全球三大绿色基础设施体系及其对中国的借鉴

华杨 / HUA Yang

引言

城市化的进程带来了雄伟的堤坝，高速运转的路网，鳞次栉比的建筑。人们通过创造和改造来满足人类社会不断增长的需求。能源供应、供水排水、交通运输、邮政通讯、环保环卫和防卫防灾等系统已经成为人们赖以生存的根基。这六大系统多为“灰色基础设施”，功能单一，道路运输，河道防洪，目的明确且短暂有效，我们一直热衷于使用这类裁弯取直，片面割裂的工程措施去解决本该复杂的、系统的环境问题。分而治之的方式，使得水土分离，城乡分离，地表分离，使得整个生态循环系统被我们拆分的支离破碎。当然，“灰色基础设施”造成的恶果也显而易见，全球变暖，降雨和大气环流改变，导致气候异常，海平面每10年上升6cm。以中国为例，建国后大量修建堤坝和水库，60多年间，堤坝长度增长为原来的7倍，水库容量激扩为原来的30倍。河道径流、蓄洪能力大幅度下降，河道沉积日益严重，防洪标准逐年提高，如此恶性循环。与此同时，我国道路系统也发展迅猛，截至1999年公路网比1952年长度增长了10.7倍。“要致富先修路”的口号让人们更多聚焦在道路的经济效益上，被道路隔断的生态系统被一再忽视。

“灰色基础设施”带来的恶果不言而喻，人们却对其有着习惯性的依赖。如何解决这一矛盾，“绿色基础设施（Green infrastructure，GI）”应运而生，但不可能一蹴而就使后者完全取而代之。本文聚焦在如何做好两者之间的衔接和更替工作（2012）。

1 概念比较

本文中，全球三大“绿色基础设施”体系分别指美国GI体系，西欧GI体系和加拿大GI体系。三大体系对于绿色基础设施的概念，明确体现出不同的关注重点。伴随着绿色基础设施体系概念的不断探索，从宏观上广度不断扩大，从微观上囊括不断细分。逐步代替原有的灰色基础设施。

1.1 美国GI系统的概念

美国最早提出“绿色基础设施”这一概念，1999年，美国保护基金会（the Conservation Fund）和农业部国家森林局（United States Forest Service，USFS）成立了“GI工作小组”（Green Infrastructure Work Group），该小组认为GI是国家自然生命支撑（nation's natural life support system）——由自然区域（水道、湿地、森林、荒漠）、风景区域（绿道、公园）、恢复区域（牧场、农场、被修复的自然区域）组成，概念主要针对绿色基础设施的区域范畴（2010）。

两年后，麦克·A.·本尼迪克特、爱德华·T.·麦克马洪与艾伦（Mark A. Benedict, Will Allen, Ed T. McMahon, 2004）合著的《弗吉尼亚联邦战略性保护》（Advancing Strategic Conservation in theCommonwealth of Virginia）中，进一步指出GI并不是各自孤立的空间分布，而是一个由自然区域、公、私保护土地、具保存价值的生产用地和其他开放空间组成的绿色网络体系。此概念不仅扩大了区域范围，同时阐述了各区域之间的连接方式，与早期的公园系统类似——从点出发，连点成网。

1.2 西欧GI体系的概念

1.2.1 英国

2005年，英国的简·赫顿联合会（Jane Heaton Associates）在《可持续社区绿色基础设施》》（Green Infrastructure for Sustainable Communities）一文中指出，GI是一种多功能的绿色空间网络。强调建立土地使用和保护之间的良好结构，恢复已经受损的土地，注意环境的保护。

随后一年，英国西北绿色基础设施小组（The North West Green Infrastructure Think-Tank）提出GI是一种自然环境和绿色空间组成的系统。这种系统由自然的、半自然的以及完全人工设计的空间和环境组成，并有实体性或者功能性的连接方式进行连接。

2009年，英国自然环境组织（Natural England）编写了《绿色基础设施导则》（Green Infrastructure Guidance），该导则进一步明确了绿色基础设施目标、范围、定义、发展策略和政策支持，更为全面的定义了绿色建筑设施，并在2012年补充了生物多样性和设施规划方法等内容。

1.2.2 德国

德国绿色基础设施的概念是指自然和半自然地区的战略性规划网络，结合环境特征提供更广泛的生态服务。它包含了陆地和海洋（海岸）地区的在内的绿地空间。就陆地而言，绿色基础设施主要存在于农村和城市区域。其中也强调连接性，即绿色空间应当是一个网络体系。同时强调了绿色与灰色基础设施衔接的方式和其重要性。

1.3 加拿大GI体系的概念

2001年由赛伯斯亭·莫菲特（Sebastian Moffatt）撰写的《加拿大城市绿色基础设施导则》（A Guide to Green Infrastructure for Canadian Municipalities）中强调基础设施的可持续性以及其生态学内涵，具体指给排水、污染、能源、固体废弃物和运输通讯等传统灰色基础设施的生态化。其应当具备生态学的一些关键性内涵，尤其在经济性上。

不难看出加拿大GI体系主要集中于工程设施绿色化方面，沈清基在《〈加拿大城市绿色基础设施导则〉评介及讨论》一文中将其10个特征分为4个类型：绿色基础设施布局、设施与外部（自然）的关系、服务功能的特性、设施本身的灵活性（2005）。

1.4 小结

三大体系的概念都从物理环境、生物生态和社会经济提到了GI的重要战略意义。其中物理环境指自然排涝、促进水和空气质量、缓解噪音与气候调节。生物生态指和野生动物提供绿色通道、栖息地。社会经济指体育运动与休闲娱乐、教育与训练资源、参与社区活动、景观保护与提升、当地遗产保护、创建鲜明城市形象，连接城镇与乡村、能够鼓励雇主到优质景观区投资、景观生产与管理。

三者不同在于，美国绿色基础设施的概念从区域入手——自然区域、风景区域和修复区域，再建立各区域之间的网络结构关系，即中心（hubs）和链接（links）廊道组成的天然和人工的绿色网络。各个区域的重要程度基本相同。西欧的概念晚于美国，英国率先建立结构关系，着重强调各部分的连接方式——提出实体性连接和功能性连接两种模式，进而细分中心区域包括：保留地、本土风景、生产场地、公园和公共空间、循环土地；连接包括：保护走廊、风景连接。对于区域本身，英国更加强调“修复”的重要性，这与其工业化较早，土地面积狭小，人口密度远高于美国，大量土地过度开发密切相关。德国的概念与英国大致相同，但其将绿色基础设施的区域范围首次拓展到海洋的范畴，并且开始具体到灰色基础设施被绿色基础设施替代的过程和重要性。加拿大绿色基础设施体系的概念，直接关注细部，其针对的尺度大为缩小，不在国家或者区域这样的宏观层面，进入了社区和建筑这样的微观层面，充分考虑其工程性和经济性，并与灰色基础设施逐一对应。

2 三大体系发展的关键性节点和典型城市

美国体系和欧洲体系起步较早，1850年F. L. 奥姆斯特德（Frederick Law Olmsted）提出公园系统开始，英国利物浦伯肯海德公园（Birkenhead Park）、美国纽约中央公园（Central Park）和波士顿绿宝石项链（Emerald Necklace）公园系统就使人们窥见绿色基础设施的雏形，但此时更多以提供休憩、审美的公共环境，和提高舒适度为目的。此后100年，绿色基础设施一直维持着以公园和开放空间为代表性要素的初始状态。直到1960年代，以《寂静的春天》《增长的极限》为代表的国际社会，对工业化引起的环境污染和生态危机强烈关注，1971年联合国教科文组织提出了“人与生物圈计划”，将“人类聚居地的生态综合研究”列为研究重点。随后该计划于1984年提出生态基础设施（Ecological Infrastructure，EI），标志着绿色基础设施的发展阶段。美国和西欧在发展阶段贡献卓越，在全球会议中起到了领军的作用。加拿大在这两个阶段仅在绿带方面有少量参与。

随后，绿色基础设施体系得到了快速发展，涵盖了水文、生态、市政、环境、景观、城市设计等多项学科。通过对其发展中的关键性节点，以及相应的典型性城市总结分析，将其归纳为工程设施绿色化、生态保护视角和人居环境视角等3个发展方向。

2.1 美国体系发展和代表城市

美国GI体系发展均衡，工程设施绿色化、生态保护视角和人居环境视角3个方面均有涉猎（表1）。

从工程设施绿色化来看，BMPs主要技术包括雨水塘、雨水湿地和渗透池等。BMPs经过一段时间的实践，因其仅着力于末端处理，且存在投入大、效率低等缺点（颜文涛 等，2012），马里兰州王子郡环境署提出了低影响开发（LID），试图从源头上解决城市开发与建设对水环境的负面影响。此法对高频次，小降雨量效果显著，但对流域大暴雨控制力却非常局限。除了雨洪管理，河流生态工程提出者马蒂亚斯·科道夫（G. Mathias Kondolf）教授认为改善河流的横纵向连通性，使河流上下游、左右岸联通是激活河流社会连通性的关键。理查德·福曼（Richard T.T. Forman）教授在北卡罗纳州里大学（North Carolina State University）发表“道路生态学——我们大地上的巨作”，指出路网的快速发展是其他人类工程无法比拟的。道路生态是对生物种群、地理地貌、产生污染等因素的综合考虑（宗跃光 等，2003）。

从生物保护视角来看，1990年，查尔斯·利特尔（Charles Little）在《美国的绿色通道》一书中对16个绿色通道工程进行了总结，并在佛罗里达南部地区对破碎景观、变干湿地进行了修复（李昌浩，朱晓东，2007）。生态廊道和环境廊道是对绿色通道的一种细化，美国威斯康星州东南区环境廊道（Southeastern Wisconsin Environment Corridors）规划中，规定了主次级生态廊道和独立生态资源区的面积和长、宽等基本数据（李开然，2010）。

从人居环境视角，马里兰州精明增长法案的提出控制了城市的蔓延，包括了保护农地、保护环境、繁荣经济和提高生活质量4个目的。

2.2 西欧GI体系的发展史

从工程设施绿色化来看，英国的可持续排水系统（Sustainable Urban Drainage System，SUDS）是在BMPs基础上形成并发展起来的，主要针对传统的排水问题，包括水质、洪涝、水资源和生态栖息地等部分，主要还是针对“排”的全过程，从源头、传输到末端处理的链条。SUDS对普通降雨和暴雨效果都比较显著，但对潮湿冬季的极端气候却无能为力，比如英国坎布里亚郡（Cumbria）发生的风暴性降雨，大量雨水从郊区回灌城中，在城中形成洪涝。

从生物保护视角，生态网络是荷兰针对其大型保护区缺乏但小型保护区密集的特点，采取了“碎片（defragment）重整”措施，通过植被、水系廊道（corridor）、生态隧道（tunnels）和管道将破碎化生境连接起来。生态基础设施方面，塞尔门（Selm）从生物栖息地网络出发研究景观的连续性是最早对生态基础设施的研究，随后荷兰农业、自然管理和渔业部门提出了EI的两个思路：地方尺度作为设计工具，区域尺度作为战略性生态联系（刘海龙，2009）。绿带规划则通过其强有力的政策保证绿带的永久性，并保持着从政策建立以来持久的增长性，同时促进了城市更新和投资引导在空间上的分布，但由于法案固化导致的交通距离和成本增加、农业开发区域不足、城区土地供应进展等问题，会导致城市的合理发展受阻（贾俊，高晶，2005；Turner T，1995）（表2）。

2.3 加拿大GI体系的发展史

从工程设施绿色化来看，南茜·夏普斯（Nancy Schepers）在加拿大防止污染圆桌会议（Canadian Pollution Prevention Roundtable）中指出，基础设施可持续是实现城市可持续发展的重要保障，其原则是系统、高效、公正、公众参与以及实践。

从生物保护视角，加拿大渥太华（Ottawa）建设的绿色通道位于五大湖平原上，占地200km2，长40km，平均宽度4km，多伦多（Toronto）的绿色通道占地面积10000km2，长200km。两者都保障了绿色通道的足够面积和长宽尺度（李开然，2010）（表3）。

2.4 小结

对比可知，美国系统和西欧系统最初的切入点都是雨洪系统，显而易见，雨洪是困扰人们最直接的问题。美国切入绿色基础设施体系的方式最初比较单一，后来逐渐形成系统蓄、控、排体系；英国通过借鉴美国的经验，初始就形成了从源头开始直至末端的调控方式，但由于其本身的气候特殊性，可持续排水系统还是具有一定局限性，随后工程设施绿色化开始拓展到河道、绿廊、建筑、空气等领域。

从代表城市来看，美国体系中，“马里兰模式”是由大尺度保护规划发展而来，形成“中心-联接的自然系统”，这种网络状的绿色基础设施维持了自然生态过程。“西雅图模式”关注从区域尺度到城市尺度，组成一个由开放空间、低影响交通、水、生物栖息地交织的绿色基础设施。“波特兰模式”最为彻底——通过栖息地恢复、水资源利用、能源利用和场所营造四大策略，在保持经济活力的情况下将试点街区营造成“未开发状态”。

西欧体系中，“伦敦模式”以全方位修复为主，城市东部绿网（East London Green Grid）建立的绿色网络将城市中心、工作区、居住区、交通节点连接起来，达到增加绿地和开放空间的目的（吴晓敏，2014）。其中哈罗德是《伦敦大规划》（Greater London Plan）中的一部分，用于分散主城区人口和就业压力（黄小金，刘欣，2010）。斯图加特为战后重建的工业城市，噪声和空气污染是其绿色基础设施建造的关注重点，采取汽车分区限速、绿带连接城市主要广场公园，发动全民力量，提高公民生态意识，与市民企业家密切合作，建设住区花园、屋顶花园等（宋永昌，2005）。“荷兰模式”中，南部的赛兰德（Zeeland）长条形组团反映了荷兰独有的围海造田的线状景观，但其在建造方面过度追求文化形式美感，不能满足身体和感官的流动性和介入式感受（孙丽，叶佳，2016）。

表1 美国GI体系发展

表2 西欧GI体系的发展

表3 加拿大GI体系的发展

加拿大体系中，“多伦多模式”通过政府层面的逐个制定“绿色屋面”“良好建筑合作伙伴”“能源改进”等项目，自上而下推动了多伦多绿色基础设施的发展。

3 三大体系对我国绿色基础设施的启示

3.1 多尺度关注绿色基础设施

对绿色基础设施的关注，不能停留在单一的尺度，要从国际到全国，从区域到城市，从社区到建筑。三大系统的概念涵盖都是多尺度的，而国内由于地方保护主义和各个城市权力、经济、地方政策的不平等发展，导致我国的绿色基础设施停留在城市的尺度，致使很多绿色基础设施功能相对局限，忽略了需要多尺度配合的因素，比如地理地质、水文条件、物种迁徙等问题，导致部分生态廊道因人为原因中断，不能形成系统。虽然优于灰色基础设施，却不能充分发挥绿色基础设施的全部功效。

3.2 多方位参与政策制定

我国的政策制定，主要通过政府主导，形成制约有效的决策机构。除了全国范围的提倡，还针对省、市的地方特色而制定了相应的政策。但是参与层面比较单一，始终自上而下，并未如美国马里兰地区将其良好的政策反哺全国乃至全球。我国绿色基础设施的全民参与意识也较为薄弱，处于一种被动接受的状态，而三大体系则把民众参与置于至关重要的位置。例如，波特兰的可持续街区规划就是依靠逐个社区内部的“水平衡”来达到整体街区“水资源未开发状态”，德国也是通过单体房屋的绿色、蓝色屋顶改造来达到蓄水、用水，并最终调节微气候等目的。在政策制定上，不仅有自上而下的统筹，也融入了大量自下而上的反馈。政策制定来自政府、民众、专业人士、开放公司等多角度的参与。

3.3 利益博弈中的经济效益

我国绿色基础设施目前基本是政府主导投资，因为绿色基础设施难以给开放商带来直接的经济收益，且前期投入规模大，周期长，导致民众资本望而却步。三大体系对经济形势分析非常详细，精确计算投资回报比，前期由政府出资进行实践检验，将良好的收益展示给投资方，吸引多元化的投资，同时辅以政策鼓励和资金奖励等。

3.4 灰绿基础设施之间的过渡

以灰色基础设施为基础，强调生态工程技术为指导，在灰色基础设施的供排水能源等领域融入绿色自然的工程处理手法，基础设施充分发挥其服务功能的同时，又能创造良好的生态景观效应。

3.5 强调介入式体验

介入式体验是需要在设计和规划中着重考虑的，但大多数城市因为过度关注绿色建筑代表的城市形象和国家文化，使其更多强调俯视效果，忽略了民众感受。如何提高绿色基础设施的可游玩性，增加民众积极参与其中的同时，增加该地区的知名度，带动地区就业和环境地价等，是绿色基础设施设计的重点。我国目前处于绿色基础设施建设早期，很容易陷入这样的误区，应适时听取民众意见并进行相应调整。

4 总结

我国的绿色基础设施建设起步较晚，但是发展迅速。从三大体系的概念和框架体系以及代表城市入手分析，可在理论和实践上得到借鉴，弥补现存的问题，也为下一步灰绿设施进一步更替提供参考。但是，我国地形地貌复杂，幅员辽阔，更多时候也需要因地制宜，充分考虑当地情况。如果地方政策切实有效，应采取措施及时普及和传播，以科学、系统、经济、舒适地完成绿色基础设施对灰色基础设施的取代。