We the Resilient︱波士顿滨海城市洪灾韧性设计导则 ①概述
栏目:设计 发布时间:2024-09-14

  《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。

  本文列出的所有策略为叠加土地规划区内的建筑改造及新建的项目设计提供指引,均以韧性设计四项原则为中心,如下所列。

  原则之一: 适应性策略应当具有前瞻性,借鉴最佳的韧性设计实践成果,同时还应当针对波士顿独特的建筑类型条件有所回应。

  原则之三: 抗洪策略应当在整体建筑可持续性方面发挥作用,譬如提高周边景观质量,促进雨水管理和能源高效利用。

  原则之四: 单个建筑的升级应尽可能与邻近地区的防洪基础设施投资相联系。

  此外,由于提高韧性可能会增加房产价值,从而加重居民(包括波士顿大量的租房者和学生)的生活负担,因此需要运用资源,以防范备灾投资对社会产生的负面影响。

  在应用设计导则之前,业主和项目发起者应首先明确未来的滨海洪灾风险,并了解适用于任何拟议项目的基本法规。波士顿规划与发展局的区划查询系统(BPDA Zoning Viewer)可显示房产是否在未来的洪泛区内,以及2070年的基本洪水位高度。业主和项目发起者应查询城市、州和联邦法规、其他地方司法管辖要求(如历史街区)、以及诸如Article 80等地方法规,以确定是否有适用于特定地块、现有建筑或拟议项目的附加要求。一旦确定了洪灾风险和法规要求,就可以咨询专业建筑师或结构工程师,对设计导则中所列相应策略加以评估和选择。

  建筑层面抗洪策略的设计手段的主要可分为三类:建筑形态、建筑围护结构和出入口与建筑设备。每项策略都包含基本说明及支撑信息(包括技术考虑、相对成本和保险因素)、公共空间考量、可持续发展共同利益及相关资源。适用于较大项目的区域层面策略则参考了其他的城市韧性政策文件,包括波士顿公共工程部的《气候韧性设计导则》(Climate Resilient Design Guidelines)和《波士顿:为气候变化做好准备》(Climate Ready Boston)。此外,该文件还提出了场地和建筑支持策略,以促成其抵御沿海洪水之外的其他风险(如极端高温和降水),同时提出城市设计和可达性方面的考虑。

  设计导则以案例研究结尾,说明了如何将各种策略结合起来,以提高不同地区不同规模建筑的翻新和新建工程的沿海抗洪能力。这些案例研究以六种常见的建筑类型为代表,它们具有不同程度的脆弱性,每一种都凸显出适合其特定用途和建造类型的长期韧性提升策略。虽然举例无法面面俱到,但它们尽最大可能展示出波士顿环境下的特定途径,以确保建筑和居民更安全,并更好地为未来滨海洪灾做准备。

  也被称为百年一遇洪水和基本洪水,联邦紧急事务管理局将其定义为每年发生概率不小于1%的洪水。联邦应急管理局洪水保险率图描述了基本洪水的范围及其相应的基础洪水位。

  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)。

  FEMA将其定义为特定洪水情势预计的最高水位投影。 FEMA洪水保险率图基于百年一遇洪水的水位标出基本洪水水位。

  Article 25是波士顿区划条例中的条款,据此为FEMA洪水保险率图(FIRM)确定洪灾风险区。请注意,这与描述2070预测洪泛区的“海平面上升-洪灾风险区”(SLR-FHA)不同。

  波士顿区划法(Boston Zoning Code)中的Article 37,规定所有受Article 80大型项目审查所约束的项目,其规划、设计、建造和管理都应最大程度地减少对环境的不利影响;保护自然资源;抵御气候变化;促进城市的可持续发展;并提高波士顿的生活品质。

  波士顿区划法(Boston Zoning Code)的Article 80,规定了大型项目(超过50000平方英尺)、小型项目(超过20000平方英尺,部分例外)、规划的开发区域和机构总体规划的开发审查过程。审查流程可能包括(但不限于)审查项目对交通、公共空间、环境和历史资源的影响。

  BCB是波士顿的大地基准,可以使用BCB-6.46英尺的换算系数转换为1988年北美垂直基准面(NAVD88)数据。

  这一洪水风险模型,属于马萨诸塞州运输部(MassDOT)和联邦公路管理局(FHWA)防灾试点项目的一部分。它由马萨诸塞州波士顿市,伍兹霍尔集团公司和新罕布什尔大学共同开发。它使用气候预测来模拟极端天气和海平面上升引起的洪水,以便为未来的韧性设计做计划

  波士顿规划与发展局(BPDA)术语,指确保水不得进入建筑物的高度,包括地上和地下的建筑条件和开口。

  某地区在某年遭受洪灾的可能性。马萨诸塞州运输部(MassDOT)的波士顿港洪水风险模型使用1%的CFEP和0.1%的CFEP来估计2013年、2030年和2070年的洪水深度。

  联邦紧急事务管理局(FEMA)将其定义为即使中断的风险很低也会构成严重威胁的设施,包括医院、消防站、警察局、关键记录储存设施以及类似设施。美国土木工程师学会还将与能源、水、交通、通讯系统、自然和虚拟资源相关的设施包括在其关键设施的定义范围内。

  联邦紧急事务管理局(FEMA)将其定义为可居住楼层的最低高度(采用湿式防洪时),或可居住楼层的最低结构构件的高度(建筑物架空时)。DFE与BFE的差值即为出水高(freeboard)。

  干式防洪是将空间或建筑物密封到设计洪水标高(DFE)或更高的水平,以防止洪水进入的做法。在采用干式防洪时,业主必须加强建筑结构以抵御洪水可能会造成的静水压力和动水压力。在洪水保险率图中的建筑,干式防洪只能用于A区的非居住区域。

  FEMA负责管理联邦政府对自然和人为灾害的响应。FEMA还管理国家洪水保险计划(NFIP)并负责绘制洪水保险率图(FIRM)。

  这是联邦紧急事务管理局根据不同程度的洪水风险定义的地理区域。这些区域绘制于社区的洪水保险率图(FIRM)或洪水风险边界图上。每个区域都反映了该地区洪水的严重程度或类型。请注意,这与“海平面上升-洪水风险区(SLR-FHA)”不同,后者描绘了2070年预测的洪水范围。

  根据洪水保险率图(FIRM),FEMA将其定义为在30年抵押贷款期内发生百年一遇洪水的可能性为26%的区域。这些区域包含在波士顿Article 25中。请注意,这与“海平面上升-洪灾风险区(SLR-FHA)”不同,后者描述了2070年预测的洪水范围。

  FEMA将其定义为会遭遇百年一遇洪水且存在风浪相关的额外风险的沿海区域。这些区域包含在波士顿Article 25中。请注意,这与“海平面上升-洪灾风险区(SLR-FHA)”不同,后者描述了2070年预测的洪水范围。

  由联邦紧急事务管理局制作的图纸,描绘了百年一遇洪水的淹没范围边界和相应的基本洪水水位。FIRM的洪水预测基于历史数据,不考虑未来海平面上升等有关因素。

  联邦应急管理局将“防洪”定义为减少洪水对空间或建筑物的结构性或非结构性损害干预措施。

  出水高被定义为SLR-BFE和SLR-DFE之间的距离。FEMA将其定义为安全因素,或者是预测洪水位与建筑物最低可占用楼层之间的缓冲区。

  NFIP是一项由FEMA管理的保险计划。 同意参加NFIP的社区也同意执行符合FEMA要求的洪泛区法规。参与社区的业主可以从NFIP购买两种类型的洪水保险:建筑物保险(包括建筑物,地基,设备和基本系统)和内容物(contents)保险(包括在洪水中损坏的财物)。

  韧性是系统对灾难进行准备、抵御和迅速恢复的能力。理想情况下,韧性系统应该通过变得比承受压力之前更强的方式,得以从事件中恢复。

  波士顿规划与发展局(BPDA)术语,指BPDA根据波士顿港洪水模型(BH-FRM)预测的在2070年1% 沿岸洪水超越概率(CFEP)的最高水位。这当中包括海平面上升高于2013年潮汐水位的3.2英寸,额外沉降的2.5英寸,以及每年1%的洪水可能性。SLR-BFE通过干舷与SLR-DFE分开。

  波士顿规划与发展局(BPDA)术语,指最低可使用楼层的高度。此高度与海平面上升-基本洪水水位(SLR-BFE)的差值在于出水高。

  波士顿规划与发展局(BPDA)术语,指在波士顿港洪水模型(BH-FRM)中预测的当海平面上升40英寸(SLR)时,2070年发生百年一遇的沿海洪水事件的影响范围。

  为水在空间或建筑物中的流动而设计,可平衡静水压力并有助于防止结构破坏。 湿式防洪仅允许用于停车场、出入口、水电管线等穿孔位置以及仓库。

  海岸洪水韧性气候导则中建议的叠加土地规划区(Zoning Overlay District)是波士顿全城实施应对气候变化韧性改造的一部分。导则通过改造建筑来适应气候变化,促成个体发展——对新建筑和既有建筑加以改造,增强其应对当前和未来海岸洪水的抵抗力。该导则可作为重要资源和工具,帮助开发商和业主更好地避免建筑由于沿海洪水造成的损失,同时帮助实施相应的防洪策略。

  海岸洪水韧性叠加土地规划区(The Coastal Flood Resilience Zoning Overlay)和韧性设计导则(Resilience Design Guidelines)的产出是直接建立在波士顿市近期规划成果之上的,特别基于《波士顿:为气候变化做好准备》(Climate Ready Boston,后文简称CRB)中有关海岸防洪能力的倡议而拟定。CRB旨在为社区和基础设施方面的治理提供韧性解决方案,来帮助城市和地区在面对长期气候变化时也能蓬勃发展。

  CRB为波士顿市提供了首次全面气候脆弱性评估。明确了易受极端高温及沿海、河流和暴雨洪水影响的关键性基础设施、自然资源和社区人口。基于评估,海平面上升和海岸洪水成为了城市中亟待借助深入而广泛的韧性规划策略及其实施来解决的首要风险。

  CRB及其他报告表明,在减轻洪水灾害和其他恢复性措施方面的投资具有较高的成本效益。美国国家建筑科学研究所2017年发布的报告预估,每1美元的减灾投资可避免6美元损失。

  CRB通过不同尺度的韧性措施来提供多层次保护。这些措施包括通过以地区尺度分析来制定相应策略保护城市滨水社区,以及改变分区和相关建筑标准为场地和建筑层面提供更大的弹性空间。报告提出实施建议如下。叠加区划及设计导则的内容与以下建议息息相关:

  CRB报告的制定与2017年发布的《想象波士顿2030》(Imagine Boston 2030)同步,后者是50多年来制定的第一个全市规划。《想象波士顿2030》的主要目标之一就是为气候变化做准备,为了支持这一目标,CRB的主要发现和建议也被纳入了《想象波士顿2030》。

  这些规划努力和CRB报告旨在促进城市适应气候变化带来的影响,包括环境可持续性、包容性和可达性,确保财政的可持续性发展和强有力的管理。以上种种都将通过广泛而开放的公众讨论。

  为叠加土地规划区制定的洪水韧性设计导则和建议是推进整治波士顿脆弱社区(Boston’s vulnerable neighborhoods)气候应对工作的关键步骤。该导则告知居民和企业海岸洪水的风险以及应采取何种措施来减少此类风险。与此同时,叠加土地规划区可以为城市提供一个重要的监管工具,以便于更好地影响、指导和简化韧性提升规划,并为导则中韧性提升措施的实施消除监管障碍。

  尽管设计导则和叠加区划是推进城市韧性议程的重要工具,但却也只是多层面韧性计划中的一部分。尤其在滨水区,将拟定的开发活动与叠加区划、设计导则和区域保护计划协调一致,才可使得海岸韧性计划的长期投资效益最大化。波士顿市也参与了州级关于建筑规范更新的计划,以进一步提升韧性。

  海岸洪水只是气候变化导致的众多风险之一。即便在叠加规划区,居民和构筑物也可能面临着暴雨洪水或极端高温带来的重大风险。除了适应这些风险,该市同时也在努力实现到2050年使波士顿市达到碳中和的目标,尽其所能地减轻人类活动对气候变化的影响。因此,叠加区划建议和设计导则旨在促进促成气候之外的其他问题也得以实现可持续设计。

  由于韧性计划的推行可能会提高房地产价值,从而可能影响居民的承受能力,包括波士顿市大量的租房者和学生,因此也需要相应资源来确保防汛工作也能促进社会公平和保护社会。

  CRB的韧性策略涉及不同规模的多层保护,分区只是其中一层。下图展示了一系列的干预措施使得查尔斯顿(Charlestown)更具韧性。尽管叠加区和导则无法对报告中的所有建议加以采纳,但它们将在规范私人开发方面发挥作用。

  海岸洪水叠加土地规划区的空间边界(即在2070年,海平面上升40英寸,出现概率为1%的洪水时所淹没的地区)是通过最佳可用工具(波士顿洪水风险模型the Boston Harbor Flood Risk Model,或BH-FRM)的预测值确定的,该工具提供全市数据供使用。该工具由伍兹霍尔集团(The Woods Hole Group)开发,其所预测的未来的洪水风险在联邦应急管理局(Federal Emergency Management Agency FEMA)中并没有被纳入进来,而这些地图是基于历史数据预测的,这些预测可以形成一致的基线并有助于整个城市的规划和设计。同时,每年1%的洪水概率事件反映了一个相对罕见的事件,可作为洪水风险管理的基础。

  在叠加区划和设计导则的背景下,使用2070年1%的年概率洪水高度和范围来替代历史数据,反映了随着气候变化而加剧的海平面上升和风暴事件。确定2070年这一时间范围,是为了说明城市存量建筑的长期状况以及这些建筑物在使用寿命期间预期将经历的危险。每当海平面上升40英寸,其中就包括2英寸的地面沉降,刚好符合波士顿研究咨询集团(Boston Research Advisory Group)在2016年CRB报告中关于气候预测的情景。这是该市邻里海岸韧性计划的基础,也被国家机构和邻近市政社区在内的区域合作伙伴所使用。

  出水高被定义为SLR-BFE和SLR-DFE之间的距离。FEMA将其定义为安全因素,或者是预测洪水位与建筑物最低可占用楼层之间的缓冲区。

  列明的海岸洪水韧性叠加土地规划区,将纳入未来洪水范围和高度,提供有关使用、高度、性能标准的规定,并鼓励对新建筑和翻新建筑加强设计,以提高其应对海岸洪水的韧性。

  如前所述,CRB报告建议分区开发,并对其他建筑和土地用途加以控制,以提升气候变化适应性。BPDA已经开始将韧性策略集成到其规划和开发审查过程中。《想象波士顿2030》发起的社区规划工作正在将CRB脆弱性评估和韧性建议整合到地区计划中,以促成其对气候变化的预备。根据《分区法》第80条,大型项目审查的项目必须按照第37条《BPDA气候恢复清单》的定义,对海平面上升和其他气候变化危险提供规划响应。

  为了帮助开发商评估其房产未来的洪水风险,BPDA在现有的BPDA区划查询系统中集成了基于BH-FRM的波士顿海平面上升-洪水危险区数据(参见。这一数据提供了每个洪水危险区的海平面上升基础洪水高程(SLR-BFE),这是基于2070年海平面上升40英寸、且出现了1%概率的风暴时的未来洪水高程。根据目前最可靠的科学数据,该市将海平面上升40英寸定为合理的防范标准。BPDA区划查询系统将被用作确定建议覆盖区域的基础。

  设计导则为BPDA和其他城市机构的工作人员的项目审查提供了详尽一致的标准,以鼓励建成对行人友好的符合防洪高质量的街道景观和建筑。设计导则还告诉居民和企业如何评估他们的沿海洪水灾害,并选择可供实施的措施,从而减少灾害风险。城市的目标是让叠加层和设计指南成为项目所有者、设计师和建筑商标准开发实践的一部分。

  为城市脆弱的既有建筑制定适应的方案,需要了解沿海区域建筑类型,以及这些建筑在具有风险的社区中如何分布。

  总体而言,波士顿的建筑以中小型住宅为主,分为一到三层的住宅,包括独户住宅、两户住宅和三层楼住宅(triple-deckers),占波士顿总建筑面积的30%以上。第二大类别的建筑是中等规模的住宅建筑——30个单元以下或7层以下的住宅建筑。在波士顿,低层和中层的住宅建筑近乎占据了总建筑面积的一半,在叠加区中格外显著。这些建筑类型对改造计划带来了最大的挑战,因为大多数都是老旧建筑。此外,小型建筑的业主往往无法获得资金,自己实施建筑翻新提升的能力也有限。许多此类社区现有的建筑存量与当前分区不一致,因此对这些建筑区划的任何改变都可能引发其他分区相应要求的变动。

  建筑属性,如材料配置、建筑类型、地段条件、大小和形式,是考虑韧性改造策略时的重要因素。这些因素中的每一个都代表了不同的机会或制约因素,它们将影响韧性策略的可行性、有效性和成本。例如,在南端的联排别墅有较大的地块覆盖率,这可能会限制实施现场景观策略的能力。东波士顿的三层楼住宅(triple-deckers)经常将一楼抬高2到3英尺,这可能会将一楼的洪水风险降到最低,但是与同一地区的其他建筑类型相比,这些建筑的地下室部分则会有一定的风险。

  为了在叠加区内制定更可行的适应策略,我们确定了易受沿海洪水侵袭的邻近地区的六种最普遍的建筑类型。这项分析是使用波士顿市税务评估人员的地块数据(Parcel Data)和在波士顿气候准备脆弱性评估中使用的建筑数据进行的。地块数据和建筑数据的属性被编目,并与这里呈现的六种建筑类型中的每一种进行匹配。它们分别是:

  (注意:这并非全面的清单。这些类型覆盖了洪泛区最常见的建筑物。可能还有其他唯一的或类型的组合,这里并没有列出。)

  设计导则第三部分引入的案例研究,基于叠加区的这六种建筑类型,呈现出不同类型在脆弱性和适用改造措施方面的差异。 首先,改造案例研究为住宅单元的小型住宅和混合用途建筑提供了最佳实践建议,而这些建筑低于第80条大型或小型项目审查门槛,例如建筑总面积(GFA)少于20000平方英尺。


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