不明白
是因为困在雨中
才会如此思念
还是因为
如此思念
所以被困在雨中
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韧性城市专刊 《WE THE RESILIENT》
六月中旬以来南方多地的极端降雨造成的洪涝灾害已经造成上千万人受灾。本期我们请到了三位城市生态规划方面的专家,来和我们聊一聊有关城市和水的话题。
古往今来,人工的一项标志性技术就是防水。建造城市的过程也是将原本能渗水的泥土地,变成不透水的柏油马路、钢筋水泥高楼;把会自然泛滥改道的河流固定下来,连海里也能填个岛出来。人的生命离不开水,又得防着水。那在城市飞速发展过程中,城市人和自然水环境的关系发生了怎样的变化?面对大水倾注,到底是该疏、该堵还是适当规避?目前国内外有哪些成功的生态治水实践?新基建在防洪防涝的建设中能起到怎么样的作用呢?
一览众山小播客《不止是市民》Vol.13《乘风破浪的城市---应对雨季内涝,我们有韧性》,扫码或点击阅读原文收听!
We the Resilient
波士顿滨海洪灾韧性设计
2020年 8月27日期
原文/ 波士顿规划与开发署
翻译/ 尚雪峰 李镜宇
文献/周航 校核/ 张小韫 相欣奕
编辑/ 众山小 排版/ 苗雪琪
微博 | weibo.com/
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一览导读
《波士顿滨海洪灾韧性设计导则》旨在帮助波士顿的房地产业主及开发商就既有建筑和新建建筑的防洪措施做出适时且富前瞻力的决策。该设计导则基于《波士顿:为气候变化做好准备》(Climate Ready Boston)中有关海岸防洪能力的倡议而拟定。倡议提出,应及时制订一份叠加土地规划区及韧性设计导则(a zoning overlay district and resilience design guidelines),以提升建筑物应对未来洪水威胁的适应性及自我防御能力。尤其需要虑及到2070年,百年一遇洪水位标高将上升40英寸的预期。设计导则的作用在于让民众就未来滨海洪涝灾害会对居住及商业造成风险有所警醒,列明并详述一系列可供减轻洪灾影响及破坏力的措施,并为拟议的“叠加土地规划区”(zoning overlay district)内的工程提供具有普适性的官方审查标准。
韧性设计原则
本报告中提出的策略基于以下四项原则,叠加土地规划区中项目的建设或更新都应在以下原则指导下实施。
韧性标准
提议的设计/更新应体现最高的实践和标准,以减少或消除沿海洪水风险或未来气候条件造成的损害。
城市设计和公共区域
韧性措施应该与公共区域和建筑设计无缝结合。韧性设计应支持步行道的连接性和可达性,并增强街景的特色,不应该大范围缩减公共区域。
可持续性协同效益
在可行的情况下,实施洪水韧性措施还应提高建筑的能源效率、碳足迹和被动存活能力。
与区域层面的措施达成关联
区域层面的增强不应使邻近区域的风险恶化,也不应限制未来地区海岸韧性规划的实施,而且,在可行的范围内,应支持韧性目标和地区海岸韧性规划的实施。
波士顿选择采取比州和联邦法规所列最低标准更高的标准,以使新建、既有和未来的建筑能够适应未来气候变化的影响。其他正在实施类似前瞻性战略的城市为波士顿提供了示范。本文件中提出的策略是从许多地方和国家资料中提取的,并经过调整以适应波士顿的环境,并对本城常见建筑和建设类型做出对应。
整合防洪韧性设计策略将对新建筑和现有建筑的地面状况产生重大影响,进而对公共区域产生重大影响。为确保最佳实践可适用于每个项目,必须确保所有人的可达性都不得受损,确保他们到达私有领域和公共领域的出入口。并应确保策略方案有助于整体改善而非削弱地面层的街景。
韧性设计策略还应有助于实现其他可持续性潜在达成的效益,例如提高建筑效率或创建新的公共空间。本设计导则提供了一些示例,包括:更换设备时,除了防洪功能外,还升级到更高效的加热和冷却系统;同时考虑现场可再生能源系统的韧性和运行效益;设计和选择用于被动通风和节能的可调节窗,并结合景观美化的防洪系统,这些系统还提供娱乐性的开放空间和生态系统服务。
与区域解决措施的关系
《波士顿:为气候变化做好准备》强调,独立有效的解决方案也可以协同工作,提供相互支持,降低单一防线导致灾难性失败的风险。区域规模的沿海防洪基础设施投资已被规划为第一道防线。设计导则提供了一个框架,以协调整体发展活动与这些地区规模的图则。关于拟议的地区规模战略的额外细节和指导可以在《波士顿:为气候变化做好准备》、波士顿公共工程部的《气候韧性设计指南》和《邻近海岸弹性解决方案报告》中找到。
如何使用导则
识别风险
首先,打开波士顿规划与发展局的区划查询系统(BPDA Zoning Viewer),打开“海平面上升-基础洪水高程(SLR-BFE)”层(Sea Level Rise—Base Flood Elevation (SLR-BFE) layer),然后单击您关心的地块,来确定该地块是否面临沿海洪水的风险。地块信息框中将列出以英尺为单位的SLR-BFE数值——波士顿市基础数据(Boston City Base datum)。如果未列出任何信息,则说明该地块不在叠加土地规划区中。
接下来,根据现有(用于改造)或计划(用于新建)的使用,获取SLR-BFE数值,并在其上添加1英尺或2英尺的出水高(出水高指的是预测洪水位与建筑物最低可占用楼层之间的缓冲高度)。对于大多数建筑用途而言,需要1英尺的出水高度。对于住宅建筑以及在叠加规划区内按条件许可的某些用途(根据区划规定,可包含应急所需的基本设施和服务),要求的出水高都为2英尺。如果对应有多种建筑用途,则应采用最大规定出水高度。SLR-BFE加上出水高度等于SLR-DFE。
理解规程
沿海洪水风险地区的建筑和构筑物的设计和建造受到联邦应急管理局洪水保险率图(FEMA FIRM)、州建筑法规、城市分区法规和其他地方法律的监管。
联邦、州和城市法规
联邦应急管理局(FEMA)要求地方政府采用最低区划标准,以便业主参与国家洪水保险计划(National Flood Insurance Program, NFIP)。这些标准必须适用于联邦应急管理局所绘制的每年有1%的洪水发生几率的地区所对应的图纸。《波士顿区划法》第25条就是为了满足这一要求而制定的,它让波士顿的业主可以获得联邦补贴的洪水保险。NFIP也有关于洪水地区的建筑应该如何设计和建造的具体规定。这些都是由马萨诸塞州建筑规范,780CMR(州建筑规范)处理的,它被包含在第25条中。
第25条规定,在第25条覆盖范围内的建筑物,无论是否经权利许可或需要分区救济,都必须符合州建筑规范的洪水灾害要求。当波士顿监察服务部门处理建筑许可申请时,州建筑法规(State Building Code)在当地一级执行。州建筑法规为联邦应急管理局洪水区域内满足NFIP要求的抗洪建筑提供了最低标准。2018年1月1日生效的第9版州建筑法规包括了ASCE 24-14、抗洪设计和施工等条款。
建议的土地叠加区划
目前的洪水灾害分区(第25条)和州建筑法规(SBC)没有考虑未来的气候条件;第25条和SBC关于洪水的标准参考的联邦应急管理局的公司,而它们是基于历史信息来的。尽管按照这些标准建造的建筑或能适应当前气候变化,但随着海平面在设计的建筑寿命内持续上升,建筑及其居住者将面临持续增加的风险。BH-FRM确定的许多有洪水风险的地区也在第25条的边界之外,不需要满足上述韧性标准。城市拟议的韧性叠加土地规划区(Resilience Zoning Overlay District)将确定在BH-FRM范围内的韧性建设和更新的新标准。
合规阈值
所提出的区域划分建议是基于《区划法》(Zoning Code)的现有规定,包括法规条文和章节的结构、定义的术语以及项目审查的标准和程序(尽可能)。因此,新韧性叠加土地规划区要求纳入到现有的第80条和相应审查程序中。韧性设计原则将主要通过应用设计导则来实施,该设计导则将提供最佳实践和设计意图的示例,这些示例和设计意图可用于满足叠加要求。对于叠加区范围内的更新项目,仅当变更量超过建筑价值的50%(或建筑面积的50%)时,才需要由委员会进行韧性审查。本条建议有待进一步研究和评估。
其它考虑
根据项目的地点和改造策略,其他具有相关管辖权的机构可能也需要参与审批。例如,如果该房产位于历史区域内,或者是地标建筑,波士顿地标委员会(Boston Landmarks Commission)就需要对该项目进行审查。由于大多数脆弱的社区都位于滨水区或靠近滨水区,它们也将受到全州滨水区法规的约束。若工程项目属于上述任一管辖区或市政港口规划的范围内,则应受指定港区(DPA)的法规或第91条的规管。
波士顿规划与发展局的区划查询系统(BPDA)可用于查询第25条分区的范围和拟议的叠加区,并确定城市中每一处房产所对应的洪水风险。来源:BPDA区划查询系统
评估并进行策略选择
韧性改造和新建筑策略指南以工具包的形式呈现,分为四类:建筑形态、建筑外层和通道、建筑系统、区域尺度策略和支持策略。这些策略通过结构体系的位置和应用(上层建筑和基础)、关键系统(机械、电气和管道系统)、材料和景观来解决韧性设计问题。
建筑形态
包括影响建筑高度的韧性措施。
建筑外层和通道
指百年一遇洪水的淹没范围。在FEMA洪水保险率图上也称为特定洪水风险区域(SFHA)。
适应
包括影响流通和可达性以及建筑外层的韧性措施。
建筑系统
包括对重要的机械、电气和管道系统;运输系统;以及其他辅助措施,例如排水系统等提供保护。
区域尺度策略
包括将各种形式的防洪措施整合到区域尺度的海岸防洪系统中。
支持策略(建筑和景观尺度)
包括解决与沿海洪水没有直接关系的气候风险的建筑和景观策略,如现场发电和现场材料处理,以管理雨洪和极端高温。
建筑用途是决定最适宜韧性措施的重要标准。例如,目前的联邦标准将湿式防洪限制在停车、通道和仓储建筑,而将干式防洪限制在非居住空间。根据现行的联邦标准,住宅建筑不允许成为干湿防洪措施所覆盖的居住空间。商用建筑不允许采取湿式防洪保护。尽管大部分叠加区不在联邦法规管辖范围内,波士顿还是提议采用相同的联邦标准来保护生命和安全。除了建筑用途之外,其他考虑因素,如法规要求、成本、结构特征、城市设计和可达性,都会影响对于适宜适应策略的选定。由于沿海洪灾及相关的防护措施可能会对建筑物造成重大的结构负荷,业主应咨询注册执业人士,如专业工程师,以核实有关的韧性措施是否适合他们的工程项目。
文件中为各项指导方针提供了以下标准,从而为决策过程提供信息。
适用范围
Article 80 新建建筑或建筑翻新(>20000平方英尺)
非Article 80 新建建筑或建筑翻新(<20000平方英尺)
适宜的建筑类型(改造现有类型)
联排别墅、三层、战前混合用途建筑(Pre-war mixed use)(译者注:二战前的混合用途建筑,时间是1900-1940之间,建筑风格各异,有历史保护的意义)、当代商用建筑、独栋或联排家庭住宅、当代混合用途建筑
合适的位置
例外或特殊情况
说明书
设计策略的说明
技术注意事项
把详细的信息纳入考虑,可以帮助读者正确计划和实施每项策略。
成本和保险注意事项
数量级:
$ = 上百美元
$$ = 上千美元
$$$ = 上万美元
$$$$ = 上十万美元
公共空间和城市设计注意事项
强调个人策略对城市设计和公共领域的影响的考虑。
可持续发展的协同效益
改善韧性的潜在领域还可以实现其他可持续发展的共同效益,如升级建筑外层。
更多资源
参考资料清单,以进一步了解所述策略。
用于新建和改造建筑的设计导则
在开放地基上建造抬高式建筑
——在这种防洪策略中,将建筑物抬高到用高架明桩、墩台或桩基形成的开放地基上,使其首层在设计洪水高程或更高的位置。在易受波浪影响的区域,此策略保护建筑物免受中等到大型波浪的影响,否则洪水会侵蚀建筑下方的填充材料或损坏坚固的墙体基础。
抬高的建筑根据NFIP可能有资格获得FEMA减灾援助补助金和洪水保险费减免。首层以下的外墙设计会影响保险费率。在其他条件相同的情况下,最低等级的费率适用于评级为“无遮挡物”的建筑物,即在最下层以下除了昆虫筛网或敞开的木格栅(即至少50%的格栅结构是敞开的,如照片所示)外没有别的东西提供遮挡。
图一、纽约皇后区Arverne街区的高架住宅。
公共空间注意事项
在设计建筑物和外部公共空间时,应仔细考虑从地面到首层的通道。开放式地基朝向人行道的一侧应采取遮挡措施(遮蔽物,植物,前廊等)。
可持续发展
在开放式地基上抬高建筑物时,确保提供足够的地板隔热层,以防止热量散失。
图二、开放地基抬高建筑示意图
在FEMA V区域内,新的、已经严重损毁后翻新的建筑必须建在高架明桩、墩台或桩基形成的开敞基础上。禁止使用填充物来抬高结构。 在FEMA Coastal A区中,建议采用相同的做法。
楼梯、阳台、门廊
附属结构(例如楼梯、阳台、门廊)的设计必须在结构上抵抗设计洪水荷载或在不损坏建筑物或其基础的情况下可脱离。阳台和门廊的设计必须允许洪水通过,以免使洪水和海浪分流而对相邻或附近的建筑物造成不利影响。
结构稳定性
高架明桩、墩台或桩基必须设计成在结构上抵抗当地的洪水荷载,在岩土工程中稳定,并能不被冲刷和侵蚀。下图所示为符合nNFIP要求的基础。
图三、符合NFIP要求的基础示例
材料
设计洪水高程以下的建筑材料应具有防水功能。
地下外墙
现有的首层地面以下外墙(地下室、管线狭小空隙等)应填充成匹配的等级。填料必须压实并能抵抗冲刷和侵蚀。最低楼层以下的外墙应设计成无遮挡式或可分离式的墙壁和泄洪口。
通过基础墙抬升建筑和填充路基空间
——在不受波浪影响的区域,可以通过将建筑底层抬升到坚实的基础墙上来抬高,以达到海平面上升设计洪水位。使用此策略翻新现有建筑物时,应加高现有的实基础墙,以适应新升高的首层。可能需要修改或加固现有基础,以确保结构稳定性。有关保护结构的更多信息,请参见补充策略“湿式抗洪”。
图四、提升前
图五、改造中
图六、提升后
抬升的建筑购买NFIP保险可能有资格获得FEMA减灾援助补助金和洪水保险费减免。
提升后的实体地基墙,在面向人行道的一侧应采取措施(种植、背景材料、照明、色彩、艺术品,请参阅第42页了解更多详细信息。)
填充物抬高的建筑物和场地的设计必须确保可在结构上抵抗当地的设计洪水负荷,在岩土工程中稳定,并不受冲刷和侵蚀。
基础
首层地板下方的实体基础墙应设计有泄洪开口,以减轻洪水压力,前提是水位应高于最低相邻坡度的深度超过1英尺。
排水坡
填充物可以分成阶梯式下降倾斜或通过固定结构固定在适当位置。在设计洪水条件下,必须保护填充坡度的端头和表面免受侵蚀和冲刷,并且不得超过最大填充坡度。填料必须不会转移有害的洪水和水波或增加流速而对附近的建筑物造成不利影响。
使用限制
使用此策略不应在位于海平面上升设计洪水位下方设计可居住空间,例如地下室。
海平面上升设计洪水位下方的建筑材料应具有防水功能。
新建筑地基填充抬升
——在结构填充物上抬高新建筑物的首层高度,以满足海平面上升设计洪水位。
抬高的建筑根据NFIP可能有资格获得FEMA减灾援助补助金和洪水保险费减免。在Article 25和FEMA FIRM约束的区域内,填充物超出FEMA BFE的抬高建筑物可能有资格获得基于填充物的地图修订书(LOMR-F),如果FEMA批准,则将取消NFIP要求建筑物符合防洪标准并提供防洪保险。但是,消除这些要求并不意味着该建筑物没有遭受水灾的风险。
建筑物在填充抬高时应尝试创建一种积极的共同效益,即以填充坡度与植被和其他公共设施的形式创建或保留开放空间。在海滨,鼓励在结构填充物上提升场地,这样做也可以防止洪水从海滨穿过场地到其他公共区域。这样一来,整个滨水区都得以加高,而不仅是建筑物周围直接包围建筑物的那一部分,可以支持逐步实施地区尺度的沿海防洪。
图七、纽约布鲁克林日落公园材料回收设施
可持续发展的协同益处
对于大型场地,此策略有可能将景观特征整合到现有或新的地面空间区域中,从而可以应对其他气候风险,例如极端降水和气温升高。
未完待续
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