生态基础设施先行：武汉五里界生态城设计案例探析
- 摘要：
- 生态城市设计的关键是建立一个生态基础设施系统，为城市的可持续发展和宜居环境的营造提供一系列生态系统服务，包括生态生产、环境调节、生命承载、休憩及审美服务。这些服务在传统工业化的城市中是需要靠高投入和强维护的灰色基础设施来提供的。武汉五里界生态城设计将城市雨洪管理作为生态基础设施的核心功能，并将雨水管理、生物生产、水体净化、生物栖息地保护、游憩系统和绿色通勤（自行车和步行）等诸多生态和人文过程，通过一个三级廊道系统整合在一起，形成生态城市的基础结构，营造一个低维护成本、低技术、低碳。适应气候变化和独具地方放个性的生态型宜居城市。
文献来源：俞孔坚, 张媛, 刘云千. 生态基础设施先行:武汉五里界生态城设计案例探析[J]. 规划师, 2012.
1、引言
千百年来，城市文明在某种程度上意味着人们对自然过程和形态的控制，如以雨水被排出城市的速度、房间里(抑或是露天场)温度和湿度的稳定性来衡量城市的文明程度。今天恒温恒湿"和"智能化"俨然成为开发商推销住房的广告语，日益远离自然过程已成为当今中国城市的发展趋势。随着时间的流逝，人们已经脱离了土地和土地所提供的免费的生态系统服务(Ecosystem Services)，包括生产服务、调节服务、生命承载服务、游憩与审美启智等服务。城市文明建立在密集的灰色基础设施（Grey Infrastructure）之上。这些灰色基础设施包括：为运送产品和服务的车辆而设计的纵横交错的运输系统，为排放雨水而安装在地下的庞大的管道系统，为处理废水而建造的大型污水处理厂，为运作机器和设备而架起的输电线等。
如果我们充分利用自然过程，享受其提供的免费服务，而不是去剥夺它给人类提供服务的能力，那么另一种城市形态乃至另一种城市文明和生活方式将产生：人们会在街道旁或者公园里种植蔬菜和粮食；废物和废水会在自然过程中被吸收和净化；鸟类和其他本地物种会栖居在住宅的后院或共享人们的步行和自行车廊道。这种城市建设和发展的理念与实践有许多称谓，如农业城市主义（Agricultural Urbanism）、景观城市主义（Landscape Urbanism）、水城市主义（Water Urbanism)、可持续城市主义（Sustainable Urbanism）、绿色城市主义（Green Urbanism）和生态城市主义（Ecological Urbanism）。这些城市实践的关键是利用生态基础设施（又称绿色基础设施，Green Infrsatructure）来提供城市和居民所需要的产品和服务，而不过分依赖于城市的灰色基础设施。生态基础设施可以被理解为一种可持续景观(或生态系统)的基础性结构，由关键性的生态系统所构成，它为城市和居民持续地提供自然产品和服务、是建设生态、城市的基础和核心。本文以武汉五里界生态城设计为例，探讨基于生态基础设施的生态城市设计理念如何落实。
2、武汉五里界生态城概况
五里界生态城位于武汉东部，距离城市中心约30km，占地面积为10平方公里。生态城的西面是高科技开发区——光谷；南面和东面是受保护的梁子湖，，水质良好，生态城中的雨水就排放到这里。当地夏季炎热多雨、冬季寒冷，年降水量为1200mm左右，夏天平均最高气温为38℃左右，冬天平均最低气温约为O℃。当地海拔为15m-100m，地形为绵延的山丘、小型盆地，还有许多大小不一的蓄水池塘。这些池塘是农业时代留下来的乡土遗产，有助于减少旱涝灾害，给生态城市的设计提供了灵感。
像许多其他新城区一样，五里界生态城的规划是为了适应飞速发展的城市化进程而开展的项目。生态城的居民将达到100000人，其中10%是当地居民，90%是将要在光谷和新城工作的外来移民。其规划设计的核心理念是把景观作为生态基础设施，使多种多样的自然和文化过程与城市的形成和发展融合在一起，为居民提供多样、便捷的服务，为城市的空间发展提供引导。
3、基于生态基础设施的生态城市设计
武汉五里界生态城设计探索了基于生态基础设施的城市设计模式，试图利用自然生态系统所能提供的免费服务来综合解决当代城市中的一系列问题，主要设计目标包括：①生态化的雨洪管理。武汉五里界生态城将不设雨水排水管道，而是根据地形、原有水系统和绿地系统，设计一个雨洪滞留和净化系统，解决内内涝、水资源短缺和地下水下降等问题。②人与其他生物的共生。城市设计试图将生物多样性保护与城市开放空间建设相结合，塑造一个可观鸟类、可闻蛙呜的人居环境。③丰产的城市。利用具有生产性的植物来营造城市的开放空间。④步行与自行车出行友好的城市。建立一套以步行和自行车为主要出行方式的绿色交通体系。⑤闲适优美的城市。城市设计力求为人们提供方便的休闲与游想机会。⑥独特的城市形态。塑造一个适应于土地利用的、有地方特征的城市形态。
实现这些目标的综合途径是建立一个完整的生态基础设施系统，提供包括雨洪调蓄、生物生产、生物栖息地保育和审美的生态系统服务。与传统的城市规划设计模式相比，以生态基础设施为先导的武汉五里界生态城城市设计有以下五大特点。
3.1以雨洪管理为核心的生态基础设施构成城市的基本骨架
城市设计沿现存水系和地形构建生态基础设施，使雨水能够最大限度地保留在这片土地上，并得以净化。具体做法是：通过对不同的降水强度的模拟来确定池塘和湿地系统的面积和类型、以便所有的雨水都能保留在原地并下渗、补充地下水，最大限度地降低生态城建设对区域内下游水系统产生的影响。这不仅将减少地下排水管道的建造费用、同时还能保护或创造本土动植物和湿地植物生长的栖息地。为使雨洪滞留系统有足够的容量、城市设计利用地理值信息系统，根据场地地形，结合本地区降雨量的历史数据，分别以每天强降雨为50mm、100 mm和150mm为条件，对所需的雨水滞留空间的面积和分布进行模拟，得出三个不同安全水平的雨洪安全格局。同时、以“在每天强降雨达到100mm条件下、雨水能全部滞留在场地内”为目标，建设雨洪滞留绿地(图1)。
图1 雨洪安全格局
图2 雨水收集系统
场地里的其他景观元素，包括关键性的生物栖息地和乡土文化景观元素(如古树和古桥遗迹)也是生态基础设施的重要组成部分。城市设计在城市中心地带形成供多种生物栖息所需的景观安全格局体系、并将共与雨洪安全格局叠加在一起，构成一个潜在的生态基础设施系统（综合的生态安全格局）（图2）。这个潜在的生态基础设施系统是规划的生态基础设施系统的原型，也是城市绿色开放空间格局的原型，城市的路网和建筑将围绕这个系统展开。在这个原型的基础上，通过适当整理，形成一个连续、完整的生态基础设施系统。
3.2 三个级别的生态廊道
经过整合设计的生态基础设施系统，构成了城市的开放空间体系。以潜在的生态基础设施系统为蓝本，形成三种不同级别的生态廊道（图3，图4） ：
图3 综合景观安全格局
图4 三个级别的生态廊道
图5-1-生态廊道剖面
图5-2 生态廊道剖面
（1）主廊道宽120m~150m，能够在强降水时吸收和滞留来自整个区域的径流，同时为白鹭等鸟类和青蛙等蛙类提供栖息地，实现人与自然的共生，构成城市的主要开放空间。主廊道还可以与社区菜园和休闲农业结合在一起。
（2）次级廊道宽60m~90m，能够在中等强度降水时吸收来自场地内分流域的径流。
（3）三级廊道宽20m~30m，可吸收低强度降水时的径流。
这三个级别的生态廊道分别构成城市尺度、社区尺度和邻里尺度的公共空间，满足不同的游憩需要、并提供多样化的生态系统服务(图5)。
3.3生态基础设施与人行道和自行车道网络相结合
连续的生态基础设施可以整合步行道和自行车道系统，从而形成一个相互连通的绿色网络。居民可在生态廊道中穿行，进行日常的体育锻炼和通勤，并获得丰富的环境体验。尽管生态城的区域间物质流动仍依赖交通系统，但生态城内部的出行则基于生态基础设施内的步行道和自行车道网络。从生态城的任何角落到公交站点的最大步行距离仅为600m，所有居民都能在五分钟内到达绿色网络。与非机动车网络相衔接的是一个致密的城市街道系统，街区尺度以150mx150m为模数，形成一个步行友好的城市。
3.4 生态基础设施决定土地价值和整个城市的形态
图6 基于生态基础设施的新城设计总平面
图7 基于生态基础设施的城市土地利用
武汉五里界生态城土地的价值由土地与生态基础设施的关系决定。邻近水体和绿地的徒弟，其居住价值得到大大提高，而网络化的生态基础设施使城市的土地价值得以全面的提升。因此，城市的高尚住宅沿生态廊道布置，远离生态廊道的用地则布置商业和其他建筑。住宅建设打破封闭小区的开发模式，还城市以街道生活。城市建筑的高度控制也根据生态基础设施的格局来确定。原则上，离生态廊道越近，居住品质越高，建筑密度和高度越低。城市的整体形态因此得以确定，沿主要生态廊道形成城市建筑高度的低谷。这样，既可以使主要生态廊道的生态过程（包括风和水的流动、生物栖息、乡土文化的沉淀和生态游憩）得到更好地维护，又可以使廊道两侧的土地价值得到更充分的提升，自然与人文、形式与功能得到和谐与统一（图6，图7）
3.5 新美学环境
城市设计利用生态、环保、低碳的景观与建筑设计，创造符合低碳和环保理念的新美学环境和崭新的生活方式；利用本土物种，创造低维护成本，植物繁殖力旺盛的绿色空间；在建筑物顶部设置屋顶花园和鱼池，在墙面上覆盖绿色植物。在生态城中，退休的人们可以在闲暇之余在公寓或街道前面的池塘里钓鱼；工作的人们可以沿着生态网络骑自行车或步行到工作场所；孩子们则可以在社区菜园里玩耍。这样，城市设计就体现了一种新的城市美学，一种基于生态与环境伦理的“大脚美学”。
4、结语
尽管发达的西方城市现在正在通过建造生态城市的手段而变得整洁和生态化，但它们仍然需要花费大量的成本在处理20世纪期间城市建设对城市环境所造成的损害上。它们目前所采取的措施关注于解决全球气候变化和环境的可持续性问题。如果我们对西方城市的教训置若罔闻，那么处在城市化进程中的发展中国家将会犯西方国家犯过的同样错误。要想避免这样的悲剧，就必须抛弃20世纪的北美城市化模式，选择新的城市规划与设计的理念和方法，其关键就是生态基础设施的规划和设计，这种设计要在城市开发之前进行，而且越早越好。
基于生态基础设施的城市设计为中国当代城市化提供了一种别样的造城模式，它有可能从根本上使城市走向绿色和低碳，同时也能创造经济节约、社会和谐的城市。它是对工业时代城市建设模式的反思，也是对“诗意的栖居”理想的回归。
(武汉五里界生态城市设计参与人员：俞孔坚、张媛、刘云千、成颖、刘洪莉、张云波、李东泽、李永昌、王岩、陈子瑞。）
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