城市居住區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)研究

董磊 毛麗

關(guān)鍵詞：城市居住區(qū) 集雨型綠地 景觀

引言

綠地是城市居住區(qū)重要的組成部分，發(fā)揮不可替代的環(huán)境美化與休閑服務(wù)功能，在經(jīng)典造園理論熏陶、美學(xué)法則與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下，城市居住區(qū)綠地空間得以設(shè)計(jì)頗具藝術(shù)意境與形式美感的觀賞型戶外景觀環(huán)境[1] 。隨著自然生態(tài)理念的推廣，綠地空間的生態(tài)化雨水管理潛能得到確認(rèn)，構(gòu)建雨水功能型綠地逐步成為優(yōu)化空間布局、改善城市洪澇敏感的重要途徑，而集雨型綠地[2] ，便是這種以實(shí)現(xiàn)雨水收集、蓄滲等生態(tài)化雨洪管理為主要功能的綠地空間。

居住區(qū)在城市總體結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要比重，充分利用其內(nèi)部綠地空間并通過科學(xué)的方法找到雨洪管理的最佳場地進(jìn)行雨水管理[3] ，對(duì)于減輕城市雨水管網(wǎng)壓力、緩解內(nèi)澇災(zāi)害，形成順應(yīng)自然規(guī)律、遵循場地環(huán)境的場地生態(tài)化雨水管理具有重要意義[4] ，考慮到城市居住區(qū)綠地還起到美化住區(qū)景觀環(huán)境，提供多種戶外休閑、娛樂的功能，有必要從集雨型綠地的設(shè)計(jì)原則、方法與具體實(shí)施過程展開研究，統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)綠地設(shè)計(jì)的雨洪管理效益、景觀效益與經(jīng)濟(jì)效益。

一、城市居住區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)原則與方法概述

（一）設(shè)計(jì)原則

集雨型綠地作為兼具雨水生態(tài)化管理與景觀營造的功能型綠地，其設(shè)計(jì)原則應(yīng)在雨洪管理空間定位與雨洪管理措施規(guī)模明確基礎(chǔ)上，結(jié)合雨水管控的景觀途徑分析，進(jìn)行整合設(shè)計(jì)與協(xié)同優(yōu)化。

（二）設(shè)計(jì)方法

本文研究中主要通過“雨洪-景觀-設(shè)計(jì)”三個(gè)環(huán)節(jié)展開集雨型綠地設(shè)計(jì)方法的探討，其中雨洪與景觀環(huán)節(jié)重在分析，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)重在整合。

雨洪環(huán)節(jié)中通過分析居住區(qū)下墊面空間分布、地形豎向與雨水徑流排放特點(diǎn)，構(gòu)建雨水徑流最小累積阻力模型明確場地中雨洪管理空間最佳落位，厘清場地水循環(huán)的關(guān)系;通過場地水文負(fù)荷計(jì)算，明確雨洪調(diào)蓄容積，得到設(shè)計(jì)所遵循的水文邊界條件。

景觀環(huán)節(jié)中，主要分析場地生態(tài)化雨水管理過程中可利用的諸多雨水景觀單元，如天然的綠地、水體，人工改進(jìn)的雨水花園、下凹式綠地、綠色屋頂、高位花壇、調(diào)蓄池等，依據(jù)其自身雨水調(diào)控特性、景觀效果與場地適建條件等進(jìn)行合理選型。

在雨洪與景觀環(huán)節(jié)分析與成果之上進(jìn)行兩者的整合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，如雨洪管理措施的布局、雨洪空間同景觀空間的功能復(fù)合、雨洪空間水土條件特性同植物景觀營造的品類優(yōu)選、雨洪景觀風(fēng)貌同景觀服務(wù)設(shè)施及小品設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)呼應(yīng)等，形成景觀與水文有效融合的集雨型綠地設(shè)計(jì)方案，技術(shù)路線見圖 1。

二、城市居住區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)實(shí)施流程

（一）雨洪環(huán)節(jié)

1.雨洪管理空間的優(yōu)化落位

城市居住區(qū)中，建筑屋面雨水往往被雨水斗收集，并通過雨落管實(shí)現(xiàn)有組織排放，道路及廣場徑流也常通過雨水豁口進(jìn)行集中引流，雨落管徑流、道路廣場雨水豁口可視為雨水徑流的“源”;基于生態(tài)化雨水管理，相應(yīng)的，雨洪管理空間則成為雨水徑流的“匯”，因此城市居住區(qū)雨水徑流呈現(xiàn)明晰的“源—匯”特點(diǎn)。

最小累積阻力模型作為一種多用于模擬物種在從“源”出發(fā)到達(dá)“目的點(diǎn)”運(yùn)動(dòng)過程中所需要花費(fèi)某種代價(jià)的量化模型[5] ，反映了潛在的可達(dá)性。如果將上述城市居住區(qū)雨水產(chǎn)匯流理解為擴(kuò)展主體（地表徑流）克服阻力做功的過程，則可以借助最小累積阻力模型實(shí)現(xiàn)所規(guī)劃出的區(qū)域在景觀面上所受阻力最小，從而確定場地中用于雨洪管理的最佳場地，其內(nèi)容包括阻力層因子、阻力面及“源”數(shù)據(jù)。

假設(shè)城市居住區(qū)的中小尺度下，氣候、地形、地質(zhì)、人類活動(dòng)等影響雨水徑流的因素均質(zhì)統(tǒng)一，依據(jù)城市居住區(qū)下墊面類型并參考王琦和付夢(mèng)娣[6] 等、洪步庭和任平相關(guān)研究[7] ，結(jié)合起到劃分空間以提供多種戶外公共場地同時(shí)，又和雨水產(chǎn)匯流密切相關(guān)的地形豎向內(nèi)容[8] ，將場地高程、坡度、建筑、道路鋪裝、綠地、地形作為阻力層因子，根據(jù)各因子對(duì)雨水徑流擴(kuò)展的敏感性，設(shè)置1-100取值范圍，基于生態(tài)化雨水管理目標(biāo)，指定擴(kuò)展主體（地表徑流）對(duì)綠地具有優(yōu)先選擇性，各阻力因子相對(duì)阻力值系數(shù)分級(jí)參考相關(guān)文獻(xiàn)與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，權(quán)重分配參考洪步庭[7] 采用AHP確定，見表1。

使用ArcGIS柵格計(jì)算器按確定權(quán)重將上述標(biāo)準(zhǔn)化處理圖層進(jìn)行計(jì)算，得到雨水徑流阻力面柵格;以建筑雨落管、道路雨水豁口的數(shù)量與位置為“源”數(shù)據(jù)對(duì)阻力面柵格進(jìn)行成本距離計(jì)算，得到城市居住區(qū)雨水徑流最小累積阻力柵格，該柵格中的數(shù)值大小反映了雨水徑流空間擴(kuò)展的阻力，值越大表明阻力越高雨水徑流越難以擴(kuò)展，即越不適宜雨洪管理空間的布局落位，低阻力值區(qū)域表明雨洪管理空間落位適宜性優(yōu)。

2.場地水文負(fù)荷計(jì)算

基于景觀設(shè)計(jì)內(nèi)容，結(jié)合場地雨洪管理目標(biāo)，使用容積法可計(jì)算得到場地水文負(fù)荷，公式為：

式中：V為場地雨水徑流量體積，單位m?;

H為設(shè)計(jì)降雨量，單位mm，來自于年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量;

φ為綜合雨量徑流系數(shù)，由各典型匯水面徑流系數(shù)加權(quán)平均計(jì)算獲得。

所得數(shù)值即為對(duì)應(yīng)雨洪管理目標(biāo)下的場地水文負(fù)荷，據(jù)此作為相關(guān)雨洪管理措施所必須滿足的雨水調(diào)蓄容積參照，進(jìn)而確定雨洪管理措施的規(guī)模。

（二）景觀環(huán)節(jié)

城市居住區(qū)中，空間有限且人工開發(fā)強(qiáng)度高，自然土壤、水體、開敞綠地等要素所占比重較小，滿足雨水自然滲蓄的景觀單元（要素）往往并不具備。鑒于此，以維持場地水文特性為目標(biāo)，并兼具一定景觀效果而設(shè)計(jì)的相關(guān)雨洪管理措施成為維持場地自然水文情形的有效途徑?？紤]到雨洪管理措施種類及各自適用場地、景觀效果等特性多樣，結(jié)合集雨型綠地研究對(duì)象將部分措施進(jìn)行梳理（見表2），以綜合多方面因素進(jìn)行措施的合理選型。

（三）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所強(qiáng)調(diào)的雨洪與景觀的整合，主要體現(xiàn)在雨洪管理措施的布局、內(nèi)部空間的功能復(fù)合設(shè)計(jì)、植物選型優(yōu)化設(shè)計(jì)、服務(wù)設(shè)施與小品設(shè)計(jì)四個(gè)方面。

1.雨洪管理措施協(xié)同布局：以雨洪管理空間落位為位置依據(jù)，以場地水文負(fù)荷為規(guī)模依據(jù)，結(jié)合景觀審美需要進(jìn)行相關(guān)雨洪管理措施的平面布局。

2.雨洪空間與景觀空間的功能復(fù)合設(shè)計(jì)：由于城市居住區(qū)用地緊湊，將雨洪管理空間與景觀功能空間進(jìn)行功能復(fù)合的疊加設(shè)計(jì)，有助于集約用地、優(yōu)化戶外空間并創(chuàng)造具有親和力的水文景觀體驗(yàn)，如在雨水花園中設(shè)置架空平臺(tái)，既能提供戶外交流、休閑游憩等開放場地，又不影響雨洪管理空間中雨水處理功能的運(yùn)行;在綠色屋頂中通過將屋頂花園與活動(dòng)平臺(tái)等相結(jié)合，有利于在削減屋面降雨徑流的同時(shí)創(chuàng)造別樣戶外觀光與休閑場地。

3.雨洪管理空間的植物栽植設(shè)計(jì)：雨洪管理空間的植物栽植需統(tǒng)籌考慮特殊水土環(huán)境、不同位置的徑流沖刷強(qiáng)度、水淹深度及時(shí)間等，結(jié)合耐旱抗?jié)骋笈c根系特點(diǎn)進(jìn)行植物品類的合理選型，如優(yōu)選短期耐澇、長期抗旱的觀賞草植物等，并可搭配景石、雕塑小品進(jìn)行景觀效果提升。

4.服務(wù)設(shè)施與景觀小品設(shè)計(jì)：服務(wù)設(shè)施主要包括戶外家具、標(biāo)識(shí)標(biāo)牌及垃圾箱等內(nèi)容，可結(jié)合雨水景觀自然野趣的特點(diǎn)，在形式、材料等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)呼應(yīng)，使兩者和諧統(tǒng)一。

景觀小品設(shè)計(jì)可利用雨水徑流所具有的物理特性展開設(shè)計(jì)，利用其可塑性，可通過不同容器或噴淋管道，塑造出多種形態(tài)并彰顯雨水靜謐性或活潑性的景觀小品;利用雨水從高處自然流至低處的位移變化或雨水徑流的的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可創(chuàng)造動(dòng)態(tài)的雨水景觀或參與性雨水景觀小品（裝置）設(shè)計(jì)，見圖2。

綜合以上內(nèi)容與成果，形成城市居住區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)方案。

三、實(shí)證案例

實(shí)證案例為山東省濟(jì)南市某小區(qū)，作為典型暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，場地四季特征分明，夏季濕熱，降雨集中，易發(fā)暴雨洪澇災(zāi)害，展開集雨型綠地設(shè)計(jì)具有一定現(xiàn)實(shí)意義。小區(qū)紅線范圍面積14.24公頃，用地類型以居住用地為主，地形地貌為平整后的殘丘坡地，整體東側(cè)高，西北側(cè)低。依據(jù)場地功能需求結(jié)合場地下墊面空間分布特征進(jìn)行景觀功能分區(qū)劃分，進(jìn)一步進(jìn)行地形要素設(shè)計(jì)以組織戶外空間并落位園路、鋪裝、構(gòu)筑物等設(shè)計(jì)要素，見圖 3。

（一）小區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)的雨洪環(huán)節(jié)分析

通過ArcGIS構(gòu)建基于源-匯路徑的小區(qū)雨水徑流最小累積阻力模型，得到場地中雨洪管理空間的優(yōu)化落位適宜性評(píng)價(jià)，見圖 4。

在景觀設(shè)計(jì)內(nèi)容與場地子匯水分區(qū)劃分基礎(chǔ)上，結(jié)合場地水文目標(biāo)（年徑流總量控制率不低于85%，對(duì)應(yīng)降雨量41.3mm）通過容積法計(jì)算得到場地設(shè)計(jì)雨水調(diào)蓄容積為2724.13 m?。

（二）小區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)的景觀環(huán)節(jié)分析

小區(qū)中參與雨水過程的諸多景觀單元中，雖有較大規(guī)模綠地空間，但并不適合雨洪管理空間落位（見圖4）;部分建筑屋面雖滿足綠色屋頂建設(shè)條件，但考慮施工與后期管養(yǎng)的成本與難度系數(shù)，經(jīng)溝通亦不采用。鑒于此，通過空間適建、景觀效果、成本造價(jià)等綜合分析，最終以雨水花園、下凹式綠地作為雨水與景觀問題解決的關(guān)鍵，配合超量雨水溢流管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)場地雨洪的精細(xì)化管理。

（三）小區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)的雨洪與景觀整合設(shè)計(jì)

1.小區(qū)雨洪管理措施平面布局：依據(jù)場地雨水調(diào)蓄容積，結(jié)合措施自身水文效率，確定雨水花園、下凹式綠地規(guī)模分配分別為7112 m?、9825m?，參考景觀功能分區(qū)屬性對(duì)于造景要求，在小區(qū)主入口空間、休閑交流空間、運(yùn)動(dòng)健身場地等人流與視線相對(duì)集中之處，優(yōu)先布置景觀效果較好的雨水花園設(shè)施，并結(jié)合審美視線優(yōu)化其平面形態(tài)，在其他非主要觀賞空間中布置普通型下凹式綠地設(shè)施，形成小區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)平面布置方案，見圖 5。

2. 小區(qū)雨洪與景觀的空間疊加設(shè)計(jì)：為有效利用戶外空間，營造自然親切的雨水景觀體驗(yàn)，以入口景觀區(qū)雨水花園景觀節(jié)點(diǎn)為例，在雨洪管理空間中設(shè)置架空木平臺(tái)作為休閑觀賞空間，為了不對(duì)其雨水處理過程中相關(guān)蓄、滲、凈、排等水文功能的正常運(yùn)作產(chǎn)生干擾，通過底層架空的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)雨洪空間同景觀休閑空間的功能復(fù)合（見圖 6），并在架空平臺(tái)側(cè)面設(shè)計(jì)攔污格柵避免雜物進(jìn)入其中影響雨水花園的水文效能，見圖 7。

3.小區(qū)雨洪管理空間的植物栽植優(yōu)化設(shè)計(jì)：小區(qū)雨水花園、下凹式綠地中植物設(shè)計(jì)統(tǒng)籌了雨洪管理空間種植基質(zhì)保水性差、有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)低及長期缺水、短期淹漬的特點(diǎn)，優(yōu)選抗旱性好、耐一定時(shí)長水淹的濟(jì)南鄉(xiāng)土樹種，進(jìn)行小區(qū)集雨型綠地空間植物品類選型與栽植設(shè)計(jì)。

以人文商業(yè)區(qū)為例：該分區(qū)中主要有小區(qū)幼兒園、小區(qū)商業(yè)會(huì)所及部分居住單元，幼兒園處的兒童戶外活動(dòng)場地周圍綠地空間中考慮采光通風(fēng)與視線監(jiān)護(hù)，綠地景觀營造主要以喬木與活動(dòng)草坪為主;商業(yè)會(huì)所一側(cè)綠地?cái)M結(jié)合商業(yè)氣氛的造景需要，選取女貞、銀杏、欒樹等抗旱耐澇喬木作為骨干樹種，以櫻花、海棠、紅楓等開花、色葉中小喬木為中層植物，以鼠尾草、細(xì)葉芒、鳶尾、白茅等草本花卉組合為集雨型綠地地被，并結(jié)合不銹鋼金屬鹿群雕塑進(jìn)行組合與點(diǎn)綴設(shè)計(jì)，提升戶外景觀效果、烘托環(huán)境氣氛，見圖 8。

4.小區(qū)集雨型綠地中服務(wù)設(shè)施與景觀小品設(shè)計(jì)：小區(qū)公共服務(wù)設(shè)施主要有戶外家具、信報(bào)箱、宣傳標(biāo)識(shí)牌、垃圾桶與音響系統(tǒng)等，其中標(biāo)識(shí)牌以鐵銹板結(jié)合石籠設(shè)計(jì)，整體質(zhì)樸自然，與雨水花園景觀相映成趣，發(fā)揮信息指引、美化環(huán)境的同時(shí)不影響場地雨水徑流路徑及下滲。

戶外休閑坐凳的設(shè)計(jì)，材料上通過防腐木與石籠相結(jié)合，自然親切;形式上以模塊化組合設(shè)計(jì)入手，便于結(jié)合使用空間而靈活選型與組合實(shí)現(xiàn)可坐可躺的休憩效果，該休閑坐凳設(shè)計(jì)同樣不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境的雨水路徑、入滲效能等造成干擾、破壞，且與雨水花園等雨水景觀自然銜接，見圖 9。

以生態(tài)化雨水管理為切入點(diǎn)進(jìn)行小區(qū)集雨型綠地中部分景觀小品的設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)合集雨型綠地空間內(nèi)的由“水”而聯(lián)想到 “魚”，設(shè)計(jì)金屬魚群景觀小品，配合集雨型綠地空間中細(xì)葉芒等觀賞草種植設(shè)計(jì)形成“浪涌魚潛”的動(dòng)勢(shì)景觀效果，增添小區(qū)雨水景觀趣味性;雨水溢流井作為集雨型綠地空間與雨水管網(wǎng)鏈接的紐帶，發(fā)揮重要作用且廣泛布置，設(shè)計(jì)中以“山水交融”的主題構(gòu)思展開溢流井的景觀途徑優(yōu)化，見圖 10。

結(jié)語

結(jié)合實(shí)例論證可知：通過雨洪環(huán)節(jié)的相關(guān)分析能夠明確場地水文循環(huán)關(guān)系與雨洪管理最優(yōu)空間定位，保障場地雨洪管理的空間可達(dá)性，通過場地水文負(fù)荷計(jì)算，能夠確立場地雨洪管理目標(biāo)的邊界條件;憑借景觀環(huán)節(jié)的相關(guān)分析，能夠結(jié)合場地實(shí)際，優(yōu)化兼具雨水生態(tài)化管理與景觀效果的適用措施選型。在綜合雨洪與景觀分析基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)雨洪管理措施的平面布置、功能空間的復(fù)合疊加、其他景觀要素優(yōu)化等集雨型綠地中雨洪內(nèi)容與景觀途徑的整合設(shè)計(jì)，從而形成了較為完整的城市居住區(qū)集雨型綠地設(shè)計(jì)與實(shí)施流程，并彌補(bǔ)了相關(guān)研究與實(shí)踐中空間性缺失或依賴主觀判斷的不足，有利于提高設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)性、科學(xué)性，促進(jìn)場地景觀營造與雨洪效益的結(jié)合，塑造面向未來的城市居住區(qū)新型雨水景觀。

限于知識(shí)水平與時(shí)間精力，本文研究對(duì)于雨洪環(huán)節(jié)中最小累積阻力模型的阻力層因子選取、權(quán)重分配，雖有參考了相關(guān)文獻(xiàn)并進(jìn)行專家打分確定，但仍存在著對(duì)象厘定與數(shù)值分配的一定主觀性，有待進(jìn)一步研究;鑒于雨水徑流同自然重力之間的密切聯(lián)系，研究中初步選取了地形相對(duì)明顯場地進(jìn)行實(shí)例論證，如何在平坦場地檢驗(yàn)及改進(jìn)該方法，也是下一步工作的方向。