城市韧性理论下的河流断面形态设计策略

葛壁芝 黄 焱

(浙江工业大学设计与建筑学院，浙江 杭州 310000)

0 引言

随着全球气候变暖的趋势加剧，城市极端天气的频繁发生也更加普遍，如旱灾，台风，洪涝灾害等。而沿海地区由于海平面上升，海岸带灾害也正呈现加剧趋势。与此同时，随着城市体量的急速膨胀，用地紧张等问题，大量城市河道被侵占填埋或被截弯取直，河道河岸也因单纯的防洪、排涝、排污目的而被不断硬化渠化，河流河岸带渗透能力急速下降。而雨水在城市下垫面缺少有效阻滞、渗透情况下，直接流入河流及城市管网，使得城市洪涝灾害发生更为频繁，强度更大。城市脆弱性凸显，导致城市防洪压力大。在这样的背景下，城市中水域环境、滨水空间既不能满足防洪排涝，调蓄水资源的作用，又无法维持河流生态系统正常结构与功能，也无法满足人们日益增长的滨水休闲娱乐空间需要。

1 城市韧性理论对河流的实践影响与发展概述

1973年，加拿大生态学家Holling首次将“韧性”概念引入生态学[1]。随后，“韧性”这一概念被引入城市研究领域，联动生态学、社会学和城市规划等多学科，面向未来的多样不确定性风险探索城市环境中的动态适应性策略[2]。“韧性”的概念经历了工程韧性—生态韧性—演进韧性的演变，其在演进中已经抛弃了对平衡状态的追求，在于强调系统并非一定要恢复到原有状态，而是通过对干扰抵抗、吸收、修复等一系列过程建立新的平衡，强调了系统所有具有持续的适应能力[3]。韧性规划要求提高城市应对不确定性因素的冲击、防御风险，并迅速适应和恢复的能力[4]。城市韧性规划正逐渐成为城市可持续发展的重要举措。

1.1 城市韧性理论与实践

“城市韧性”是指城市系统在面临外在扰动时，具备积极应对，快速恢复和整合各种资源以获得持续发展的能力，使城市系统在应对外在扰动时表现得更加坚强，在常态下表现得更有生机[1]。荷兰的洪水应对措施除了赫赫有名的拦海大坝与三角洲工程，近几十年来也融入了更多具有弹性的“软”工程，诸如利用广场、停车场、人行道等基础设施在洪水来临时刻作为蓄水作用，打破了水陆空间的界限，在考虑防洪安全的同时，也给滨水河岸带来更多活力，推动了河岸带经济的发展，同时也有效提升了环境的生态质量和景观质量。纽约市政府在2013年发布了《一个更强大、更具韧性的纽约》，在城市建设中全面推行韧性理念，随后又推出了曼哈顿滨水区弹性U型保护系统的“Big U”构想[5]。一些具有雨洪管理丰富经验与先进理念的欧美城市其治水模式已从“安全抵御洪水”向“在洪水中安全”全面转变，针对城市河流的改造与滨水环境更新，也从“防御”向“适应”转变。从河流与城市的相互作用角度分析，提高河流韧性的改造设计是符合城市未来发展需要的必须环节，其中对河流断面形态的设计则是增强河流韧性的重要组成部分，对于实现城市韧性有着重要助益。

1.2 国内河流韧性的引入与发展

2013 年，“海绵城市”概念在中国被提出，俞孔坚等人用海绵来比喻城市中自然水系统的弹性，指出“河流两侧的自然湿地如同海绵，调节河水之丰俭，缓解旱涝灾害”[6]。随后我国兴起了研究和建设海绵城市的热潮，与海绵城市相关的城市韧性概念也越来越受到关注。胡岳将韧性理论融入城市水系统规划，提出水利设施建设不能只强调功能性和工程性，而应当将其与城市景观设施结合，将“灾害抵抗”转为“调合共生”[7]。在城市河流改造方面，俞孔坚等人以水系统韧性为指导，设计并完成了位于上海世博园西端的标志性项目——后滩公园。该项目通过降低防洪堤构建内河湿地来增强水系统弹性，改善了滨江生态水系统的连续性和完整性。广东省近年来推进的“万里碧道”工程也是增强河流韧性的系统性工程，强调水岸同治，将河道治理从传统的水域拓展到水陆复合区域甚至更大范围的城市腹地，打造以水为廊道的公园群落[8]。从城市规划的角度看，城市显然把规划重点转向河流：水边的生活和工作环境、城市海滩和新的河边长廊正在开发，以提高城市生活质量。

总体而言，基于城市韧性理论开展河流改造设计的研究与实践在中国已经取得了一定的成果，普遍认同在城市可持续发展中的河流韧性的重要性。但是关于城市河流韧性的研究多集中在理论层面的宏观指导，而实践方面开展最多的是对河流岸线和河流断面管控的刚性模式。许多城市的河流重建景观项目，尽管已经成功实施，可以发现多是单一类型的河流断面形态，缺少从城市河流断面形态角度探讨其与河流韧性的关系及与之相适应的策略研究。

2 韧性理论与河流断面形态设计的契合度

“城市韧性”被认为是城市系统适应不确定性的能力，即城市系统能够消化和吸收外界干扰并保持原有主要特征、结构和关键功能的能力[9]。文章基于河流与城市间的关联作用提出自然联系，功能复合，动态适应三个方面结合的契合度进行分析。

2.1 自然联系

自然联系性是指在河流断面形态设计中结合具体的自然地貌，水文，植被及区域经济条件，按照城市河流的发展规律实施的一种具备多种功能的设计策略。在城市韧性理论中，城市具有主动适应自然规律的能力。河流作为城市生态系统的重要组成部分，与城市的韧性有着紧密关系。河流断面形态作为决定河流形态的关键因素，深刻影响着河流的生态功能。同时，河流断面形态决定并持续影响着河流向城市过渡的空间与功能。一方面将自然环境引入城市，另一方面城市的物质能量流也被导入河流生态系统。因此，河流和城市之间建立起了有机联系。

2.2 功能复合

城市韧性理论认为城市的发展具有诸多的不确定性和可能性，韧性城市应具有满足当下及未来不同发展需求的能力。河流断面形态的功能复合设计策略不仅体现河流形态对于城市雨洪问题的直接与间接影响，而且对于改善城市小气候，提升城市空间品质，满足人们休闲，娱乐，审美等多方面需求也有着重要作用。因此，对于河流断面形态的设计需要融合多方面的诉求。这与韧性城市的多功能诉求有着相通之处，并且在具体技术操作层面河流断面形态设计也具有这种融合的潜力。

2.3 动态适应

城市韧性理论认为城市的发展是一个动态过程，城市应在自身发展过程中寻求动态平衡。根据韧性城市理论设计的河流断面形态具有能够抵御，吸收，适应各种不确定性的干扰，并从中恢复，演进和适应的能力。以此为依据，韧性河流断面形态具有充分利用自身的动态适应性主动适应外界干扰，能够应对河流的年际、季节变化和洪水等各类自然灾害所带来的不确定性，有计划的预留水的弹性空间；能够完善河流水网与滨水绿廊功能与结构，加强与河流廊道和滨水绿廊的连通性；加强水陆交接界面的物质能量的传输，形成良好的生物栖息环境等。河流断面形态设计是在韧性城市理论指导下达成河流韧性、城市韧性的一种重要具体措施与手段。

3 河流断面形态具体设计方法

基于上文提出自然联系，功能复合，动态适应三种河流断面形态设计策略，本节将从河流整合性，连通性两个方面探讨提高城市河流韧性的河流断面形态具体设计方法。

3.1 基于河流整合性的河流断面形态设计

生态整合性是指生态系统在其所处的正常条件下，系统保持最佳操作和维持良好平衡的一种状态[10]。而河流整合性可以理解为以流水地貌为依托的整个河流系统在四维时空(纵向、横向、垂向、时间向)中其组分、结构、功能在物理、化学、生物，以及社会、经济和文化等多个维度处于最佳状态。

从河流整合性的角度出发，应当考虑河流断面形态可应对的季节变化和洪水风险的不确定性，有计划地预留河流的弹性空间，以及与城市空间的有效联系。对硬质驳岸到外围的滨河区域，通过对原有边界的改造延伸，将狭窄的线性空间线转变为功能复合的带状区域，为水的横向延展创造更多的适应性空间(见图1，图2)。通过改造河岸，硬质边界不再是单纯的防洪功能，而是面积广阔满足不同功能需要的水陆过渡区。延伸扩展形成的水陆过渡带，改善了水陆割裂的状态，并大大增强了洪水调蓄能力。这种对水陆边界地带所做的调整，既增强了场地的使用率，又提高了城市调节洪水的力量，并且加强了人们对河水自然涨落现象的认识(见图3)。河流断面形态的空间扩张在材料使用上既可以采用砖石、混凝土等刚性材料，也可以是沙土，植物等柔性材料，重要的是结合河流断面形态设计将它们有效组合形成河流韧性。

对于较宽的河流可以创造一个逐步过渡到相邻空间的区域。在断面形式上由一系列台阶，或是平台，或是坡地构成。水陆之间没有明显的边界，河流与陆地相互渗透，空间功能难以明确定义，也预示着更多可能性(见图4)。宽阔的河岸台阶创造了水边的公共空间，提供了人与河流在不同水位接触的机会。人与河流空间关系的变化丰富了人与水之间的关联，增加了滨水空间的功能多样性。

因此，通过对河流断面形态的改造设计，可以形成丰富的断面空间类型。这种河流断面形态的重新配置，使城市空间与河流空间的相互交织成为可能，以此来促进河流空间与城市的整合性，形成完善的河流生态功能，防洪功能，休闲功能等。让退化消亡的城市河流再次成为城市景观的生命线，而焕发出勃勃生机。

针对公共活动频繁，人流密集的岸线区域，要考虑到人类活动与河流空间在断面形态上的有效衔接。河岸带可根据场地周边空间特点，间断性地嵌入一些融合了商业、文化、运动、休闲、绿地等功能的空间。这类空间要以调蓄洪水为基础功能，并融合多种功能保持空间弹性。同时在设置时要避开生态脆弱敏感区以免过度干扰河流生态系统的情况发生。在设置户外设施时可拆卸的或临时性的设施是比较适合的，可通过滨水河岸带的坡地或台地上创建一些用作浴场、游乐场的空间。 对于人流稀少的滨水岸线可以按照“防冲不防淹”原则进行设计，允许短期可淹没。

对于水陆交接范围内动植物活动和栖息环境较好的岸线区域，生态敏感性强的局部区域，提倡设计为低干扰区，形成“望水”而不“临水”的河流断面形态。同时在与低干扰区保持一定距离的河岸带中设计相应的慢行系统，加强人与河岸带的互动，使城市河流断面空间形成动静结合，张弛有度的滨河开放空间格局。在河水流速较低的河湾区域可创造一些小生境，丰富的沉积物使得水生植物，滨水植物，鱼类，两栖动物，鸟类和哺乳动物等生物能很好地生存发展，大大增强了河流生态系统的生物多样性。在建筑密集的城市区域中，这样的小生境殊为可贵，为水陆两相的物质、能量、物种的传输、流动、迁徙创造了重要通道。

3.2 基于河流连接性的河流断面形态设计

根据景观生态学理论，连接度是描述景观中廊道和基质在空间上如何连接和延续的一种测定指标，是表征景观中各元素在结构和功能上的联系。连接度越大，空间的连通性、渗透性越好[11]。由此，河流连接性可以理解为河流与周围不同空间功能上的联系。连接性越大，河流与周围空间的互动协同越强。

河流有着复杂而综合的特点，不仅与城市中的其他河流、湿地构成了相互连通的水网体系，还与滨水的城市绿地，公园和街区等也发生着紧密联系。通过增加河流与城市间的功能增强通道功能联系，将使河流具有更高的连接性。

通过增加洪泛区，可以加强河流与城市功能的连接性，创造新的空间。区别于传统的以防洪为目的的水利工程建设，在河流断面形态改造设计中需要看到洪水的正向生态作用，改变传统的把水和洪水逐出城市的“硬抵抗”策略，转向允许洪水适度淹没指定区域的弹性适应方式(见图5)。洪泛区通常由堤岸和消落带组成，它们的不同组合与变化构成了具有韧性的河流景观。堤岸横截面的形态及其在洪泛区的所处位置是河流能否功能复合，动态适应的决定性因素。在河流洪泛区内，可结合地形设置生态缓冲带，包括由乔木，灌木，地被植物构成的各种绿地，允许周期性淹没。若河流主槽容量有限的河段，可在河流断面形态设计时考虑预留更多的洪泛区。对于城市人流密集区，可制定洪水可淹没但不影响正常生产生活的设计原则。在河流断面形态中设置包含长廊、座位等设施的台阶或台地等，可短期淹没和储水的雨洪广场，地势低洼区的高架步道等功能性结构空间。

就河流空间来说其也是重要的野生动植物栖息地。因此，需提升河流空间与其他水系和绿地生态栖息地间的连接性，使河流城市蓝绿生态网络的有机组成。通过河流断面形态的定向性设计，可以改变河流内部的水流流向与流速，继而加强水陆间，河流间的联系。就加强水陆间联系而言，可设置向主河槽延伸的防波堤削弱主水流对河岸的侵袭，并在防波堤内侧形成一个水流平缓，泥沙不断淤积的浅滩区，其也是沟通水陆两相间物质、能量、物种的重要通道。引导水流变化的水利设施可以设置由河岸向主河槽延伸，也可由河流底部向水面突起。通过有目的地组合，可以创造多样化的河流水文，继而形成异质多样的河流生态系统。这为河流适应不同干扰，以及在干扰后重新获得新平衡创造了更多可能。

4 结语

城市韧性理论内涵丰富，对于具体城市问题能起到很好的指导作用。本文基于城市韧性理论，提出了基于城市韧性的河流断面形态设计策略及具体设计方法。

区别于传统水利工程确定的单一防洪目标导向和强调刚性工程的设计施工，本文探索如何通过城市河流断面形态设计以自然联系、功能复合和动态适应的方式推进城市河流有效应对未来诸多不确定因素的干扰。本文的研究成果丰富了韧性城市理念，突破了以防洪为单一目标的传统水利工程治河思路，基于生态、城市等多维度考量，寻求多元韧性发展的路径。最终成果表明，基于河流断面形态的整合性与连接性的河流断面形态设计是增强河流韧性的重要切入点，这或许会成为未来完善韧性城市建设的重要措施之一。