绿色化城市更新设计策略研究——以美国亚特兰大环线改造为例

黄一如 Huang Yiru 廖 凯 Liao Kai 盛 立 Sheng Li 谢 薿 Xie Ni

正如柯林·罗所说，城市的生长像人一样，保留着自己童年和少年每一阶段的片刻回忆。具有漫长历史的城市，往往表现为各个历史时期的“拼贴”。城市在各个历史阶段以修补更新的方式进化，对保留城市既有记忆、生态修复、减小建设成本等具有可持续发展意义。在当下“增量时代”向“存量时代”建设更迭的过程中，大拆大建饱受诟病，城市更新通过不断修复改造城市片段的方式适应不同时期城市功能使用和发展需求，而绿色化海绵城市视角的城市更新则通过绿色基础设施的打造、土地性质整合、生态修复、绿色公共空间营造、生态网络系统构建等方式，恢复城市生态系统的自我调节功能，结合城市修补来改善人居环境，实现“城市双修”的可持续发展。本文试图以亚特兰大环线城市二次开发项目为例，从绿色化海绵城市更新的角度，分析相关设计问题及策略(图1)。

1 亚特兰大环线改造背景

20世纪70年代，美国进入社会经济滞涨期后，绿色基础设施建设被美国总统可持续发展委员会确定为社区永续发展的重要战略之一，政府与土地部门成立诸多专家研究工作组，以专门研究绿色基础设施建设相关问题[1]。在各州生态框架规划指导下，美国完成了一系列的城市更新改造项目，其中以交通基础设施的更新和绿色化方面的实践最为成功，如纽约高线公园(High Line Park)、芝加哥的606项目、费城的Rail Park、明尼苏达的Midtown Greenway、底特律的Dequindre Cut Greenway等。

美国亚特兰大Beltline环线城市更新项目基于一条历史上的35km废弃铁路线，连接大都会区45个街区和536hm2的公园和绿地，其中5km经过亚特兰大商业中心区（图2）。其创意源于1999年佐治亚理工学院学生Ryan Gravel的硕士论文，建议将大量遍及城市街道和活动中心的废弃铁路通道、工业地产整合并再利用，作为连接亚特兰大街道的路径和运输系统，创造更多的绿色公共空间，提高生活品质。整个项目由亚特兰大规划委员会管理执行，投资48亿美元，从2005～2030年的交通改善规划，周期为25年。该项目被细分成了10个规划区，将形成围绕亚特兰大中城及市中心的环线，包括35.4km的步行道、53.1km的服务居住区换乘系统、1 300 hm2的公园、5 600套廉价住宅，还会修复1 100 hm2的工业棕地，增加3万个永久就业岗位和4.8万个短期工作岗位，带来100～200亿美元的经济收益。如今，已经有4条步道开放，6个新建或改建的公园投入使用。

图1 亚特兰大Beltline环线分区规划图

图2 环线改造概念鸟瞰图

图3 已建成的骑行小径

图4 Fourth Ward Park实景图

该城市更新集栈道、交通运输、住区以及公园为一体，是一个承载绿色化城市更新、用地性质置换、低影响性开发、历史建筑保护、公共艺术、经济发展、经济适用房和提升居住品质的完善系统（图3、4）。

2 基地概况

基于亚特兰大环线上位总体规划框架，佐治亚理工学院课题组选取了环线第二规划区（图5）中的一块工业用地进行绿色化城市更新设计研究，基地坐落在亚特兰大城市南部的Pittsburgh居住区以及University Avenue一带，属于环线上位规划的第二细分区域，Beltline沿着基地的南边边界穿过，占地面积23.1 hm2。设计目的是运用城市更新设计策略，以绿色化海绵城市理论为主要视角，进行集中整合修复利用废弃用地、城市公共空间的设计和改善、绿色网络空间系统构建、绿色可持续街道设计等。城市更新设计策略从建筑到场地、街道，再到公共空间，最后扩展到整个区域性的城市生态修复。

图5 基地区位分析图

图6 基地周边情况及相关最新规划设计方案分析图

3 现状问题研究

基地及其周边所面临的问题（图6）在于：①工业用地地块建筑闲置，地块荒废，市政基础设施差，城市生态功能及景观较差，每逢暴雨，地势低洼处总会形成内涝；②上游地势高的居住区宅基地建筑为防止内涝将建筑抬高，但设施老旧，生活质量和街道空间品质差；③下游现有河流区域洪泛区域较大，易形成洪泛，不利于周边住宅地产开发及价值提升。而海绵城市的生态更新改造最主要的问题之一在于水生态循环受到破坏，城市内涝、水质污染等城市病问题严重。解决此类问题在于不能孤立、局部地看待生态问题，需统筹考虑海绵城市相关问题，不能拆东墙补西墙，捉襟见肘。该基地北边的Pittsburgh住宅区汇集了大量的雨水径流到达基地，因而必须从整个基地所在汇水流域出发去研究，以达到“城市双修”的目的（图7）。

图7 基地所在汇水流域范围内相关分析图

通过GIS高程分析，得出基地所在的1 065 hm2汇水流域范围，整个汇水流域区块根据地块功能性质及不同高程，形成了绿色化城市更新所面临的主要问题，分别需要不同的策略进行应对。同时，对基地所在Beltline环线第二规划区的现有方案、所在汇水流域的范围、径流基于高程的流向、地块性质用地功能置换、公共绿地、绿色空间网络的径流组织系统、非渗透表面面积比例、雨水管网出入口分布、泛滥区范围以及城市公共及私有地块等进行了研究分析。基地所在汇水流域非渗透表面的达47%比例，由于过高的非渗透比例造成了城市生态自循环系统的破坏，形成约70 000t的地表径流（100年一遇的暴雨情况下）进入城市管道的雨水径流量。设计所面临的城市病问题：雨水径流的水量和水质影响着整个基地以及汇水流域下游地区。

通过税收手段进行城市径流等水生态的管控调节，美国规定，开发地区暴雨洪峰流量不能超过开发前水平，否则将会增收城市雨水及污水处理及管网维护费，同时，在洪泛区也不得建设住宅。德国对于采用雨水回收利用的则免征此项费用，还有补贴。相反，若通过有效的绿色可持续设计，将洪泛区平面范围减小，地块内的建筑可建范围将可得到扩大。

研究发现，基地上游北侧Pittsburgh居住区不在100年一遇的防洪区里面（泛滥平原），但是由于全球气候变暖和非渗透表面增加，在小范围的低洼地带偶尔也会出现洪涝情况（图8）。由于上游居住区产生的大量雨水径流穿过75/85高速公路继续流向地势更低的People Town，造成了频繁的水涝现象和管道溢流。雨水径流造成了非常差的水环境，不仅十分影响周围的居住健康，同时对周围的地产价值也有影响。

中游区域的基地范围内，Beltline环线第二规划区在Pittsburgh居住区和Capital View庄园之间形成了一个很好的缓冲隔离带。Beltline二次开发方案中包括了中等密度和高密度的功能混合开发规划。经过分析研究，原环线该区域概念设计方案没有考虑到诸如雨水径流组织和管理相关的更大范围问题。因Beltline环线将整个汇水流域切分成了两部分，没有充分考虑到城市层面对如此大量雨水径流的控制和有效组织。Pittsburgh住宅区最南端McDaniel街下面管径很大的雨水管道汇集了大量的雨水径流，对于5年一遇的暴雨，流经这里的雨水径流有约42 000t的水量，对于100年一遇的暴雨有约70 000t的水量，这些水最终都会汇集到下游小溪中，扩大下游区域泛洪区平面。

下游小溪滨水区问题主要是，100年一遇的防洪规划平面控制开发范围和洪水对正常生活品质的威胁，以及如何迅速地将径流排出此区域，减小泛滥平原，获得更多的可建设面积。雨水管网从水处理站下面穿过，经过75/85高速公路，然后流出管网形成小溪，最后将带污染物的雨水径流送入城市河流中，污染河流。

因而，运用城市生态修复的海绵城市更新改造策略，对于提升城市设计和生活品质十分重要。

图8 汇水流域不同区域内海绵城市问题分析图

4 绿色化城市更新策略

4.1 修复废弃用地及混合利用

由废弃的铁路改造而成的环线将刺激周围地区的发展，像一块磁铁，不仅吸引着更多的办公及住宅发展，同时还将带动剧院及文化生活的发展。大约有3 000hm2未充分使用环线土地将得到很好地公共及私人的开发利用。对闲置用地进行再开发，置换土地性质，植入混合功能类型，是因地制宜地进行城市更新的有效手段（图9）。该地块原为工业用地，东侧为城市水处理厂，已被闲置（图10）。设计研究中尝试了工业遗产的保护与二次利用规划，包括置入居住功能，更新老建筑以适应新的建设标准，混合商业功能、创意产业，打造绿色生态基础设施等，增加该地区活力。

城市更新是一个综合权衡的过程，绿色资本的激活以及向其他资本的转化，最终还是以提升城市综合品质为目的的。既要确保当地居民居住条件得到改善，又要提升周边土地和地产价值，以满足投资的利益需求，还要兼顾考虑政府官员的政绩考评机制。设计中考虑将该工业用地地块路网，根据地势高差、新植入地块功能等进行重新划分，一方面，引入地产开发商进入开发；另一方面，整合出利于城市生态修复的集中大型公共空间及绿地（图11）。 该项目的资金来自于联邦政府、州政府、市政府以及私人捐款。

图9 根据不同区域更新问题提出的相关策略分析图

图10 项目研究基地现状图

图11 城市更新设计总图

图12 雨水径流在不同的情况和策略下与汇集时间的关系图

图13 中游生态滞留湖鸟瞰效果图

4.2 集中绿色开放公共空间

绿色中央公园作为城市修复更新的联系中心点，通过集中的绿色城市服务功能及其他相关的土地利用设计，形成一个有序的土地二次利用开发格局，形成可持续的区域核心区，提升周边地产和城市价值。因而在中游雨水汇集区域，设计集中绿色开放空间容纳尽可能多的雨水，减少到达小溪的雨水径流量且延长汇集时间（图12）。

集中绿色开放中间设计策略中，通过绿色生态走廊、人工湖和湿地公园，滞留住100年一遇的降雨情况下一定量的雨水径流。控制径流组织中段汇水区域，改变区域的地表径流过程，通过人工滞留湖等手段延长排水历时，延缓径流的汇聚时间，削减到达下游的洪峰流量，从而降低洪涝可能性。最理想的状态是，当下游的高峰期雨水径流排出后，该区域再将过量溢出的雨水径流排向下游，这样就很好地分散了高峰期的聚集[2]。经过计算，对于100年一遇的暴雨状况，整个中游生态滞留湖能够有效截持67%的雨水径流（图13、14）。

结合中央公园滞留湖，种植具有吸收降解功能、抗逆性强的植物，恢复植被群落，重建生态系统。场地修复的同时，对周边重新进行划分的具有潜在利用价值的地块进行城市设计，建设保障性住房、开发房地产、生态公园等，实现废弃地再利用。

图14 中游生态滞留湖透视效果图

图15 公共绿化系统网络分析图

图16 上游区域总平面设计图

图17 街角雨水花园可持续改造设计平面及景观效果图

4.3 绿色网络空间系统构建

绿色网络体系的构建（图15），在于将不同城市设计层面的相互独立的绿色空间联合起来共同发挥作用，重新发掘大量未被充分利用的空间，如街角公园、建筑屋顶形成一个有街道景观、城市广场、新建和改建公园共同组成的连贯系统，具有巨大的生态修复潜力，甚至加强城市绿地与外围上游林田湖的连接（图16）[3]。因而在上游居住区区块，使上游区域的街道等公共空间得到改善，尽可能多地留住和渗透雨水，因此可缩小下游100年一遇的防洪规划平面，获得更多的城市可开发用地。

居住区范围内有几个较大的公园，对径流组织和渗透有极大的帮助，但都相互分离未形成整体效应，希望把它们都联系起来，形成一个绿色筛状的网络系统，对径流形成台阶式的递进渗透和过滤。

针对上游的策略，希望通过对街道和场地的可持续改造设计，增加雨水的收集和渗透减少雨水径流。下沉式绿化设计、屋顶绿化和街角花园等多种城市设计手段的综合运用，能增加雨水的渗透，补充地下水（图17），而不是仅依靠城市管网快速排出径流而增加下游的排水压力。

4.4 绿色可持续街道设计

通过绿色可持续街道设计，将下游区域居住区交界处的小溪景观得到重新开发和设计，甚至获得更多的可建设用地。同时，将小溪改造成城市生态景观资源，从而全方位地实现海绵城市更新的目标。

对于下游的策略来说，分析了下游区域的防洪区平面位置和范围，确定了40m的生态保留距离要求和城市公共地块，整合用地进行可持续生态设计，重新规划道路网格，划分出可开发城市用地以及可持续绿色改造设计区域，对不同地势和区域的街道，根据径流的组织目的进行了分类和设计。通过对不同街道类型的设计和河道重新改造，在上游的雨水径流到达之前迅速地将下游自身的雨水径流排出，降低洪峰雨水径流流量的同时分散洪峰时间。提高下游对径流的迅速排出能力，整治街道、河道和河岸，使之变得通畅，重新审视现有的排水主干管道和市区的高程规划。通过可持续设计，减少下游防洪区平面范围，以获得更大面积的城市可建设用地，同时绿色景观特性也能对周边房产的价值带来提升。

绿色街道应该不仅仅是对雨水径流的管理，也促进交通模式从车行为主切换到多样化选择的交通。绿色街道规划提供了一个多样、平衡的交通选择,同时强调改善了行人和自行车基础设施。对于该区域的街道可持续设计，根据不同的街道尺寸和现状分别进行了相应的可持续设计（图18）：①对于现有街道比较窄的双向街道来说，设计将人行道进行了渗透性铺面的重新改造，以及住宅前院进行了草坪向当地的植被转换。②对于部分次要交通的双向街道，将其改造成单向车道，新增多孔铺面的路边停车带和穿插的绿化带以增加渗透，同时通过断开的路缘石将雨水径流回流到绿化区域。在街角空置的地块设计街心雨水花园，生态可持续的同时营造了良好的街区景观。③对于较宽的双向街道，对车行道进行了瘦身设计，将行车道宽度从12ft（3.66m）缩小至10ft（3.05m），增设路边停车与绿化的结合带，改造步行道成多孔性铺地。④对于更加宽敞的三车道或者四车道街道来说，同样进行了街道瘦身，增设双边停车绿化带，改换渗透性较强的铺地等。

图18 街道可持续改造设计图

5 结语

基于绿色化海绵城市视角的城市更新，使城市生态空间得到有效的保护和修复，结合功能和空间的城市修补，城市功能和景观风貌得到有效改善，又很好地应对城市内涝、河流水质污染等城市病问题。其通过修复利用废弃用地、打造集中绿色开放公共空间、构建绿色网络空间系统以及营造绿色可持续街道等，从而改善提升城市公共空间和绿色基础设施，进一步提高周边地产价值、公共及私人收益，达到“城市双修”和促进地区繁荣的目的[4]。