基于海綿城市理念下的城市景觀設(shè)計對水生態(tài)治理

韓可騫

摘要：文章簡要介紹了海綿城市理念形成的背景以及海綿城市理念的基本內(nèi)涵。并結(jié)合當(dāng)今城市發(fā)展所面臨的排水系統(tǒng)、生態(tài)平衡、污水處理以及海綿體景觀設(shè)計建設(shè)四方面問題提出了如何建設(shè)新型海綿城市。如何為人們以及環(huán)境提供一個可持續(xù)發(fā)展的方案。

關(guān)鍵詞：自然 生態(tài) 低影響 集蓄 侵滲 凈化

引言

建國以來的短短幾十年間，我國不僅從一個農(nóng)業(yè)大國邁入了一個城市化的工業(yè)大國。而且在2011年我國的城鎮(zhèn)化率首次超越了50%，在這傲人的成績背后同樣也反映出了許多棘手的問題。例如快速城鎮(zhèn)化所引發(fā)的大規(guī)模城市擴(kuò)張等，城市的不斷擴(kuò)張使得一系列本就岌岌可危的生態(tài)問題更加突出且嚴(yán)重。在這些問題中水生態(tài)危機(jī)更是尤為重要。因此在這樣一個大環(huán)境下于2012年4月在《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中“海綿城市”概念被首次提出。在這樣的大趨勢下，如何建設(shè)海綿城市，怎樣改變和優(yōu)化城鎮(zhèn)化所帶來的負(fù)面影響成為了當(dāng)代每一個景觀設(shè)計師的首要任務(wù)，同樣也是當(dāng)代每一個人所要肩負(fù)起來的責(zé)任。

一、海綿城市概念內(nèi)涵剖析

（一）海綿城市的本質(zhì)：低影響設(shè)計發(fā)展理念LID（Lowimpactdesignon development）

在當(dāng)今城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快的大趨勢下，人們早已習(xí)慣于挑戰(zhàn)自然，藐視生態(tài)，忽略和諧，破壞環(huán)境，而這樣的結(jié)果就是造成嚴(yán)重的自然破壞和生態(tài)失衡。傳統(tǒng)的城市發(fā)展和擴(kuò)張是利用對土地的高強(qiáng)度開發(fā)和建設(shè)，導(dǎo)致原有的自然生態(tài)遭到破壞。而海綿城市理念則恰恰相反，是保護(hù)原有自然生態(tài)。因此海綿城市又被稱為低影響開發(fā)模式（LOW impactdesign on development.LID）。海綿城市的本質(zhì)是修復(fù)和維持城市原有自然生態(tài)，以遵循順應(yīng)自然與自然和諧共處的低影響發(fā)展方式使生態(tài)系統(tǒng)中的水資源進(jìn)行良性的水循環(huán)。

（二）海綿城市的目標(biāo)：使城市景觀設(shè)計“靈活適應(yīng)、彈性布局”生態(tài)變化與自然災(zāi)害

1.降低自然災(zāi)害影響。海綿城市建設(shè)的目標(biāo)中對削弱自然災(zāi)害影響的作用尤為突出?，F(xiàn)如今人們對城市的不合理開發(fā)規(guī)劃導(dǎo)致在遭遇自然災(zāi)害，尤其是暴雨等天氣時地表徑流量瞬時大幅度增加，城市道路積水嚴(yán)重，交通癱瘓。而海綿城市建設(shè)中的海綿體正是以其獨(dú)有的吸水、蓄水、滲水等特性減輕了自然災(zāi)害的影響。

2.維持和保護(hù)原有水文特征。修復(fù)被破壞的水生態(tài)?？茖W(xué)合理規(guī)劃城市的藍(lán)線和綠線，以合理比例預(yù)留出足夠的城市生態(tài)空間，盡量不破壞原有生態(tài)系統(tǒng)，最大限度地保持原有水生態(tài)。使城市土地在建設(shè)開發(fā)前后對自然生態(tài)的影響降至最低。

3.模擬自然界，實(shí)現(xiàn)水生態(tài)良性循環(huán)。城市的屋面、停車場、立交橋等被瀝青、混凝土硬化了的鋪裝就像一張張不透水的膜覆蓋著城市地面，阻礙了雨水的呼吸，而且也使之無法達(dá)到像自然界一樣的生態(tài)循環(huán)。而海綿城市則是利用像小海綿一樣的景觀構(gòu)筑物，通過城市景觀建設(shè)中的海綿體合理系統(tǒng)地將地表徑流的水資源進(jìn)行分流、吸水、滲水、凈水。從而模擬水在自然界中綠色循環(huán)。

（三）海綿城市的核心：扭轉(zhuǎn)雨對洪管理的傳統(tǒng)觀念

1.最早對雨洪管理觀念提出改變和進(jìn)行實(shí)踐的是美國，并在后來流行于歐洲各國。而我國最早對雨洪管理的認(rèn)識只是簡單停留在如何快速排凈地表水這個方向上。通過統(tǒng)計直觀地表明了這種原始的方法使得地表年徑流總量的80%被簡單排放，在排放過程中攜帶著道路、管道中的污染物匯入江河中，這對水資源利用率本就底下的我國來說無疑是一種無奈的浪費(fèi)，同時也使水體污染變得越來越嚴(yán)重。

2.在2012年提出的“海綿城市”理念中為人們對防澇排水、雨洪管理的方法提供了新的思路，海綿城市理念通過“吸”、“蓄”、“滲”、“凈”、“用”的方法將地表年徑流總量的排放量降低了40%以上甚至更多。而徑流量的剩余部分則可以被城市景觀建設(shè)中的海綿體如：透水性鋪裝、生態(tài)植草溝等來下滲減排。而且還可以通過人工濕地、雨水罐、屋頂綠化、濕塘等集蓄利用。從而使我國對水資源利用率低下，不知道如何借助自然的力量凈化污水等問題找到了很好的解決方案。

二、基于“海綿體”設(shè)施下的景觀設(shè)計改善水生態(tài)

（一）自然集蓄

1.雨水塘：雨水塘這種蓄水類構(gòu)筑物是一種能夠有效積存滲水的洼塘。它通過利用自然或者人工建造的水池或凹地來進(jìn)行自然集蓄。并且，在自然集蓄的同時還擁有滯留和初級過濾的作用。集蓄與滯留相輔相成共同在面臨暴雨等強(qiáng)降雨天氣時將雨水聚集和滯留在雨水塘里。這樣就有效地削減了地表瞬時徑流量值，減弱了暴雨天氣對交通安全運(yùn)行所造成的影響。而初級過濾更是能將雨水塘里的水體雜質(zhì)進(jìn)行初步過濾如垃圾廢物等無機(jī)物。但需要注意的是在建造雨水塘的同時要考慮到它的耐水性植物的種植方案，并加設(shè)建造護(hù)坡，減少雨水塘發(fā)生反灌的概率。與此同時也要在雨水塘內(nèi)營造微地形或者人工搭建水泵使塘內(nèi)水體進(jìn)行微循環(huán)，促使水流流動。避免水體發(fā)生腐壞現(xiàn)象和水華現(xiàn)象（如圖1）。

2.生態(tài)植草溝：植草溝作為種植植被的景觀性地表溝渠排水系統(tǒng)，最早雛形出現(xiàn)于上個世紀(jì)80年代。植草溝實(shí)質(zhì)上是指一種將道路兩旁原有的排水渠進(jìn)行綠化處理，如種植根系發(fā)達(dá)的綠色植被，或是在原有排水渠旁重新加設(shè)一條被綠植所覆蓋的下沉式溝渠，來實(shí)現(xiàn)截留和緩釋雨水的作用。植草溝可大體分為兩種，一種是干式植草溝，另一種是濕式植草溝。其大體功能相同，但干式植草溝著重設(shè)計了如何將雨水停留在溝渠內(nèi)的時間延長，達(dá)到滯留的作用。而濕式植草溝則設(shè)計強(qiáng)化了如何在雨水所滯留的有限時間內(nèi)盡可能地凈化雨水。植草溝的基本功能是通過其底部的土壤和種植的綠化植被來代替硬質(zhì)的水泥或普通鋪裝材料，對地表徑流進(jìn)行轉(zhuǎn)輸，在減緩徑流流速、緩釋匯流時間的同時，利用溝渠內(nèi)的植物、土壤，彈性的降低雨水對城市排水造成的壓力，且同樣具有一定的污染削減功能?？捎糜谂c其他海綿體設(shè)施共同搭配，起到更好的雨洪管理效果。植草溝還可以提高場地的景觀環(huán)境質(zhì)量，為野生動植物提供安全的棲息地。在一定意義上具有生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的和諧統(tǒng)一。植草溝雖然只適用于匯水面積較小的區(qū)域，如建筑與小區(qū)內(nèi)道路、廣場、停車場等不透水路面及城市綠地等區(qū)域。但植草溝作為海綿城市內(nèi)海綿體的建設(shè)來說可謂是重中之重。目前，大部分海綿城市建設(shè)的示范項目中均鋪設(shè)建造了生態(tài)植草溝。

（二）自然下滲

1.透水性景觀鋪裝：透水性鋪裝是近年來應(yīng)對水質(zhì)污染嚴(yán)重，水資源利用率低下以及地表徑流量過大對城市交通排水的影響等問題所研發(fā)的新型建筑材料。其通過采用疏松多孔的結(jié)構(gòu)使其具有滲透排水的功能，雨水通過這種新型材質(zhì)及時下滲至地下，從而達(dá)到雨水還原地下等目的。透水性路面是也一種緩解洪峰流量和地表徑流量瞬時過大而導(dǎo)致城市交通擁堵、排水系統(tǒng)癱瘓、水資源利用率低下等問題的有效措施?？偨Y(jié)來說透水鋪裝的本質(zhì)就是城市對節(jié)約水資源和改善生態(tài)環(huán)境所作的重要措施。進(jìn)行過透水鋪裝處理的路面不僅可以大量吸收雨水，有效補(bǔ)充城市地下水資源，實(shí)現(xiàn)城市雨天無路面積水的效果，并且還能對雨水起到凈化作用，下滲的雨水在流過透水材料的不同結(jié)構(gòu)層時也在被疏松多孔的透水材料層層濾凈，使得下滲的雨水被簡單而快速地進(jìn)行了水資源的初次凈化作用。透水性鋪裝的適用性也很廣泛，小到室外停車場、小型園路。大到人行道路、車行道路、室外運(yùn)動場、休閑廣場、大型公共廣場等。透水性鋪裝都對其具有很好的兼容性。透水性鋪裝不僅對緩解熱島效應(yīng)、防止內(nèi)澇、減少積水等起到了積極的作用，更是對防止城市土壤的破壞性流失以及對生態(tài)環(huán)境的自我修復(fù)和平衡起到了至關(guān)重要的作用。

2.屋頂綠化：如今以海綿城市理念為出發(fā)點(diǎn)的生態(tài)保護(hù)建設(shè)已被提到重要議事日程，成為了人們乃至國家和世界都需要關(guān)注和著力解決的重要問題。屋頂綠化已經(jīng)成為重要的海綿城市建設(shè)的重要手段之一，對增加綠化面積，提升城市整體綠化率，優(yōu)化水資源利用率，增強(qiáng)排水防澇能力，美化城市景觀等都具有重要的意義。屋頂綠化以其占用城市面積小生長空間需求少，成功栽種率高，耐旱、耐寒性能強(qiáng)，蓄水量大，雨水收集效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，極大地減輕了遭遇暴雨天氣時城市的排水壓力，構(gòu)建以低影響為建設(shè)開發(fā)理念新型的雨洪管理系統(tǒng)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，屋頂綠化的不同程度可直接反映出屋頂綠化對雨水截留的不同效果，越是合理搭配并且種類豐富的屋頂綠化越是對雨水截留效果好，其對雨水截留的能力更是從屋面總雨水徑流的64.6%～21.5%等不同程度變化，這也就不難看出，要想效果理想就需要不斷的巧妙設(shè)計和精確的施工以及新材料的研發(fā)。并且對于屋頂綠化來說，截留雨水的同時還可以削減雨水污染。具體就是雨水在滲透至屋頂綠化的植被層時，被其植物的特性和土壤的基質(zhì)逐漸作用和降解，使得天然雨水的pH值逐漸變?yōu)橹行缘耐瑫r還能過濾掉雨水中的雜質(zhì)和部分污染物。總結(jié)來說屋頂綠化依靠其屋頂植被和土壤基質(zhì)特有的保水、蓄水和凈水的作用，在減少屋面徑流，緩解城市排水壓力的同時，保障城市的交通及其他行業(yè)平穩(wěn)安全地運(yùn)行（如圖2）。

（三）自然凈化

1.人工濕地：人工濕地在海綿城市建設(shè)中為水資源的自然修復(fù)和凈化起到不可或缺的作用。人工濕地的實(shí)質(zhì)是由仿制特有的土壤、搭建人工介質(zhì)、種植水生植物、營造微生物環(huán)境和基質(zhì)四個環(huán)節(jié)所共同組建的一個能夠自然循環(huán)的完整生態(tài)系統(tǒng)。其過程是在底部有斜坡面的凹地（塘）中鋪設(shè)床體疊層，由土層、基礎(chǔ)層、砂石濾層以及表層墊石（如鵝卯石等）自下而上依次疊加而混合組成的濕地基層。污水在濕地床體的縫隙中自由彎曲地流動，通過物理作用在混合組成的立體底層中被逐漸過濾掉水質(zhì)中的較大雜質(zhì)來達(dá)到初次凈化的效果。而床底土壤中又種植了具有耐污能力強(qiáng)、對周遭環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗病蟲害能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)的根莖水生植物等如（水葫蘆、睡蓮、慈姑）。這些植物能夠通過化學(xué)作用如（光合作用）為水體置換和傳輸所需氧氣和養(yǎng)料，增強(qiáng)水體活性，降解水體種的有害物質(zhì)。為濕地凈化污水起到了至關(guān)重要的作用和極重要的影響。最后濕地中的這種生態(tài)環(huán)境形成的共生關(guān)系又能為微生物的生長提供一個良好的微環(huán)境。而植物的根系為微生物的吸附又提供了一個較大的表面積，因此使得微生物通過生物原理成為了消化、降解稅制中污染物的主力軍。好氧和厭氧微生物通過其呼吸作用共同將污水中的有機(jī)物和無機(jī)物分解為水、二氧化炭、甲烷、銨等對自然界無危害的物質(zhì)回歸于大自然。濕地通過這三種作用達(dá)到了水資源的自然凈化和良性循環(huán)（如圖3）。

由于人工建造的濕地系統(tǒng)是仿效自然界中的生態(tài)自循環(huán)再生原理，所以不管是水面式人工濕地（簡稱FWS）還是潛流型人工濕地（簡稱SFS）。都其具有緩釋雨水容量大、工藝簡單、技術(shù)含量低、投資費(fèi)用低、維護(hù)簡便、病原微生物去除率高、生態(tài)效益好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合建設(shè)以“海綿城市”理念為標(biāo)準(zhǔn)的新型生態(tài)化城市。

結(jié)語

對于人類來說水遠(yuǎn)比食物更為重要，沒有食物，人可以存活幾個星期，而沒有水，人僅可以存活幾天便脫水死亡?，F(xiàn)如今對于我國來說水資源的浪費(fèi)、匱乏，城市排水系統(tǒng)不堪重負(fù)，水體的污染等問題已經(jīng)變得刻不容緩。這是我們自工業(yè)社會以來對自然環(huán)境的蔑視，對土地的大肆不合理擴(kuò)張等造成的，海綿城市理念正式在這樣的大背景下應(yīng)運(yùn)而生的。而對于建設(shè)海綿城市以自然力修復(fù)水生態(tài)的危機(jī)又是一個漫長的過程，這不僅需要社會各界人士的共同努力，同時也要擁有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)理論作為基礎(chǔ)。通過“自然集蓄、自然侵滲、自然凈化”的治理理念，低碳一生態(tài)的解決城市開發(fā)建設(shè)所帶來的水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全等問題。我們寧可不要金山銀山也要綠水青山，還我們子孫后代一個美好的明天。