当前,全球约40%的人口生活在沿海100公里范围内,滨海城市产出了近70%的国民生产总值。然而,在拥有独特区位与资源优势的同时,滨海城市也承担着直面风暴潮、海啸、暴雨等多重自然灾害的威胁。随着气候变化、海平面上升,沿海地区遭遇极端天气事件的可能性增大,飓风桑迪(2012)、超强台风山竹(2018)、利奇马(2019)等都对当地社会经济造成了巨大的损失。
本文从整体规划、建筑和街道、景观市政工程三方面探究美国波士顿应对沿海风暴潮与洪涝灾害的韧性策略,以期为我国东南沿海地区韧性城市建设提供借鉴和思考。
波士顿中心区潜在洪涝风险区
图源:《市中心和北端海岸韧性解决方案》
波士顿市(Boston)始建于1630年,是美国东海岸的重要港口城市,其大都会地区人口达692万,中心区主要包含North End、Beacon Hill、Downtown等区域,是人口与建筑密集的城市滨水区。
2013年,“波士顿气候就绪项目”预测,温室气体的持续排放将导致波士顿海平面在2070年上升36英寸,洪涝风险区面积将由当前的14.3%显著上升为46.2%,超过1万居民、5万就业人员面临高强度洪水侵袭。
为此,自2018年起,波士顿政府相继出台了《保护公共通行权的气候适应性设计标准和指南》《滨海城市洪灾韧性设计导则》《市中心和北端海岸韧性解决方案》等规划设计指引文件,推动波士顿中心区重塑滨海韧性。
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整体规划:
紧抓开放空间营造,增强海岸复原力
开放空间对于提升城市环境应对灾害的能力有着特别重要的价值,波士顿中心区是将公共环境改善与基础设施项目相结合的先行创新者。
19世纪以来,波士顿一直拥有全球领先的开敞空间规划理念。拥有“翡翠项链”之美称的波士顿公园体系,为城区地表径流提供了充足的滞留与渗透空间。
20世纪末,波士顿中心区“大开挖项目“将中央干道埋入地下,并利用上盖空间营造带状公园,形成“城绿交融”的空间格局。
波士顿公园体系与中心区蓝绿空间规划
图源:《市中心和北端海岸韧性解决方案》
肯尼迪绿道贯通了哥伦布海滨公园、朗格内公园和普奥波罗公园,使其成为整个中心区焕发新生的支柱。“连接历史波士顿”项目对现状公园进行改善,将水边新的高架公共设施与绿道连接起来,创造出一个充满活力的滨水慢行区。
同时,针对中心区港湾步道与开放空间网络,通过适当抬高自行车道、慢行道等线性元素,有效控制了未来风暴潮和海平面上升导致的滨水公共区域被淹没的情况。
中心区韧性规划根据场地自身水深和水文条件分类施策,对现状利用率不高的开放空间进行重新设计。
采用硬质驳岸与生态驳岸相结合的方式,在现状码头、港口区域增加更多广场、台阶等硬质景观,并穿插布局公园、海滩、湿地等软质自然景观,使其构成“抵挡+缓冲”相结合的滨海防洪屏障,同时提升消浪作用与洪水滞留作用。
长码头片区滨水开放空间规划
图源:《市中心和北端海岸韧性解决方案》
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建筑和街道:
干湿结合,提升建筑洪涝适应性
波士顿中心区建筑韧性设计导则规定,建筑韧性改造需保障历史街景特色的延续,在不减少公共区域面积的同时,增强行人安全性与舒适性,且地块内建筑改造不应加剧相邻地块的洪涝风险。
在滨海地区人行空间较宽的街道内,可在建筑外立面处设置架高的活动平台,通过室外人行道、坡道或台阶,实现在建筑外部到达架空首层的目的。
建筑外部架高平台场景
图源:《滨海城市洪灾韧性设计导则》
架高平台在非洪涝灾害期间可为公众提供休憩、社交和娱乐场所,对于面向餐厅或零售商铺的空间,还可通过设置等候区、外摆区等激活空间活力。
平台周围种植耐盐碱植物,可提供一定面积的雨水滞留区,同时起到弱化高差、增加沿街面视觉趣味性的作用。采用设计风格匹配街区风貌的座椅、照明、栏杆等,强化空间特色。
建筑外部街道人行空间架高设计
图源:《滨海城市洪灾韧性设计导则》
湿式防洪是一种适应性措施,在洪涝灾害期间,允许洪水进入建筑物内的前区空间、地下室空间或可淹没的地面层等空间。
对于新建建筑,为保持室外人行道的视觉连贯性和街道景观活跃性,可在设计阶段提高首层室内净高,并将首层部分地面抬高到设计洪水标高或更高,通过内部坡道或楼梯从地面入口区到达升高的室内首层。
商业、办公建筑内部首层地面抬升设计
图源:《滨海城市洪灾韧性设计导则》
架高室内地面下方空间应加以填充形成干墙,或加装防洪开口,使水通过墙壁或通风口进出,从而平衡静水压力。
干式防洪是指阻止洪水进入建筑物的处理方法,适用于洪水深度不超过3英尺,洪水流速和持续时间较低的情景。
为保障滨海地区街道风貌的观赏性,干式防洪一般采用“永久支架+临时性防护板”的形式,在建筑外墙处设置与柱间距等宽的防水围护结构,洪涝灾害预警前再进行防护挡板的安装工作。
建筑外墙面干式防洪设计
图源:《滨海城市洪灾韧性设计导则》
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景观市政工程:
加强雨洪影响的快速消解
波士顿公共工程部提出了一套景观市政工程韧性设计指引,包含对极端气候事件特征、场地边界限制、雨水管网、公用设施、岩土工程、交通可达性、植被等要素的考虑,以期较为全面地研判改造和新建韧性基础设施的可行性与实施成效。
针对哥伦布海滨公园的防洪墙巩固提升,由于长期沉降可能会影响防洪墙结构,应在现有墙体后方进行地下勘探,评估整体地下条件、渗流条件、承载能力和沉降潜力。考虑尽可能通过支撑、桩基或其他方法来巩固易产生变化的堤岸结构。
水管理方面,由于风暴潮造成的高潮汐水位会间接影响地下水位,导致雨水渗透减少并影响雨水排水系统。因此,可根据预测暴雨极大值选择排水管网的管道尺寸和地面截水沟设计尺寸,并采用趾部排水收集系统(Toe drainage collection system)来管理地下水和渗水。
中心区道路工程韧性改造以“实用化、人性化、生态化”为原则。滨海道路标高与未来护堤标高相持平,道路两侧边坡设置草皮加固垫,最大限度地减少风暴潮或暴雨造成的侵蚀。通过设置无障碍通道保障应急车辆顺畅通行,增强步行和骑行人群的海滨可达性。
滨海道路景观工程设计剖面
图源:《保护公共通行权的气候适应性设计标准和指南》
采用雨水花园、雨水树池、生物沼泽、渗透种植槽等绿色基础设施,可在滨海风暴潮与暴雨灾害期间为城市提供更多的雨水渗透、蒸发或临时储存空间。同时,亦能带来减轻热岛效应、改善水质和空气质量等其他景观效益。
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波士顿经验
对广州滨海韧性规划的启示
在未来全球极端灾害常态化趋势下,广州作为粤港澳大湾区核心城市,应重点关注城市气候韧性与风险应对能力的提升,从多维层面强化滨海地区雨洪韧性城市建设。
南沙区紧邻珠江出海口,应基于“一环二核四带”的蓝绿空间总体规划结构,开展滨海洪涝灾害特征研判,生成洪泛风险地图,为城市雨洪韧性策略的制定提供科学依据。
◎ 顺应自然,多层级构建雨洪韧性网络
波士顿依靠“翡翠项链”、罗斯-肯尼迪绿道、"连接历史波士顿”等规划项目,为中心区建立了多层级的蓝绿空间网络。
南沙区可实施模块化的海岸防护工程,贯通韧性海岸带,在平日可为市民提供滨海活动场所,风暴潮时期则成为高标准的防洪屏障。
腹地区域可结合现有河涌,构建“湿地—驳岸—绿道—花园”四层级海绵系统,提高城市雨洪调蓄能力,实现灾害期间洪水的快速汇集与渗流。
◎ 内外协同,立体化建设城区防洪体系
参考波士顿中心区干式、湿式防洪措施,南沙区建筑和街道空间可通过地面抬高、防护屏障、公共平台等方式,最大程度保障洪涝灾害期间市民的生命财产安全。
建筑室内防洪可提高关键区域的首层地面高度,提高淹没门槛,减少洪水暴露空间;建筑室外可结合柱网设置可拆式防水围护结构,提高外墙保护能力。
街道、广场等建筑外部空间,则可通过营造平急两用的室外活动平台,在平日里供行人参与休憩、社交等活动,在风暴潮期间则化身“行人安全岛”,为市民提供临时落脚点,增加等待救援的时机。
◎ 串点成面,高标准实施韧性工程
波士顿中心区通过滨海防洪墙、趾部排水收集系统、绿色基础设施等方式高标准实施韧性工程建设。
南沙区可参考波士顿经验,根据地下水位情况,确定合理的排水管网标高和管道截面尺寸,通过智慧雨洪管理系统管理地下水和渗水。利用雨水花园、植草沟等软质界面缓解雨洪压力,其间种植喜湿耐涝的本土特色植物。
我们期待,通过以上国际经验与本土化策略,全面提升广州南部滨海地区针对气候变化与洪涝风险的应对能力,打造大湾区滨海韧性城市典范。
供稿|城市设计策划所
技术审核|总工程师办公室
文图编辑|办公室
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