海綿城市建設探索
——以濟南英雄山山體公園設計為例

王 青,題兆健,徐君健,王 巖,仲麗娜

濟南園林集團景觀設計有限公司,山東 濟南 250000

近些年，隨著城市雨洪災害和水資源短缺問題的不斷出現(xiàn)，國家開始重視城市雨洪管理，并提出更全面推動我國生態(tài)文明建設的議題。伴隨總書記在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話和《海綿城市建設技術指南》的發(fā)布[1]，海綿城市建設試點工作全面鋪開。2015年，濟南市作為典型的山地城市和節(jié)水保泉城市，成功申報了海綿城市建設試點，以期通過海綿城市建設，解決泉水枯竭、洪澇多發(fā)、水源不足和水質污染等問題。

1 項目概況

英雄山山體公園位于濟南市市中區(qū)，占地面積約100.5 hm2，是濟南市著名的風景區(qū)之一。整個風景區(qū)處于城市內部，周邊大量住宅區(qū)分布，是濟南市典型的城中山（圖1）。該山體公園由馬鞍山、四五六七里山共同組成，海拔高度在50～174 m之間（圖2），山質灰?guī)r，多裸露。山體土壤瘠薄，以巖石風化形成的褐土為主。山體因常年雨水沖刷或人為干擾，形成一些沖刷溝壑、匯水山谷和集水洼地。山體公園植被以側柏林為主，蔥郁茂盛，四季常青。

圖1 英雄山及周邊環(huán)境模型圖Fig.1 The model of Yingxiong Mountain and surrounding environment

英雄山作為濟南市典型的城中山體公園，周邊城市化建設完全成熟，山體的雨水對城市道路和市政雨水管線壓力甚大，是濟南市洪澇高風險區(qū)域客水的重要來源之一。而且該山體公園位于濟南市泉群的正南側，是濟南市涵養(yǎng)補給地下水和保泉工程的重要地區(qū)之一。在這種情況下，英雄山山體公園更需解決自身雨洪問題，以起到涵養(yǎng)水源、保持水土、降低城市洪澇風險的作用。

圖2 高程分析圖Fig.2 The elevation analysis

圖3 匯水分區(qū)圖Fig.3 The catchment partition

2 設計原則和目標

根據(jù)《海綿城市建設技術指南》的指導和對國內外相關案例的研究[2]，我們進行了英雄山山體公園海綿城市建設的探索。運用低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的理念，采用滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術手段，實現(xiàn)山體徑流雨水的有效調蓄，維持和恢復山體公園的“海綿”功能[3]。

首先，根據(jù)對山體地形和雨水徑流情況的分析，對山體進行雨水匯集面分區(qū)，再按分區(qū)進行設計調蓄容積的計算。然后根據(jù)調蓄容積，結合現(xiàn)場地形進行雨水調蓄設施的布設。如此通過滲、滯、蓄、凈、用、排等技術手段，增加其在山林內的下滲時間，有效減緩徑流流速和雨水流量[5]，延緩峰現(xiàn)時間，減少山林雨水的外排和水土流失。仍不能及時下滲的雨水則通過蓄積設施儲存起來，以便后期進行綠化澆灌和山林保育。再有徑流的雨水和市政管渠系統(tǒng)相連接，匯入雨水管理的大系統(tǒng)。

3 總體設計

首先對山體公園進行現(xiàn)場調研，熟悉其地形走勢、山脊和山谷的分布，勾畫山體雨水匯集分區(qū)圖，即兩條相鄰山脊線——分水嶺之間的區(qū)域為一個匯水面（圖3），再分區(qū)進行徑流雨水調蓄容積的計算和調蓄設計。然后結合每個分區(qū)，分析山體徑流雨水路徑，原有山谷沖溝、泄洪溝、集水洼地等的分布情況和植被覆蓋狀況、景觀要求等，具體指導調蓄設施的布設，進行雨水的有效調蓄。下面主要針對具有典型代表的A、B、C三區(qū)進行設計分析。

例如A片區(qū)，從山頂?shù)鸟R鞍山長廊向下，整個馬鞍山北坡山體坡度均較大，多在40%～56%之間，從上至下有四條已形成的山谷沖溝。山腰有兩條環(huán)山步道，山腳是狹長的活動平臺和一些低洼地。山林植被茂密，以原生側柏林為主，山腳則為針闊混交林。設計結合四條主要的山谷沖溝，分別于兩條環(huán)山步道上側設置橫向滲透溝和滲透塘進行雨水的疏導、滯留和促滲，從而形成兩條雨水阻滯帶，以減緩雨水向山下徑流的速度和流量。在山腳，沖溝底部結合原有低洼地設置滲透塘，匯集雨水，滯留促滲，減少外排。同時將環(huán)山步道和活動平臺設計為糠糧土透水鋪裝，一并打造生態(tài)休閑空間?；顒訌V場周邊回填種植土，進行綠化補植，增加雨水滯留和下滲，同時提高生態(tài)景觀特色。通過這樣逐層攔蓄，保證山體對徑流雨水的調蓄，涵養(yǎng)山林。

位于B片區(qū)的五里山西坡，一條登山路兩側是兩條沖刷明顯的溝壑，但坡度大，雨水流速快，無停留和下滲，易造成水土流失。對其進行海綿城市的設計，即將現(xiàn)有溝壑改造為景觀旱溪，于林內打造層級疊落的水景觀，同時解決雨水的蓄滯問題。主要設計是將溝壑內的地形進行整理，結合回填土和自然置石，形成逐層疊落的滯水洼地。于底部散置卵石，周邊補植花灌木和兩棲植物，消減雨水對山體土壤的沖刷，同時凈化雨水，豐富景觀。最下端借用現(xiàn)有橋體擋墻和洼地承接疊水，形成雨水蓄積池，多余的雨水通過泄洪溝排入市政系統(tǒng)。

C片區(qū)為山體的東坡，山腰有一條環(huán)山消防通道。對于低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的設計，結合現(xiàn)狀匯水山谷和集水洼地，在消防通道沿線，布設海綿設施，不僅解決徑流雨水的調蓄問題，還為東坡消防通道沿線增加一條旱溪景觀觀賞帶。具體做法為，消防道上側將現(xiàn)有坡度較小的園林化種植平臺進行地形的逐層整理，借用土埂圍合為能夠滯留雨水的下沉式綠地。消納不了的雨水，通過道路截水溝和地埋暗管疏導到消防道下側。消防通道下側，將現(xiàn)有狹長的集水溝進行梳理和連通，通過自然置石的圍合、池底卵石的散鋪和兩棲植物的園林化種植，形成路側連續(xù)的旱溪景觀。滯留的雨水經(jīng)過后期的緩釋，以達到滋潤土壤、涵養(yǎng)山林的效果。

4 具體調蓄措施

根據(jù)前期設計和《海綿城市建設技術指南》對調蓄措施做法的指導，我們對調蓄設施進行了優(yōu)化和改進，以更適應山體公園的雨水收集和利用。主要優(yōu)化技術為去掉防水層，最大限度的促進積蓄雨水的下滲。具體做法如下：

4.1 山谷攔蓄

在現(xiàn)有匯水山谷內，特別是A區(qū)和B區(qū)，平行于等高線，用山石壘砌高0.2～0.3 m的擋墻，適當攔蓄雨水，減緩流速，削減峰值流量（見圖4）。多余的雨水溢流，繼續(xù)匯于山谷，流向下游。對于擋墻的修筑需注意防止次生災害的發(fā)生。

圖4 山谷攔蓄Fig.4 the valley interception

4.2 下沉式綠地（土埂和水平階）

在C區(qū)和F區(qū)，靠近消防通道的較平緩區(qū)域，宜結合地形設置下沉式綠地（低于周邊地面100～200 mm的綠地），逐層攔滯雨水。根據(jù)坡度大小不同，分兩種做法。第一種，將原有坡度較?。ǎ?0%）、無明顯沖刷痕跡的林地整理為小臺地，外側用土埂圍擋，攔滯雨水（圖5a）。對于坡度較大的（20%～40%），外側需修筑擋墻，回填土壤，補植苗木，滯留雨水（圖5b）。對于擋墻的修筑需注意防止次生災害的發(fā)生。

圖5 下沉式綠地Fig.5 Sunken green space

4.3 滲透塘

結合雨水匯集點，將現(xiàn)有洼地改造為滲透塘，將周邊徑流雨水引入其中，用于雨水滯留促滲，補充地下水[6]。其設計深度宜大于等于0.6 m，通過圍合地形、堆疊自然石和栽植耐旱耐水濕植物，打造具有景觀觀賞性的滲透塘（圖6）。

圖6 滲透塘Fig.6 The infiltration pond

4.4 滲透溝

滲透溝是在滲透塘的實際應用中，在山體坡度較大的山坡，沿環(huán)山綠道橫向拉長收窄而形成的雨水調蓄設施。主要是于山腰攔截雨水，減緩流速，形成一道雨水緩沖帶[7]。

4.5 景觀旱溪

景觀旱溪是應山體公園的需要，將原本具有景觀觀賞要求、靠近人為活動的集水洼地，采用藝術化的處理手法，打造為觀賞性較好的旱溪景觀。如六里山的月亮灣，設計中將原有破敗的小灣進行改造提升，借用原有崖壁塑造跌水瀑布，在塘底鋪置卵石，周邊堆疊自然石，搭配兩棲植物，模仿自然河床，形成旱溪景觀（圖7、8）。

4.6 景觀水池

在雨水匯集量較大的山谷內，局部山凹處，結合游覽需求，設置景觀水池，積蓄雨水，形成水景觀，同時為局部山林澆灌提供水源（圖9）。

圖7 景觀旱溪Fig.7 Landscape dry stream

圖8 月亮灣Fig.8 Yueliang bay

圖9 景觀水池Fig.9 Landscape pool

4.7 透水鋪裝

在英雄山山體公園的場地設計中，均以透水性材料為主要鋪裝類型，既增加雨水下滲，又和山林的生態(tài)、自然特性相匹配。主要使用的透水鋪裝材料是糠糧砂（圖10）和透水磚（圖11）。

圖10 糠糧砂透水鋪裝Fig.10 Kangliangsha permeable ground

圖11 透水磚鋪裝Fig.11 Permeable brick ground

4.8 截水溝

截水溝主要結合山體公園內的道路進行設計，將道路上側調蓄設施收集的過多雨水疏導到道路下側的調蓄設施，防止上側的雨水溢流對道路路基造成破壞。

4.9 回填種植土，補植苗木

在雨水調蓄設計中，適當保留原有側柏林[9]，同時結合種植土的回填進行苗木的補植，是一個較為有效的利用植物進行雨水截留的措施，而且一并提升了山體公園的植物景觀。如此通過復層植物群落[8]的構建，達到多層次消納雨水的作用。在調蓄設施底部，宜多選用一些耐旱耐水濕的兩棲植物，如蘆竹、千屈菜和馬藺等，保證干旱和水濕狀態(tài)下植物景觀均具有較高的觀賞性。

5 結論與討論

通過對濟南英雄山山體公園海綿城市建設的研究，總結出以下山體公園不同于市政道路、居住小區(qū)和一般的公園的建設方法和創(chuàng)新技術措施。

（1）充分了解項目現(xiàn)場，全面掌握雨水數(shù)據(jù)

因山體公園地形變化，在設計中，除借助地形圖、GIS分析外，還需對場地進行現(xiàn)場調研，準確把握山脊、山谷的分布和雨水流向，劃分匯水面；然后根據(jù)各個匯水面的實際坡度、植被、巖石和土壤等的分布情況進行綜合雨量徑流分析，確保徑流雨水調蓄設施設計和建設的合理性和適用性。

（2）以數(shù)據(jù)指導設計，保證調蓄措施的適宜性

在調蓄設施的選擇中，以適應山林地形和林間景觀的形式為主，多為自然式、人工化程度較低的類型。在調蓄設施的結構做法中，山體公園宜直接在原有林地的基礎上整理地形、散置卵石，而不鋪設防水層，以充分遵循自然規(guī)律，減少山林破壞，同時保證雨水的及時下滲。

（3）簡單設計，便捷施工，節(jié)約成本

調蓄設施的設計宜遵循簡便、節(jié)約、環(huán)保的原則，并全面考慮山體的施工難度，減少不必要的機械和資金投入，有效縮減工程量，保證施工的可實施性，同時能夠保證最大程度的保護山體公園自然、郊野的景觀效果。

（4）“海綿”功能性和景觀性并重

設計中還需遵循山體公園其作為公園的基礎特性，即海綿城市的設計需同公園的整體景觀相協(xié)調。在海綿城市建設中形成的新景觀節(jié)點，應服從公園整體景觀規(guī)劃，和相近的景觀節(jié)點保持適宜的距離，符合游人的游賞習慣。調蓄設施的做法也需和整體景觀相協(xié)調，以園林高標準打造“海綿”功能性景觀。

（5）優(yōu)化植物群落，充分利用森林植被截留雨水

在山體公園的海綿城市設計中，森林植被的雨水調蓄也具有相當重要的作用。溫帶針葉林的平均林冠截留率為20%～40%[10]，對于山林內那些生長過密、生長低劣的林分需進行間伐，改善生長環(huán)境，增加底層光照，保證新補植地被苗木的生長，從而形成復層植物群落，多層次消納雨水，減少地表徑流和對地表土壤的沖蝕，提高山林綜合生態(tài)效益。

通過對濟南英雄山海綿城市建設的探索研究，我們對該類山體公園雨水調蓄方法的設計形成了一套較完整體系。希望我們的探索能夠為周邊山體公園的海綿城市建設提供參考。

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