理论研究 城市滨水空间的韧性机理及其设计响应

　　天选团队《上海城市规划》创刊于1991年，现为中文核心期刊、中国科技核心期刊。杂志由上海市城市规划设计研究院主办，是城市和区域发展问题研究高层次交流的学术平台，城市规划设计、研究、管理的资讯中心，大都市“科学发展、规划引领”的实践园地。

　　在应对气候变化与防洪的压力下，强化城市滨水空间的“韧性”成为研究热点。本文通过对韧性思维底层逻辑的分析，提出解决滨水区设计问题的关键在于对系统阈值及内在机理的理解。通过对城市滨水空间的景观要素及其关键变量的识别，认识其韧性作用机理，将韧性景观设计策略运用在对关键变量的响应上，提出滨水空间的韧性设计方法与策略。同时对研究的尺度、阈值的确定与量化、“特定韧性”与“普遍韧性”，以及适应性循环的认识等方面提出延伸思考，为后续研究指明方向，以期在中小尺度上对韧性理论和设计应用进行深入探索。

　　就城市滨水空间这一社会生态系统而言，对阈值的定义与理解至关重要。系统的韧性可以通过其与阈值之间的距离来衡量。阈值一旦被跨越，就会发展为另一种“稳定性态势”。具有适应能力且错综复杂的系统会呈现出不止一种“稳定状态”，因此城市滨水空间的社会生态系统可以存在多种稳定状态。跨越阈值后的系统基本上不可能再回到原来的状态。

　　用韧性思维解决问题的关键在于认识一个与阈值相关的系统：该系统是否正在接近阈值并有可能跨越它进入一个新的态势？哪些因素会驱动系统接近这一阈值？将系统与阈值联系起来，确定阈值是否存在及存在于何处，才能对系统进行可持续管理。

　　滨水空间的韧性即城市滨水空间这一社会生态系统承受干扰和变化而保持一定“稳定态势”的能力。如何通过主动性的设计过程来实现对其阈值的响应以及其中关键变量的作用，是滨水空间韧性设计的关键。

　　适应性是系统参与者管理和控制系统韧性的能力，是帮助系统过渡和转变的一种属性。适应性主要表现为移动阈值，使系统向远离或接近某个阈值移动，控制系统更难或更易触及阈值。增强系统韧性的设计思维根本在于对阈值的响应。滨水空间的适应性策略就是基于场地的固有特性，运用各种设计策略控制系统的阈值，使系统的状态远离阈值或是使阈值更难达到，让系统能够实现自我恢复、自我调节，从而具有更强的韧性。

　　阈值与过程相关。影响城市滨水区景观空间发展演变的社会生态系统过程复杂多样，既包括水文、（岸坡）地貌变化、滨水区植物演替等自然过程，也包括人类社会对滨水区景观的改造过程等，对系统阈值的认识及其内在机理的理解是用韧性思维解决滨水区设计问题的关键所在。

　　联盟把韧性解释为一个社会生态系统在同一制度内能吸收或承受扰动和其他压力，并能维持其基本结构与功能的能力。近年的理论研究对于如何建立韧性、维持社会生态系统的功能确立了以下原则：（1）保持多样性和冗余；（2）管理连接；（3）管理缓慢变量及其反馈；（4）促进复杂自适应系统思维；（5）鼓励学习；（6）扩大参与；（7）促进多中心治理系统。

　　可见，社会生态系统的韧性包括人类预测变化和影响未来的能力，人类的主观能动性在系统韧性构建中至关重要。

　　在滨水空间，引发要素系统跨越阈值的原因来自多方面，其中有些因素会在短时间内对要素系统产生极大影响，使其直接跨越阈值。这些“快变量”显效较快，其中不当的人类社会行为占绝大多数。这些变量除非被监管者意识到并采取有效的补救措施，多数情况下都很难或无法回到该系统之前的状态。

　　尽管滨水景观要素纷繁多样、表现不一，从根本上仍可以分为自然要素和人工要素两大类。根据离水的远近关系及高程，将城市滨水空间分为常水位线及其上下的水位变动区、常水位线到城市防洪基准标高之间的缓冲区，以及高程位于城市设防基准标高以上，直接与城市腹地相连的过渡区。水位变动区以自然要素为主。缓冲区以预防洪水、保护城市安全为主，因此堤岸、护坡等防洪设施是该区域最重要的人工要素。过渡区最重要的功能是滨水区与城市腹地的衔接与协调，强化区域的亲水特色和场所感是该区域主要目标。

　　在城市滨水空间，防洪护岸、保障城市安全是首要功能。自然生态空间的湿地与滨水生态系统、缓冲植物带等可以滞纳洪水、保持水土净化水质，提供的不仅是城市水陆交界处必要的缓冲功能，更是城市滨水区未来可持续发展的保障。

　　将滨水空间主要要素与其最重要功能相对应，若它们失去了各自的最重要功能，且不再具备自行恢复到正常水平的能力，就可以被认为是跨越了阈值。系统跨越阈值是其外在表现现象，但内在机理是驱动、影响系统状态的关键变量跨越了阈值。

　　城市滨水空间社会生态系统同时受到快变量和慢变量的驱动。控制生态的变量往往变化缓慢；而控制社会的变量则可能或快或慢。生物或物理层面的快变量主要是指那些为维持人类社会系统运作进行的各项建设（或破坏）；而社会层面的快变量主要关于当前的管理决策或政策。

　　城市滨水空间与城市生活关系密切，是典型的社会生态系统。控制系统阈值的关键在于对关键变量的理解和认识。在影响滨水区景观的关键变量中，快变量除了洪水与极端气候现象外基本是社会层面的，与政府土地利用管理、基础设施建设、城市整体规划与建设水平，及滨水区的相关管理制度有关；慢变量主要集中在风浪侵蚀、水土流失、污染、自然生态系统退化等方面。针对关键变量实施韧性景观设计策略，有助于使系统远离阈值，从而增强系统的韧性。

　　在社会生态系统中，土地利用模式、生物、基础设施、知识和人口结构的多样性确保城市系统存在冗余功能。多样化与冗余的存在使系统在面对多种不确定性时，可以通过转换方式或调整结构以引入新的运转方式，仍能使其核心功能运转，而不会跨越其阈值。在滨水生态系统韧性设计中，采用多样化的空间设计可以使城市滨水区域更好地应对水位的自然涨落变化，冗余则是预留更多滞洪空间以面对超量洪水这一不确定性因素。

　　关键变量中的慢变量由于其长期性、缓释性和隐蔽性，往往被忽略，直到后果充分显示出来后才会被察觉。因此研究那些影响社会生态系统的关键性慢变量及其相应的阈值，可以帮助我们更好地管理该系统的韧性。对慢变量的认识和管理有助于扩大适意的系统态势空间，但在此过程中，及时与紧密的反馈机制非常重要，有助于管理者在系统越过阈值之前就认识到系统的发展态势，根据合理科学的预判确定是否需要以及如何实施干预。

　　连接过密的系统更容易受到干扰因素的影响，而且这些影响会迅速在整个系统中蔓延。模块化可以防止或控制不利影响在整个系统中的传播和扩散。在某一个组件或者多个组件失效的时候相互代替，可以有效地避免安全故障。多中心治理更能促进各主体间知识、行动的相互融合，在由多个相对独立的治理主体构成的组织结构中，相同的功能可以由这一多中心系统的其他组分来提供，使系统在应对干扰时更具有韧性。

　　滨水空间由于其线性特征，各主要节点或滨水社区间往往形成一种比较松散的串联式联系，因此天然地具有多中心及模块化的组织优势。

　　在社会生态系统中，人的主观能动性至关重要。自下而上的整体韧性构建有赖于对个人和社区的韧性塑造，其中最基本的就是激活市民的自组织原则。外部援助往往不会很及时，但自组织系统的分布式特征有助于从干扰中迅速恢复。韧性并不仅限于对灾害或其他干扰具有抵抗力，而是更关注从过去的灾害经验中进行学习。

　　水位的季节性变化将影响人们对滨水景观空间的使用，洪水季节的超高水位会带来一系列安全问题。对滨水空间的多样化与冗余设计可以使滨水空间通过自身的结构调整以进入新的运转方式，同时仍能行使其正常功能，远离被洪水淹没的风险阈值。

　　根据河流的季节性水位变化和洪水的规律，可设置不同高程、多级台地型的复式断面，以应对一年中不同时间段的水位，场地内还可以利用高架步道、可短期淹没和储水的下沉式广场、底层架空式建筑等多样化的空间形式，实现对滨水空间的季节性利用。在加拿大多伦多Don河港口新城项目中，针对河流水位的季节性动态特征，设置了通过一系列人工水道和不同高程的特色地形。

　　来源：翟俊. 不以审美表象为主导的师法自然：行使功能的景观. 《中国园林》。

　　面对越来越频繁的极端气候现象，传统钢筋混凝土防波堤易受潮水的冲击侵蚀导致其强度逐渐降低，存在安全隐患。生态护岸可以提供一部分解决方案。除了具有一定的抗洪强度外，生态护岸对河流水文过程、生物过程也有促进作用。应对风浪倾斜、泥沙堆积等慢变量，护岸平面设计尽量维持河道原有的曲线，以适应河流的水文水力学过程。河岸堆积冲刷形式也是护坡断面设计需要考虑的重要因素：一般堆积型河岸（凸岸）尽量以自然型为主，冲刷型（凹岸）以生态型堤岸为主；根据对冲刷强度进行试验检测的结果，确定不同类型的生态护岸。

　　由SCAPE景观事务所为纽约斯坦藤岛设计的名为“生命的防波堤”项目中，被称为“礁石街”的以碎石营造的多孔隙质堤坝为当地水域中盛产的牡蛎提供了良好的生境，也为当地的鱼虾、贝类等海洋生物创造了多样性的生境。

　　来源：翟俊. 弹性作为城市应对气候变化的组织架构——以美国“桑迪”飓风灾后重建竞赛的优胜方案为例. 《城市规划》。

　　多样化的生态系统具备更强的抗干扰能力。构建韧性滨水生态系统要遵循、顺应植物的自然生长演替规律，促进物种的多样化，引导其生成具有自我组织、自我修复能力的生态系统，从而远离阈值。

　　整体生态框架的构建是其中非常重要的工作。水陆交界区域的滩涂、沙洲、低洼地、湿地能起到蓄洪滞洪、提供生境、改善水质的作用，生态效益明显。

　　通过营造空间的多样化可以促进（生态服务）功能的多样化。在物质空间形态上，可利用多样化的材料在水陆结合处营造高孔隙率、多流速变化的驳岸生境空间，块体内部及其空隙中存在大量冗余空间，为鱼类、鸟类和两栖类动物提供栖息、觅食、繁衍和避难的场所。

　　城市社会生态系统通常由高度多样性和个性化的功能模块组成。这些模块是根据各个地方的特点及各组分互动产生的。在模式化系统下，局部出现的问题可以被控制，并阻止其蔓延到系统的其他部分，使系统远离阈值。

　　城市滨水区是一种线性串联的空间形式，其等级性和中心性相对较弱。根据步行空间半径、邻近的社区、该区景观资源禀赋等，滨水区会形成多个景观节点。这些分散的节点形成各自的空间“场域”，各个部分可以保持相对独立，空间的组织结构因此具有多中心、模块化的形式，让系统在应对干扰时更具韧性。

　　在滨水区尺度上，社区居民既是使用主体又是管理主体，公众参与韧性构建一般体现为社区行为。社区行为对滨水景观演变的影响主要通过两种途径产生，一种是居民直接参与景观规划与设计过程，另一种是通过教育、宣讲等手段提高居民的环境意识，从而自觉参与改善与保护环境的行动。

　　韧性是一种策略而不是单纯的理念，必须基于一个地方环境的生态、经济的动态驱动机制，同时还必须整合于相互联系的不同尺度中。滨水区的问题不只是“某个具体的生境”一类的场地尺度上的问题，它与城市、区域等更大的尺度有着极强的内在关联性。

　　在对社会生态系统的韧性进行理解与评估时，阈值的界定是关键点，特别是阈值的定量化研究是提高整体应用水平的重要保证。本文对滨水空间景观要素的阈值界定同样是从定性的角度出发，并带有一定的不确定性。尤其是在社会生态系统的视角上，不同系统之间的相互关系及其跨尺度的特征导致其阈值更难以被准确界定，需要跨学科的通力合作。

　　从阈值的角度出发界定系统，需要了解支配系统的关键变量，因为这些变量可能体现出阈值效应。一旦确定这些关键变量，有关韧性的问题就会变得有针对性，但如果只针对这类“特定的韧性”，而对具体变量和具体干扰因素实施的管理和控制及优化措施，很可能会降低系统其他方面的韧性。因此，实施管理以保障系统的“特定韧性”与维持社会生态系统的“普遍韧性”同样重要。研究表明，多样性、模块化和反馈强度在维持系统普遍韧性方面能发挥重要作用。

　　一个动态的系统并不存在所谓的“最佳状态”，而是处于不断变化与循环中，快速生长、稳定守恒、释放和重组是这一循环的4个阶段。伴随着相同内在关联度、灵活度和弹性等方面的变化，系统在各个阶段都有不同的表现方式。这就是适应性循环。

　　适应性设计运用各种设计策略控制系统的阈值，但并不能消灭阈值。通过对适应性循环的认识，稳定守恒阶段不能长期持续，系统必然进入释放和重组阶段。不过适应性循环理论仍给我们提出一些解决思路，即这一循环并不是一个绝对的、固定的周期，而是存在很多变异。

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