基于“海綿城市”理念下的下沉式綠地設(shè)計(jì)探討

方濤+白雪+李巖+鄧睿

【摘 要】結(jié)合發(fā)達(dá)國家及國內(nèi)對(duì)雨水資源的利用研究來闡述構(gòu)建下沉式綠地空間設(shè)計(jì)，運(yùn)用海綿城市理念指導(dǎo)建設(shè)可持續(xù)性、彈性的綠色城市，從源頭管理雨水，滿足、完善城市給排水等功能，注重城市生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)。本文以公園、廣場(chǎng)、立交橋、道路、居住區(qū)等綠地空間設(shè)計(jì)為載體，探討提高控制雨水徑流的滲透、調(diào)蓄、凈化利用和排放能力的方法途徑，維持或恢復(fù)城市的“海綿彈性”功能，實(shí)現(xiàn)城市良性水文循環(huán)。

【關(guān)鍵詞】雨洪資源；海綿城市；下沉式綠地；城市空間

【Abstract】Combined with the developed countries and domestic of rainwater resources utilization of to elaborate construction of sinking type green space design， using sponge city concept guiding the construction of sustainability， flexibility of the green city， from the source to stormwater management satisfy and improve urban drainage， and other functions， focusing on urban ecological environment protection and restoration. The in parks， squares， overpass， roads， residential areas and other green space design as the carrier， to improve control stormwater runoff infiltration， storage， purification and utilization and the way of discharge capacity， maintain or restore city "sponge elastic function， sound urban hydrological cycle.

【Key words】Rainwater and flood resources； Sponge city； Sunken green space； Urban space

0 引言

雨洪資源的利用是近年來探討最熱門的話題。為解決水環(huán)境生態(tài)與城市發(fā)展失衡這一普遍性困惑矛盾，國內(nèi)外專家學(xué)者以新型雨洪技術(shù)管理為理念，將彈性的雨洪蓄滲工程技術(shù)與城建中的景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)相結(jié)合，進(jìn)行了城市綠色雨水利用、下沉式綠地建設(shè)等工程項(xiàng)目，發(fā)揮“城市海綿“的彈性作用，實(shí)現(xiàn)城市空間的雨水利用價(jià)值最大化。開展城市綠地雨洪利用、城市濕地公園規(guī)劃建設(shè)及下沉式綠地建設(shè)等，發(fā)揮“城市海綿體”功能，實(shí)現(xiàn)城市綠地調(diào)蓄雨洪功能最大化價(jià)值。

1 國內(nèi)外海綿城市的動(dòng)態(tài)發(fā)展

1.1 國外海綿城市動(dòng)態(tài)發(fā)展

發(fā)達(dá)國家海綿城市的研究主要體現(xiàn)在雨洪的利用上。它們改變以往城市集雨工程快速、高效的排水的做法，在雨水系統(tǒng)資源收集、管理、循環(huán)利用上，并成立了國際雨水集流利用系統(tǒng)協(xié)會(huì)，各個(gè)國家研究制定不同性質(zhì)的國家級(jí)地方政策法規(guī)，并在實(shí)踐基礎(chǔ)上形成較成熟的技術(shù)體系。

日本政府在20世紀(jì)80年代開始推行雨水貯留滲透計(jì)劃，民間“日本雨水貯留滲透技術(shù)協(xié)會(huì)”成立。90年代頒布“第二代城市下水總體規(guī)劃”，把雨水滲溝、滲塘及透水地面納入城市總體規(guī)劃中。1996年開始對(duì)地下儲(chǔ)雨裝置給予一定的雨水利用補(bǔ)助金，并形成制度。發(fā)揮法律規(guī)劃、社會(huì)組織管理作用為日本城市雨水資源的技術(shù)控制及利用奠定了基礎(chǔ)，發(fā)揮雨水多功能調(diào)蓄作用，并大規(guī)模的運(yùn)用在城市中，保障了雨水資源利用的實(shí)施。

德國是最早對(duì)城市雨水采用政府管制制度的國家，20世紀(jì)初期就已經(jīng)發(fā)布了“對(duì)未受污染雨水的分散回灌系統(tǒng)的建設(shè)和測(cè)量”，1989年就出臺(tái)了雨水利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)（DIN1989）。技術(shù)上，德國城市雨水利用主要體現(xiàn)在屋面雨水集蓄系統(tǒng)、雨水截污與滲透系統(tǒng)、生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)等三種形式[1]。受美國BMPs影響，德國采用雨水系統(tǒng)的措施類型是“濕地過濾溝系統(tǒng)（MR）”。目前德國“第三代”雨水利用技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)施，已建成一批各具特色的生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。目前在政府的引導(dǎo)下德國雨洪利用技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化，已經(jīng)形成針對(duì)低影響開發(fā)的雨水管理較為系統(tǒng)的法律法規(guī)、技術(shù)指引和經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策。

美國城市雨洪管理的發(fā)展分為三個(gè)階段：第一階段水量調(diào)控，第二階段是水質(zhì)改善，1972年美聯(lián)邦提出最佳管理措施的概念（BMPs），核心理念是對(duì)非點(diǎn)源水體的污染控制和源頭控制與研究，技術(shù)處理上強(qiáng)調(diào)工程和非工程、生態(tài)與自然措施結(jié)合的方法[2]。第三個(gè)階段可持續(xù)發(fā)展，20世紀(jì)80年代至今，重點(diǎn)是控制非點(diǎn)源、雨水循環(huán)、健康福利、全方位多維度綜合運(yùn)用等。1990年提出低影響開發(fā)（LID）的理念與技術(shù)體系，彌補(bǔ)BMPs技術(shù)上的缺陷，在BMPs基礎(chǔ)上形成的雨水控制利用的綜合技術(shù)體系。LID是一種基于微觀尺度控制的場(chǎng)地設(shè)計(jì)策略，其原理是通過滲透、過濾、蒸發(fā)、截留等方法模擬雨水的自然水文過程，將徑流控制源頭，減輕城市排水管負(fù)擔(dān)，結(jié)合景觀設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出優(yōu)美的空間環(huán)境。

澳大利亞在1994年提出水敏感城市設(shè)計(jì)（WSUD），2000年就政府與規(guī)劃部門召開了“水敏性城市設(shè)計(jì)——城市區(qū)域的可持續(xù)排水系統(tǒng)”會(huì)議，其核心是城市生態(tài)系統(tǒng)，注重水質(zhì)的保護(hù)和改善，把雨洪管理與城市給排水和城市規(guī)劃設(shè)計(jì)相結(jié)合，倡導(dǎo)多目標(biāo)的發(fā)展方式，維持城市水資源的良性循環(huán)發(fā)展。英國1999年提出可持續(xù)的排水系統(tǒng)（SUDS），通過過濾式沉淀槽、洼溝等與BMPs技術(shù)措施結(jié)合，改善城市整體水循環(huán)和區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)。新西蘭的雨水處理裝置（LIUDD）設(shè)計(jì)指南、低影響設(shè)計(jì)指南，為雨水系統(tǒng)處理提供了指導(dǎo)思路。

1.2 國內(nèi)海綿城市動(dòng)態(tài)發(fā)展

我國城市的雨水系統(tǒng)研究開始于20世紀(jì)末21世紀(jì)初，結(jié)合國外成熟的雨洪控制系統(tǒng)技術(shù)在北京、上海、深圳等大城市作為試點(diǎn)，水利部于2001年頒布了《雨水集蓄利用工程技術(shù)規(guī)范》，標(biāo)志著雨水系統(tǒng)控制技術(shù)的初步成熟。

2004年，深圳市引入低影響開發(fā)理念，與美國土木工程師協(xié)會(huì)、聯(lián)邦環(huán)保局開展相關(guān)技術(shù)交流與研究，簽署包括流域管理、面源污染控制和低沖擊開發(fā)的技術(shù)交流與合作協(xié)議框架。編制城市綠地等雨水利用工程的地方技術(shù)規(guī)范，積極探索在城市發(fā)展轉(zhuǎn)型，建設(shè)“低影響開發(fā)城市雨水系統(tǒng)研究與示范”項(xiàng)目的光明新區(qū)，轉(zhuǎn)變城市雨水系統(tǒng)從快排為主到“滲、滯、蓄、用、排”的建設(shè)理念，為探索城市可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2014年2月《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部城市建設(shè)司2014年工作要點(diǎn)》中明確提出：加快城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高設(shè)施運(yùn)行管理水平。切實(shí)加強(qiáng)城市暴雨內(nèi)澇防治工作。一是，實(shí)施“城市排水（雨）綜合規(guī)劃綱要”，同事并編制“全國城市排水規(guī)劃的設(shè)施建設(shè)。二是，圍繞加快推進(jìn)雨污分流改造，提高城市排水能力，推進(jìn)低沖擊發(fā)展和建設(shè)模式，加快建設(shè)海綿型城市的政策措施。

2 海綿城市概念

海綿城市是指城市可以像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，下雨時(shí)吸水、滲水、蓄水、凈化水，需要時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用[3]。它強(qiáng)調(diào)以彈性、慢排緩釋和控制源頭分散為理念，整合降水、地下水循環(huán)系統(tǒng)性、地表徑流等給排水各個(gè)環(huán)節(jié)，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的自然環(huán)境、人工環(huán)境，為建設(shè)新型城鎮(zhèn)化提供重要保障。

建設(shè)海綿城市，也就是構(gòu)建一個(gè)低影響雨水系統(tǒng)，主要通過滲透、停滯、積蓄、凈化、排水等其他技術(shù)手段，使水循環(huán)徑流更加的順暢、自然。通過道路透水性鋪裝、道路邊植草溝、公園綠地等載體，有效地滯留、吸收、排放地表徑流水；提高雨水徑流的滲透性、存儲(chǔ)、排水、凈化等利用能力，要加強(qiáng)對(duì)城市降雨徑流的控制和管理，實(shí)現(xiàn)城市水的良性循環(huán)，保持或恢復(fù)城市的“海綿彈性”功能；逐步緩解城市暴雨洪澇災(zāi)害，提高水資源利用率，降低市政管線建設(shè)成本，優(yōu)化城市空間環(huán)境的優(yōu)化和多目標(biāo)；改變傳統(tǒng)的城市建設(shè)模式主要取決于灰色設(shè)施如組織雨水排放管和排水泵站，“快速排放”和“終端集中”作為規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要思想的控制。

3 下沉式綠地概念

業(yè)界對(duì)下沉式綠地的研究有狹廣之分，通常所講的地勢(shì)低洼綠的和下凹式綠地屬于狹義的概念，其典型構(gòu)造為綠地高程低于周圍硬化地面高程0.05米-0.25米之間，雨水溢流口位置位于綠地與硬質(zhì)化地面交接處或綠地中，雨水口高程略高于綠地高程且低于硬化地面高程[4]；廣義下沉式綠地包括多功能調(diào)蓄池、低洼地、雨水濕地、雨水花園、雨水塘等生態(tài)雨水設(shè)施，也涵括了狹義的下沉式綠地[5]。本文以狹義的下沉式綠地作為研究?jī)?nèi)容，其最簡(jiǎn)單的雨水蓄滲設(shè)施，可在城市道路、城市公園綠地、城市立交橋、城市廣場(chǎng)綠化、居住區(qū)綠地等周圍設(shè)置，應(yīng)用范圍較廣。根據(jù)城市地質(zhì)條件和水文條件的不同情況，在實(shí)施策略上選擇適合當(dāng)?shù)氐臈l件和可操作的措施。

下沉式綠地可匯集周圍硬化地表產(chǎn)生的降雨徑流，利用植被、土壤、微生物的作用，截留和凈化小流量雨水徑流，超過綠地蓄滲容量的雨水經(jīng)雨水口排入雨水管網(wǎng)[6]。下沉式綠地可以起到縮減雨水徑流量、完善城市給排水、減少城市洪災(zāi)等功能，其下滲的雨水有補(bǔ)給地下水資源、減少綠地澆灌水、增加土壤水分含量的作用。同時(shí)，雨水徑流攜帶污染物中所含的氮、磷等化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)過生物分解、化學(xué)、雨水自凈的作用，轉(zhuǎn)化為綠色植被根系所需的營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)綠色植物的生長(zhǎng)。

4 城市空間中下沉式綠地景觀設(shè)計(jì)策略

4.1 公園綠地

城市公園綠地不僅為居民創(chuàng)造良好的城市景觀空間，也為居民健康提供保障，除此之外還具改善城市局部環(huán)境小氣候，凈化空氣、水體和土壤的作用，是城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。城市公園綠地中的雨水系統(tǒng)由儲(chǔ)存、回用、入滲、排水、管路系統(tǒng)等五個(gè)主要部分組成。下沉式綠地作為一種軟性的新型雨水利用的工程技術(shù)設(shè)施，可以用來貯蓄、凈化入滲汛期的雨水。在下沉綠地中，因地表淺土層植物根系發(fā)達(dá)，土質(zhì)相對(duì)較疏松，土壤透氣性好，經(jīng)測(cè)定有植被草地的土壤穩(wěn)定入滲率比相同土壤條件的無植被草皮的裸地高百分之15-20個(gè)百分點(diǎn)，其降雨或地表徑流入滲性較無植被草皮的裸地大[7]。在城市綠地中，植被覆蓋率高，設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先考慮凈化入滲系統(tǒng)，將雨水直接滲透地下來補(bǔ)給地下水。

在新的城市綠地空間規(guī)劃和設(shè)計(jì)，通過控制路面垂直高程、植被綠色高程、雨水口高程，也可以形成一個(gè)下沉式綠色空間，在綠地內(nèi)設(shè)置雨水口，路面高度大于綠地的高度，雨水口的高度略高于綠地的高度。雨水口底部設(shè)置管道，與市政管網(wǎng)相結(jié)合，這樣的做法能夠使綠地周圍的道路、建筑物等其他區(qū)域的雨水徑流流入下沉式綠地內(nèi)，待綠地蓄滿水后再溢流入雨水口，由雨水口底部管道排出，以此來減少雨水對(duì)植被的災(zāi)害。

4.2 道路

城市道路在城市空間內(nèi)部建設(shè)用地占有很大的比例，是雨水徑流匯聚產(chǎn)生的一個(gè)主要場(chǎng)所，同時(shí)匯集了屋面雨水，因此，控制城市道路路面徑流雨水顯得尤為重要[8]。設(shè)計(jì)上可在道路兩側(cè)的人行道上采用透水式鋪裝，道路兩側(cè)的綠化帶及道路行車中分帶適當(dāng)下沉，道路路面高程略高于綠化帶高程。道路兩側(cè)綠化帶與道路路基關(guān)系甚密，下沉式綠地較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)滲水對(duì)路基的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定影響。為保證路基安全，在綠地寬度較窄的條件下可設(shè)置混凝土擋水墻或者在綠地內(nèi)靠近路基一側(cè)設(shè)置防水設(shè)施；綠地寬度較寬條件時(shí)，在下沉式綠地前設(shè)置緩沖空間，通過緩坡過渡連接下沉式綠地。同時(shí)還可將雨水通過向周邊公園綠地等自然環(huán)境引流排放，更好的儲(chǔ)蓄、吸收雨水。

需要說明的是，城市路面受大氣污染、路面材料、汽車排放物和城市廢棄物等各種影響，路面徑流是城市道路面源污染的主要組成部分。道路徑流進(jìn)入下沉式綠地時(shí)必須研究城市雨水徑流污染情況，注意到雨水徑流中所攜帶的污染物對(duì)綠地植被和地下水循環(huán)的影響，以避免造成對(duì)地下水的二次污染和綠色植被的危害[9]。市政道路初期雨水徑流是不能直接在下沉式綠地內(nèi)利用，必須通過一定的專業(yè)凈化技術(shù)措施后才能使用。

4.3 廣場(chǎng)

城市廣場(chǎng)是現(xiàn)代人們?nèi)粘３鲂小⑿蓍e主要活動(dòng)空間，也是雨水主要匯聚的場(chǎng)所之一。設(shè)計(jì)廣場(chǎng)綠地景觀時(shí)，可以適當(dāng)?shù)慕档途G地的高程，設(shè)置廣場(chǎng)與綠地周邊的坡度，保證雨水排至附近下沉式綠地，以更好有效地匯集吸收、下滲、儲(chǔ)蓄雨水。為完善城市水循環(huán)系統(tǒng)，植物配置應(yīng)喬木、灌木、地被植物和花卉相結(jié)合，在營造良好景觀空間的同時(shí)，也可利用地被、灌木、喬木植物根系更充分吸收來自地表的徑流雨水。以先進(jìn)的生態(tài)技術(shù)為指導(dǎo)理念，充分考慮引導(dǎo)雨水匯集、吸收下滲的作用，廣場(chǎng)和非機(jī)動(dòng)車道可選用低碳環(huán)保材料或透水材料鋪裝。因景觀功能需要無法采取透水鋪裝的區(qū)域，可適當(dāng)設(shè)置排水坡度或者采用灰色的雨水管道將雨水引到透水性下墊面，其作用是滲透吸納更多的雨水。

對(duì)于匯集的雨水污染或因水質(zhì)差異，可在廣場(chǎng)地面污染嚴(yán)重的地區(qū)和綠地植被淺溝區(qū)設(shè)置初始雨水自動(dòng)流動(dòng)裝置，其內(nèi)部雨水排水管網(wǎng)統(tǒng)一處理或單獨(dú)處理后排放，而且還使用可持續(xù)的生態(tài)循環(huán)凈化措施，使污染雨水得到凈化。為保證廣場(chǎng)周邊的景觀空間視覺，應(yīng)選用耐干旱、耐水濕等抵抗性較強(qiáng)、視覺觀賞效果好的植被種植在下沉式綠地、植被淺溝內(nèi)。并在廣場(chǎng)周邊下沉式綠地設(shè)置溢流裝置進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)調(diào)蓄，使植物的淹水時(shí)間控制在24小時(shí)內(nèi)，減小對(duì)植物生長(zhǎng)的影響；或者微地形的變化，植物株高略高于深埋線[10]。

4.4 立交橋區(qū)

在城市立交橋下，綠地是城市空間綠地的一部分，它為城市居民提供一個(gè)休閑場(chǎng)所。在路兩邊的縱坡一般都比較大，其特點(diǎn)是降雨累積的排水速度更快，如果排水不及時(shí)，就會(huì)造成行人交通安全?，F(xiàn)有的城市立交橋空間區(qū)綠化帶高于路面，在緩坡橋區(qū)附近的綠地進(jìn)行適當(dāng)?shù)南峦?，使綠地低于兩邊地面或道路路面，種植一些灌木、草本、花卉、地被植物，也可設(shè)置一些廊架、山石、公共設(shè)施、景觀小品等。

4.5 居住區(qū)

居住區(qū)綠地景觀是指由居住區(qū)道路、景觀構(gòu)筑物、地面鋪裝、建筑物及其他界面圍合而成的，是整個(gè)城市空間景觀格局中的重要組成部分，創(chuàng)造恬適、安靜、衛(wèi)生、美觀的環(huán)境對(duì)居民的身心健康，起到十分重要的作用。居住區(qū)以城市道路分割，通常為內(nèi)向封閉式小區(qū)，內(nèi)部主次干道、人行道、休憩廣場(chǎng)應(yīng)采用透水鋪裝；當(dāng)規(guī)劃和建設(shè)居住區(qū)綠色時(shí)，根據(jù)場(chǎng)地豎向高程變化和水文條件，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)下沉式綠色空間，綠地低于地平面，可以更有效的吸收、滯留、節(jié)約雨水，也可與小區(qū)內(nèi)的水系結(jié)合，成為居住區(qū)內(nèi)部的水系景觀?？紤]到雨水徑流流入下沉式綠地內(nèi)，綠地內(nèi)土壤水分飽和情況下，一定時(shí)間內(nèi)對(duì)下沉式綠地植被安全產(chǎn)生的影響，為減小綠地植物的安全，在植物配置上選用一些耐濕的植物與耐旱的植被結(jié)合，同時(shí)在綠地邊做排水口，讓多余的雨水隨排水口排出。

5 結(jié)語

下沉式綠地是一種可持續(xù)性、分散式、新集雨型的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，以“海綿城市”為理念構(gòu)建下沉式綠地，完善城市綠地雨水凈化、排水、地下水補(bǔ)給、儲(chǔ)蓄等功能，改變傳統(tǒng)的水資源管理理念，能有效減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。把城市綠地當(dāng)做“綠色海綿體”設(shè)計(jì)，以低影響開發(fā)為原則，從源頭管理雨水，有效地解決雨水“減速、過濾、凈化、吸收、下滲”等一系列雨水問題。同時(shí)，結(jié)合城市空間綠地進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)，在不增加土地資源的用地面積、少量能源消耗和建設(shè)成本的條件下，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水、節(jié)約土地、減少洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率、減少城市非點(diǎn)源污染、實(shí)現(xiàn)綠色功能、雨水徑流回收利用、改善生態(tài)環(huán)境等各種目標(biāo)[11]。可見，先進(jìn)科學(xué)理念、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃挠?jì)算方法，合理的場(chǎng)所規(guī)劃與豎向空間設(shè)計(jì)，是發(fā)揮下沉式綠地實(shí)現(xiàn)水文調(diào)蓄功能的最大生態(tài)價(jià)值的前提，它需要市政工程、建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)、城市規(guī)劃、給排水、工程管理、風(fēng)景園林等專業(yè)的配合。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]