保护区、基本农田集中区、维护生态系统完整性的生态廊道和隔离绿地、森林公园、郊野公园、坡度大于25％的山地和其他水生态敏感区域等。

（2）城区尺度。

城区尺度的绿色基础设施是“海绵城市”的主体，该尺度的绿色基础设施规划的主要任务是形成“城区海绵系统”，并落实到土地利用中，有效提升排水防涝能力，基本解决城市内涝积水问题，综合解决城区内水量平衡、雨污净化和滨水栖息地恢复等问题；主要针对城市绿色廊道、绿色斑块，包括城市公园、湿地、果园、湖泊、溪流、绿地、城市道路及广场等。

（3）场地尺度。

场地尺度的绿色基础设施面积小、数量多、分布广。该尺度的绿色基础设施规划可操作性强，是城市雨洪管理效果最为明显的尺度，其规划建设的主要任务是落实“微海绵体”，结合场地自身的微生态循环系统，发挥绿色基础设施的“海绵”功能，强调其功能性和生态过程，如布置LID设施就地进行雨水的储存、下渗、净化和再利用；在暴雨来临时，不增加场地内排放径流总量和峰流量值，不影响城市的正常运作；其主要对象是城市公园、广场、街旁绿地、社区公园、停车场、雨水花园和城市中一切未被充分利用的土地。

（4） 建筑尺度。

建筑尺度的绿色基础设施虽然碎小，但是由于建筑占据了城市大部分用地，建筑尺度的绿色基础设施数量多、潜力大，如屋顶绿化可以减少屋面径流，通过渗透、蒸发等过程涵养屋顶绿植。建筑尺度的绿色基础设施规划建设的主要任务是推广绿色屋顶的应用，促进“立体海绵”竖向发展；主要针对屋顶绿化(屋顶花园、屋顶菜园、蓄水屋顶)、墙体绿化和绿色庭院等要素。

不同层面的规划策略与方法

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区域层面

(1) 识别基础要素，建构区域格局。

规划利用高分辨率遥感影像图，结合土地权属、土地审批等信息，识别对水源保护、洪涝调蓄和水质管理等功能至关重要的景观要素和空间位置，借助景观安全格局方法，进行生态环境承载力、生态服务功能、生态敏感性和生态安全格局综合评估，围绕生态系统服务构建区域水安全格局。

例如，广州市依托“山水城田海”的自然生态格局，以区域绿地、生态廊道为主要载体，充分利用市域北部向南部指状延伸的山体绿地、市域南部向北部指状渗透的河流水系，以及市域中部地区的缓丘、河涌、城镇组团间的水网，在市域层面构建“七核九片，六廊多带”的水生态空间结构 ( 图 2)。

(2)划定生态控制线，保护自然本底。

规划按照“生态优先、系统完整，分级保护、动态优化”的原则，与区域水生态安全格局控制相协调，强化对自然山林、水体和湿地等水生态空间的保护与管控，明确城市水生态安全底线区域，形成界限清晰、结构合理、网络布局、永久保持的绿色基础设施系统，切实保障城市水生态安全。例如，广州市结合岭南地区水网城市特征，建立了自然生态要素清单，在“多规融合”的基础上划定了生态控制线(图3)。根据生态系统服务的功能重要性和监管级别，分为一级管制区和二级管制区，其中一级管制区面积约为1838km2，约占广州市总面积的25％，二级管制区面积约为2385km2，约占广州市总面积的32％，分别采取不同的管制办法，最大限度地保护水生态敏感区；按照“占补平衡”的原则保持水域面积不减少，增加可渗透地面面积，充分发挥植被、土壤等自然下垫面对雨水的渗透作用以及湿地、水体等对水质的净化作用，维持自然水文特征；制定并实施城市生态修复工作方案，重点推进海岸线、河岸线和山体的生态修复工作，突出重要水源地、重要江河源头区和水蚀风蚀交错区的水土流失预防工作，有计划、有步骤地修复被破坏的山体、水体、湿地、植被、土壤和断裂的关键生态节点，推进城市废弃地的修复和再利用，扩大绿地、水域等生态空间，优化城市绿地布局，恢复城市生态系统净化环境、调节气候与水文等功能，促进人与自然的和谐共处。

(3) 开展流域治理，修复涉水要素。

规划加强区域水安全的统筹能力，协调上游地区经济发展与水生态环境保护的关系，对威胁水生态安全的企业进行严格控制，严防上游地区水源的污染影响下游用水安全；结合绿色基础设施推进绿色生态水系工程建设，突破传统以截洪沟、截洪隧洞建设为主的快排式，开展流域综合治理。针对受山洪威胁、集雨面积大的上游地区，建设水库、山塘等滞蓄设施，实现雨水自然积存，中下游地区利用湖泊、湿地等调蓄来水，实现对雨洪资源的利用；重视河湖水域与周边生态系统的有机联系，通过逐步改造渠化河道、恢复已覆盖的水体开展生态修复，建立丰富的物种群落，提高生物多样性。

例如，广州市构建了“数字水网”体系，明确了市域范围内现状共有1333 条宽度在5m以上的河涌，长约5360km，水库有358座，主要人工湖有11个，全市域水面率达10.2%(图4)。水系规划按照“协调、地域、公共、经济、安全”的原则，形成“一江两片、北树南网、点线结合、干支分层”的水网结构和“北拦南蓄”的排涝格局，通过“多层次、成网络、功能复合”的水系建设，促进市域水系、绿道、山林和湿地的融合发展，构筑“水脉相连、水绿交融、水城共生”的岭南生态水城。规划到2020年广州市水面率达到10.5%，骨干河涌密度达到0.28km/km2；坚持分流域治理的指导方针，对于北部山区丘陵“树枝状”水系，根据地形适当开展湖库建设工程，增强对上游来水的拦蓄功能，提高水面率，增加非汛期区域可利用的水资源量；对于南部平原呈“网状”分布、间距较小的水系，加强河道间的连通，疏浚断头河涌，对难以疏浚连通的河道新开联系河涌，优化区域水资源分配、提高区域水安全能力。水功能区划采用两级体系，一级区强调政策引导，分为保护区、保留区、开发利用区和缓冲区；二级区强调功能分区，分为饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区及排污控制区 ( 图 5)。

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城区层面

(1)建构绿色网络，严控蓝线、绿线。

针对城镇建成区建筑密度高、人口密度大和“海绵体”土地紧缺的状况，规划在全面分析区域资源与自身资源的基础上，合理规划布局城区内大型城市湿地、生态公园和生态廊道等雨水管理设施，实施生态廊道建设工程，建构“蓝脉绿网”；根据城市总体规划的水面率要求对水体进行保护，根据河流水体功能重要性和位置等因素划定蓝线、绿线，并提出控制要求；禁止侵占河湖水域岸线，维持城市水循环、水系连通所必需的生态空间，保留其滞留、集蓄、净化洪水的功能，建立健全河道治理、岸线利用与保护相结合的机制。

例如，广州市针对都会区，通过对山水格局、生态连接、水系和道路的廊道结构等生态安全格局的分析，明确了都会区生态廊道的空间形态和位置，在城区范围内由水系、农田、山林地及城市绿地等绿色基础设施要素形成了“三纵四横”的网络型生态廊道体系(图6)，规划水面率达到20.04%，充分发挥都会区绿色基础设施的调洪蓄水、水源涵养和提供生物生境等重要“海绵”功能。

(2)加强水系修复，构建湿地“海绵”。

河湖水系是城市“海绵体”的骨架和重要组成部分，其功能、结构是否完善将直接影响到“海绵城市”的调蓄能力。规划应统一考虑绿色基础设施的排水和蓄滞功能，通过疏浚、沟通和拓宽河道，串联小型溪流、低洼地、湿地及公园等，加强河湖水系连通，扩大城市水面率，形成蓄泄得当、丰枯互济的水系格局，发挥绿色基础设施的生态蓄洪和净化功能；同时，对城市河湖水系岸线进行系统生态修复，恢复被侵占和填埋的河道，重塑健康自然的河岸线，新建人工调蓄区，构建复合湿地“海绵”，扩充调蓄弹性空间。

例如，广州市海珠生态城在对22条河涌进行疏浚的基础上，结合生态服务功能，恢复和连通部分河涌，串联周边城市绿地等绿色基础设施，建设以海珠湖公园为主的湖泊湿地，保证蓄洪能力；结合现有城市污水处理厂建设人工湿地，通过植物、微生物等生物净化技术发挥“绿色海绵”的净化功能；结合广东省历史文化名村—小洲村的保护，在其南侧恢复开阔水面，形成果园草地湿地；疏浚黄埔涌、石榴岗涌等河流湿地，提高城区泄洪能力；在河涌交汇处栽植地带性植被形成滩涂湿地，发挥绿色基础设施的“慢排”作用，总体上形成了以湿地带为核心的“湖泊—河流—滩涂—湿地—园地”复合“海绵”系统(图7)。

(3)提高道路“弹性”，加快管网绿色改造。

道路、广场是地表径流的重要来源。道路广场建设应由快速排水转变为分散就地吸水，以控制面源污染、削减地表径流为目标，以雨水入渗、调蓄排放为主要方式。规划在满足道路交通安全等基本功能的基础上，充分发挥道路分流、滞留和吸收雨水的作用，利用道路自身及周边绿化空间削减径流水量、改善径流水质。

同时，应逐步完善传统市政排水管网与绿色基础设施的有效衔接，形成系统联动的多级排水、防涝、防洪体系，全面提高城市整体排水防涝能力。对于新建或全面改造地区，应采用分流排水体制；对于老城区，在更换和修复“病害”管道的基础上，应逐步开展雨污分流改造。

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场地层面

(1) 结合法定规划，制定雨水指标。

绿色基础设施要素多元，既包括了城市公园、广场和街旁绿地等城市建设用地，又涉及到森林、湖泊、湿地和农田等非建设用地。因此，在法定规划特别是控制性详细规划中，应以提升水生态功能为基本原则，对这两种不同的用地类型分别制定雨水控制指标，探索绿色基础设施“一图两标”的控制要求。以汇水分区为单元，确定场地雨水控制目标和具体指标，制定场地层面的开发策略。其中，建设用地的雨水控制指标主要用于控制建设开发活动强度和下垫面环境，涉及容积率、建筑密度、绿地率、绿色建筑、下凹绿地、雨洪利用及中水回用等规划指标和要求；非建设用地的雨水控制指标应注重保护生态功能，主要涉及平均径流系数、乡土植物比例、乔灌木占绿地比例、原有自然生态类型及土地保有率等，可根据实际情况具体设定。

(2)布局LID设施，落实工程措施。

在对场地的土壤特性、竖向高程、水系、绿化和工程建设等情况进行分析评估的基础上，通过模型模拟场地开发前后地表雨水产汇流情况，合理利用场地内的坑塘水系，根据场地现状选择合适的低影响开发设施组合，按照“集流—净化—蓄排”的技术流线落实工程措施。

在“雨洪集流”阶段，根据场地地表产汇流情况，将湿塘、雨水花园等集水型设施布置在地表径流产生源的附近，从源头上削减雨水径流；单个湿塘、雨水花园等设施面积不宜过大，最佳面积应控制在9～27m2，外形设计应遵循场地自然景观特性，避免采用直线形，以便高效发挥功能。在植被配置方面应选用耐旱能力强且具备暂时性耐水能力的乡土植物。

在“自然净化”阶段，顺应“绿色海绵体”对雨水自然净化的“滞留—曝氧—吸附”过程，根据场地竖向高差走向，带状布置植草浅沟、下凹绿地等生物滞留设施，充分发挥其对地表径流的输送、过滤和渗透作用。①滞留阶段，当雨水流经滞留植草带时，滞留植草带通过沉降累积、滞留等过程对地表冲刷的垃圾、砾石和沙土等固态物形成过滤；②曝氧过程发生在蓄水池、坑塘等设施之中，通过池内微生物对污水中的有机物进行氧化分解；③吸附过程则是利用植物根部、土壤吸收和固化水体中的氮、磷等元素及其他有机物，降低水体的富营养化程度。

在“蓄水排水”阶段，绿色基础设施可以利用蓄水池、坑塘和集雨池等蓄水型设施储蓄雨水，也可以通过“集流—净化—蓄排”全过程中的渗透作用，将雨水下渗回补地下水，形成蓄水；对于地下水位较高的场地，可结合地下雨水管道将过载的雨水排送至更大尺度的蓄水设施。这类绿色基础设施应结合其他功能的LID设施综合布置，储蓄的雨水资源既可丰富场地景观，又可供环卫、绿化灌溉等再利用。

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建筑层面

(1) 利用屋顶空间，吸纳屋面径流。

屋面径流是建筑对地表径流贡献较大的来源之一。绿色屋顶可以通过植被滞留和蒸发雨水，减少径流，起到“海绵”作用。在对屋顶进行荷载和防水能力评估的基础上，规划根据屋面构造和植被种植方式选取植物品种，同时选取饱和水容量小、透气能力强、不易结块、虫卵和杂草较少的土壤，设计包含建筑排水管道、蓄水池的绿色屋顶，以快速排除暴雨天气下屋顶“海绵”难以吸纳的雨水。

(2)结合建筑墙体，构筑竖向“海绵”。

建筑墙体的立体绿化是城市竖向空间的“海绵体”，是自然环境在城市立体空间上的延伸。建筑竖向“海绵体”的类型主要包括利用植物攀爬特性的攀附式立体绿化、基于墙体种植槽的附加式立体绿化及添加生态墙的外置式立体绿化等。在对建筑墙体进行耐久性评估的基础上，根据竖向“海绵”的类型择优选择植物种类：攀附式立体绿化应选取攀缘能力强的植物，如铁线莲等；附加式和外置式立体绿化宜采用根系细短的植物，以适应种植槽或生态墙较为狭隘的生长空间，避免植物因根系发达而危害墙体结构。

文章全文详见《规划师》2016年12期

《“海绵城市”视角下绿色基础设施体系构建

与规划策略》