多功能海綿景觀設計實踐
——以清遠飛來峽海綿公園為例

彭 濤 閭邱杰 曹景怡 陳東來

(1.廣州怡境景觀設計有限公司，廣州 510000;2.福州大學建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，福州 350108)

建設海綿城市是我國落實生態(tài)文明的重要舉措，其核心思想著眼點在于城市對雨水資源的利用與管理，旨在解決城市發(fā)展進程中面臨的水安全、水資源與水污染問題[1]。迄今為止，我國海綿城市建設已進入第9個年頭，在海綿城市專項設計、技術應用等理論領域內(nèi)取得了突出的成績[2]，但是單一目標設計和工程措施無法在項目實踐中形成通用作用[3]，不同條件基底的項目面臨著復雜的雨水管理需求、生態(tài)恢復需求、人居環(huán)境需求和宣傳教育等需求，因此打破各專業(yè)壁壘，提出針對性的系統(tǒng)性的海綿城市解決策略就成為亟待解決的問題[4]。該文以清遠飛來峽海綿公園海綿景觀設計為例，從多專業(yè)角度賦予海綿城市多種功能，滿足公園內(nèi)雨水管理、污水管理、生態(tài)修復、活動休閑和公眾教育等多重需求，探索新型海綿城市建設發(fā)展的新趨勢。

1 場地現(xiàn)狀和問題

飛來峽海綿公園位于廣東省清遠市飛來峽水利試驗基地內(nèi)，基地周邊圍繞著實驗基地的行政樓、實驗廳和員工宿舍等建筑，主要活動人群為基地的科研人員，建設前項目場地現(xiàn)狀為一片洼地，是整個園區(qū)的最低點，中間是一片污染較為嚴重的心湖，整體較為荒蕪，幾乎無法使用，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該項目存在3個方面的問題亟需解決。

1.1 雨水問題

該項目位于整個試驗基地最低點，在暴雨期間，基地內(nèi)未經(jīng)處理的雨水徑流直接排放至心湖內(nèi)，包括來自屋頂和地面的雨水徑流，造成場地內(nèi)水土流失、水體污染等一系列水生態(tài)問題，進一步加劇了整個場地生態(tài)環(huán)境退化，同時項目場地內(nèi)高差達8 m，這不僅為海綿城市的設計和建設帶來挑戰(zhàn)。

1.2 污水問題

由于受到地理位置和經(jīng)費等因素的制約，目前基地的科研人員和管理人員的生活污水采用簡單的二級化糞池處理后直接排入心湖，導致心湖水質逐年惡化，水生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，這也因此對基地周邊的環(huán)境產(chǎn)生不良影響，因此從源頭解決心湖的污染源是該項目的第2個挑戰(zhàn)。

1.3 人居環(huán)境問題

場地原貌荒蕪，如圖1所示，活動區(qū)域較為局促，缺乏景觀功能，難以滿足基地科研人員在園區(qū)內(nèi)享受、休憩的需求，因此使用者亟需通過景觀策略提升該處的人居環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。

圖1 場地原貌荒蕪

2 目標定位和設計構思

2.1 目標定位

飛來峽海綿公園的建設亟需開發(fā)適合基地污水處理的廉價、便捷技術，解決基地的日常廢污水排放問題，并對心湖的生態(tài)環(huán)境進行修復，恢復心湖的水質和生態(tài)系統(tǒng)。

為此，設計師提出了“多功能海綿景觀”的概念，即雨水管理功能、污水處理功能、生態(tài)修復功能、景觀功能以及示范功能。打破傳統(tǒng)單一的海綿技術與水利學、生態(tài)學和景觀學的屏障，融會貫通的解決基地的雨水、污水和生態(tài)問題，形成系統(tǒng)性的海綿城市建設，達到85%年徑流總量控制率和60%的徑流污染控制率。同時，設計師希望為奮戰(zhàn)在這里的一線的科研工程師創(chuàng)造一個親切寧靜、自然生態(tài)的戶外活動空間。

2.2 設計構思

飛來峽海綿公園采用了海綿城市設計與景觀設計結合的設計手段，根據(jù)海綿城市指標要求規(guī)劃設計園區(qū)由6個部分進行雨水傳輸、凈化和存儲：植被緩沖帶雨水滯留，生態(tài)碎石渠雨水傳輸，透水鋪裝，人工濕地雨水凈化，階梯式雨水花園和心湖雨水調(diào)蓄。凹陷的山谷地形有8m的高差，一部分雨水徑流通過植被和碎石渠減緩流速，一部分雨水經(jīng)過臺地式人工濕地凈化后進入自然式濕地調(diào)蓄，最后一部分匯入雨水管中的雨水經(jīng)過排放口進入階梯式雨水花園，心湖作為天然的雨水存儲箱成為所有雨水的最終匯入點，形成海綿城市系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 匯水分區(qū)及海綿城市設施布局圖

在此基礎上，依據(jù)現(xiàn)狀條件，采用藝術化的景觀策略對海綿設施進行景觀優(yōu)化，平臺布局與鋪地圖案均以“水韻”為主題。湖區(qū)景觀取開闊大氣的圓弧狀向心布局，與大起大落、層層疊疊的地形景觀結合于一體，配合以四周叢林與草坡過渡的強對比設計，整體形成別具一格、開合有致、豁然開朗和優(yōu)美大氣的震撼性生態(tài)園林景觀。同時在園區(qū)內(nèi)增加觀景臺、親水布道、景觀瀑布、陽光草坡、休憩平太和科普長廊等景觀功能，提升場地的人居環(huán)境，將這里建設成為廣東省第1座水利科學與海綿技術結合的示范性海綿公園，如圖3所示。

圖3 景觀平面圖

3 生態(tài)化海綿設施設計

該項目通過植被緩沖帶、生態(tài)碎石渠、透水鋪裝、人工濕地、雨水花園、雨水濕塘和植物設計7個海綿策略實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)雨水的傳輸、凈化和滲透，并通過生態(tài)化的技術和景觀化的藝術策略實現(xiàn)該項目的示范性建設。

3.1 植被緩沖帶設計

項目的四周利用蜂巢格室植被護坡取代了傳統(tǒng)的水泥混凝土護坡，形成植被緩沖帶，可以有效的滯留陡坡湍急的雨水徑流，防止水土流失。種植的植物選擇了耐陰，再生力強，耐踐踏，對土壤要求不高的大葉油草。利用植被緩沖帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水泥混凝土護坡，增加景觀的可視性。

3.2 生態(tài)碎石渠設計

生態(tài)碎石渠全長108 m，貫穿了心湖西南側的植被護坡，該處原狀是一條混凝土排水溝,只具有單一的排水功能,為了滯留凈化來自護坡上的雨水徑流和排水管的雨水，設計師將3層不同粒徑的碎石鋪設在排水溝底部，并在底部鋪設了排水盲管,以此實現(xiàn)對雨水凈化和增加雨水的滯留時間等生態(tài)功能。具有減少工程量，降低成本，易管理，易維護的優(yōu)點。

3.3 透水鋪裝

透水鋪裝對中小降雨事件的徑流體積削減、峰值流量削減和峰現(xiàn)時間延緩等方面的控制效果顯著[5]，因此該項目的透水鋪裝設計使用了透水磚和石材碎拼，其中透水磚是利用建筑廢棄材料制成的，花崗巖石材則是來自基地附近的一處采石場，基地內(nèi)使用的所有花崗巖碎石皆采自這里，實現(xiàn)了設計師低成本和資源回用的環(huán)保理念，如圖4所示。

圖4 公園內(nèi)的透水鋪裝補充吸納兩側綠地產(chǎn)生的雨水徑流

3.4 功能性人工濕地

許多研究表明人工濕地對生活污水和雨水中的污染物具有良好的去除效果[6-7]，園區(qū)內(nèi)的人工濕地主要分為潛流濕地和表流濕地，它們在這個場地具有多重的功能，其一是作為基地科研人員的實驗場地，實現(xiàn)生活污水尾水的凈化處理和監(jiān)測[8]，其二是攔截和凈化來自道路的雨水徑流，使雨水以適宜的速度緩慢流入中心湖區(qū)，其三是多層次的結構設計實現(xiàn)了景觀空間的視覺效果。植物選用耐污能力強，根系發(fā)達，去污效果好，容易管理且具有景觀效果的本土水生植物，比如，美人蕉、燈芯草、水蔥、蘆竹和香蒲等。

3.5 雨水花園設計

該項目在原來直接排放的雨水管處設計了跌水對外部雨水處理，兩側選擇了耐淹耐沖擊的本土植物，減緩了雨水直接排放對心湖生態(tài)系統(tǒng)的沖擊，凈化滯留雨水的同時運用傳統(tǒng)的造園手法提升該處的景觀看點。

3.6 雨水濕塘—心湖

心湖作為園區(qū)的雨水和污水最終的受納體，同時也是項目的中心，其水質的優(yōu)劣是檢驗園區(qū)海綿設計效果的核心指標。設計師提出了一個由人、動物和植物共存的全新的生態(tài)系統(tǒng)，種植沉水植物以提升心湖的水質，投放水生動物以解決可能產(chǎn)生的富營養(yǎng)化問題，同時打造可供人親水的核心景觀區(qū)域，目前，心湖的水質已經(jīng)達到地表三類水。

3.7 低維護植物的組團化設計

海棉植物的選擇應遵循因地制宜、耐潮耐旱以及注重植物抗污染、抗病蟲害等特性[9]，該項目全園種植了120余種低維護的鄉(xiāng)土植物，考慮到對自然生態(tài)景觀的意境表達，設計師在巧妙地利用了鄉(xiāng)土植物的選型特征和生長習性的基礎上，通過不同的植物組團設計成移步易景的景觀花鏡。在濕地景觀營造方面，設計師則選用耐污能力強、根系發(fā)達、去污效果好，易管理的且具有景觀效果的本土挺水植物，根據(jù)根系分布深淺及分布范圍搭配種植美人蕉、蘆葦、燈芯草、旱傘草、水蔥、花葉蘆竹、香蒲和菖蒲等，如圖5所示。

圖5 部分鄉(xiāng)土植物列表

4 污水處理技術應用

該項目采用了地埋式污水處理設備結合人工濕地綜合治理的方式，考慮到實驗基地內(nèi)日均人數(shù)在40人/d左右，高峰期可達80人/d，污水處理工程應按滿足高峰期需求設計，設計處理量13 m3/d。生活污水經(jīng)過化糞池后進入凈化槽，凈化槽出水主要指標達到一級A標準，再通過人工濕地強化處理后達到地表Ⅲ類水后流入心湖。

該項目使用了FK-JHC凈化槽處理技術，該技術疊加了生物膜技術，減少過程中的污泥發(fā)生，殼體內(nèi)部采用平推流和全混流模式，大大地抑制了過程的短路或不必要的返混。可以根據(jù)需要使槽內(nèi)全部曝氣或部分曝氣，實現(xiàn)A/O/A/O工藝。FK-JHC凈化槽包含3個反應區(qū)和1個沉淀區(qū)，在反應區(qū)內(nèi)均設有活性填料，為高效復合生物菌提供生長場所，在氣泵持續(xù)供氣下形成生物濾床，通過生物膜的吸附以及生物作用對污水中的有機物進行降解，同時通過氣提式混合液內(nèi)循環(huán)技術進行高效脫氮。

5 生態(tài)修復技術

該項目采用了蜂巢格室護坡技術、心湖駁岸岸線優(yōu)化等方式對駁岸進行處理，增加多處親水空間，岸線周邊增加濕地植物種植，以及增設生態(tài)浮床，以增加植物凈化水體功能使心湖具有自我凈化的能力，形成良好的生態(tài)環(huán)境。除此之外，該項目使用了生物操縱技術[10]來處理心湖可能帶來的一系列富營養(yǎng)化問題，具體措施為增加兇猛性魚類數(shù)量以控制浮游生物食性魚的數(shù)量，從而減少浮游生物食性魚類對浮游動物的捕食，以利于浮游動物種群(特別是枝角類)增長，浮游動物種群的增長加大了對浮游植物的攝食，這樣就可抑制浮游植物的過量生長以致水華的發(fā)生。

6 科普示范設計

園區(qū)內(nèi)設置了人工濕地、濕塘、生態(tài)碎石渠、生態(tài)浮床、雨水花園、生態(tài)護坡和透水鋪裝等多種海綿設施，將其串聯(lián)成一個海綿系統(tǒng)，并在園區(qū)的路口設置了海綿科普展示牌，設計師根據(jù)海綿系統(tǒng)規(guī)劃園區(qū)內(nèi)的動線，完整地向社會人士、校園學生和專業(yè)同行展示了從收集傳輸?shù)絻Υ鎯艋挠晁芾砣^程，具有極佳的教育意義[11]。

7 結語

該項目打破傳統(tǒng)單一的海綿技術與水利學、生態(tài)學和景觀學的屏障，賦予了海綿城市多重功能，融會貫通的解決基地的雨水、污水和生態(tài)問題，形成系統(tǒng)性的海綿城市建設。通過一系列的技術手段進行了水生態(tài)維護、水環(huán)境改善和水污染控制，同時實現(xiàn)了景觀環(huán)境的優(yōu)化，恢復場地的生物多樣性，達到人與自然和諧共處的生態(tài)環(huán)境，具有顯著的生態(tài)效益。同時該項目有效地解決了服務區(qū)域及下游水體的水污染問題，改善園區(qū)景觀，服務科技工作人員，促進科技展示成果，提升人們的生態(tài)意識，成為廣東省水利實驗基地水生態(tài)文明建設示范園區(qū)，具有重大的示范展示功能和科普教育意義。