低影響開發理念下我國場地景觀優化設計研究進展*

劉　頌　毛家怡　劉悅來

同濟大學建筑與城市規劃學院　上海　200092

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低影響開發理念下我國場地景觀優化設計研究進展*

劉頌毛家怡劉悅來

同濟大學建筑與城市規劃學院上海200092

低影響開發是以可持續水循環為核心的現代雨洪管理理念，越來越多地應用于場地景觀優化設計中。基于我國低影響開發理念研究動態和場地景觀優化實踐，從景觀雨水設施、場地雨洪調控能力影響因素、雨水設施量化、相關設計規范標準及規劃設計方法等進行了總結，為優化場地景觀設計提供參考。

低影響開發，景觀雨水設施，場地優化設計，進展

低影響開發(Low Impact Development, LID)，是20世紀90年代由美國馬里蘭州環境資源署首次提出，其初始原理是通過分散的、小規模的源頭控制機制和設計技術，以達到對暴雨所產生的徑流和污染的控制，減少開發行為活動對場地水文狀況的沖擊，是一種發展中的、以生態系統為基礎的、從徑流源頭開始的暴雨管理方法[1]。低影響開發理念對場地的景觀規劃設計提出了更高的要求，在滿足場地景觀美化、保護生態平衡、提供休閑場所等功能外，對如何吸納、滯留、凈化雨水，緩解暴雨時場地雨水徑流帶來的排水壓力，營造健康水文環境等成為景觀設計師們研究和實踐的熱點。

1　景觀雨水設施及場地雨洪調控能力的影響因素

1.1 低影響開發景觀雨水設施

景觀雨水設施是低影響開發技術在解決城市雨水問題的景觀化途徑。張善峰等[2]總結了21種景觀雨水設施模式及6種作用原理。王思思等[3]總結了不同尺度下景觀雨水設施的功能及適用范圍。柳驊[4]總結了不同雨水設施在景觀效果、生態價值、建設成本、維護管理和公眾接受度方面的優劣對比。

根據下墊面的不同，可將雨水設施分為下沉式綠地、透水鋪裝和綠色屋頂3類。

1) 下沉式綠地。下沉式綠地又稱下凹式綠地，是良好的雨水分流場地。廣義的下沉式綠地包括洼地、雨水花園、雨水塘、雨水濕地、多功能調蓄等生態雨水設施[5]，形式多樣，應用廣泛，可以用于綠地、道路、廣場、停車場等改造設計。其中雨水花園是下沉式綠地的常見形式。向璐璐等[6]總結了典型雨水花園的結構，即從地表到內部分別為植被層、蓄水層、覆蓋層、溢流管、種植土層、人工填料層、砂石層、礫石過濾層、穿孔滲水管，國內雨水花園基本以此為依據進行建設。這種結構具有建造費用低、管理簡單、生態環保、自然美觀及易于場地環境結合等特點。

2) 透水鋪裝。透水鋪裝在雨洪中的作用主要體現在控制雨水徑流量上，鋪設透水鋪裝比未采取措施時徑流削減能力提升10%，張書函等[7]根據多年的實踐經驗，建立了透水磚鋪裝的技術指標體系，提出一套鋪裝層結構的設計方法。

3) 綠色屋頂，或稱屋頂綠化。綠色屋頂具有降低城市熱島效應，改善城市生態并能有效消減雨水徑流量及改善屋面徑流水質等作用。當前對綠色屋頂的研究主要集中在相關技術體系[8]、生態效益、結構設計、綠化植物設計等幾個方面。

景觀雨水設施是低影響開發規劃設計與實施的基本單元。低影響開發實現的核心途徑即將各種雨水設施整合規劃設計于場地中，建造一個由點狀、線狀、面狀雨水設施構建的景觀網絡[2]。

1.2 影響場地雨洪調控能力的因素

低影響開發雨水設施規模、布局方式、用地類型、土壤類型、地下水位高低、植物種類等是影響場地雨洪調蓄能力的主要因素。聶發輝[9]等測量了上海市5個功能區的土壤容重和通氣孔隙度，發現不同功能區土壤入滲速率相差較大，低影響開發改造效果因場地性質而不同。文教區和居民生活區的綠地土壤滲透速率最快，更適合進行改造，而交通道路區由于受人為活動干擾最大，土壤下滲能力差，低影響開發雨水設施能力也相對較弱。王佳等[10]認為植物的合理選擇與配置是長期維持低影響開發與雨水設施效能的關鍵因素之一，雨水設施中植物的選擇，關鍵是要根據雨水設施的結構和功能要求，充分考慮水分、淹沒時間和場地尺寸等特殊條件，提出不同雨水設施內的植物選擇原則和設計要點。而低影響開發雨水設施規模與場地所需吸納的雨水總量、下沉式綠地的深度、場地雨洪優化目標以及工程預算等變量相關。余紹武等[11]對下沉式綠地雨水蓄滲效益及影響因素進行分析，結果表明，綠地下沉深度、下沉綠地面積、土壤穩定滲透系數、設計暴雨重現期、植物耐淹時間以及其他等是主要因素。

因此，場地景觀優化的對象不僅限于綠地、植物和建筑，還包括土壤和水文循環，通過合理調節這些影響因素可以達到場地優化的效果。

2　基于雨洪模擬的場地景觀雨水設施量化

2.1 雨量分析計算

目前普遍運用推理公式法和設計降雨量兩種常用的水文計算方法，或利用暴雨管理模擬軟件進行場地雨洪模擬，以定量確定低影響開發雨水設施的布局和規模。蘇義敬等[12]通過水量平衡法計算下沉式綠地的設計參數，即在壤質砂土地區，綠地下沉率為50%，年徑流總量控制率在5%的條件下，綠地率為20%、30%、40%時，合理的下沉式綠地設計深度分別為200、120、75 mm。張潔[13]以構成北京市內澇威脅的強降雨過程為研究對象，根據高、中、低3檔徑流量情況進行產流量計算，對超出現行城市管網排水能力的降雨徑流由功能性綠地進行消納，從而定量計算出綠地可儲水的平均深度及面積。姜昕等[14]以青島市東山公園為例，計算不同重現期和降雨時長的暴雨強度和雨水收集量，計算出公園雨水設施規模。王曉晨[15]以改造成本最低、年徑流削減總量最大和年徑流污染物削減量最大為目標，使用多目標優化求解的方法，分別計算改造下沉式綠地、滲透路面和綠色屋頂的面積。

上述定量分析計算為場地景觀設計及雨水設施布局提供了有力依據，但大多基于經驗公式，針對水量或洪澇控制等單一目標，對其他如水質凈化、雨水利用等綜合功能及其他涉水系統的核算還有待進一步研究。

但必須了解的是，已有相關學科如水環境科學與市政工程學等科學家開發了多種城市雨洪模型，用于對水質水量進行單獨或連續模擬及實時運行管理，以指導市政排水管網系統規劃及防洪實踐。風景園林專業人員應積極引入這些研究成果，為場地景觀規劃設計的精確化及設計能效定量評估提供重要技術支持。

2.2 場地雨洪模型模擬

國外的雨洪模擬模型較為成熟，王海潮[16]在總結國內外城市雨洪模型研究進展的基礎上，對SWMM、Info Works CS、MOUSE 3個模型從多角度進行對比分析，為模型選取提供依據。目前國內主要以國外雨洪軟件的應用為主，為場地洪水風險管理、雨水資源化利用、水污染治理和低影響開發建設等提供決策依據。如牛志廣等[17]用SWMM暴雨管理模型建立研究地的雨水徑流模型，模擬不同重現期下的雨水徑流，然后以景觀河作為匯流雨水排放的受納水體，采用WASP水質模型模擬景觀河的水質變化，輔助雨水景觀設計。我國對雨洪模型的開發晚于西方國家，1990年岑國平提出國內首個自主開發的城市雨水徑流計算模型SSCM，后又自主開發了城市雨水徑流模型(CSYJM)、平原城市水文過程模擬模型及城市分布式水文模型(SSFM)等[16]；趙東泉等[18]開發了一套基于我國實際應用需求的數字排水平臺(DigitalWater DS)可在同一平臺下進行雨洪控制方案設計、動態模擬、分析評估與優化調整，為解決場地雨洪管理提供了高效的數字化管理工具。但國內的雨洪模型缺乏市場化運作，可視化、可操作性不強，主要為開發者團隊使用[16]。

3　以低影響開發設計為導向的相關規范標準體系

國家或地方標準為低影響開發雨水設施的設計提供了依據，近年來，由規劃設計單位參與編制的規范性技術標準文件也陸續出臺，成為場地低影響開發優化建設和改造的重要支撐。較早編制的《城市排水工程規劃規范(GB 50318-2000)》《室外排水設計規范(GB 50014-2006)》《綠色建筑評價標準(GB/T 50378-2006)》和《建筑與小區雨水利用工程技術規范(GB 50400-2006)》等在近幾年相繼完善。2014年10月住建部發布《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》(試行)，指出了海綿城市建設—低影響開發雨水系統構建的基本原則，規劃控制目標分解、落實及其構建技術框架，明確了城市規劃、工程設計、建設、維護及管理過程中低影響開發雨水系統構建的內容、要求和方法，并提供了中國部分實踐案例，為推廣和應用低影響開發建設模式提供了有力的依據。2015年7月《海綿城市建設績效評價與考核辦法》(試行)，從水生態、水環境、水資源、水安全等6個方面對海綿城市低影響開發雨水系統構建績效進行評價；2016年1月《城市綜合管廊國家建筑標準設計體系》和《海綿城市建設國家建筑標準設計體系》發布了包括新建、擴建和改建的海綿型建筑與小區、海綿型道路與廣場、海綿型公園綠地等相關的技術及相關基礎設施的建設、施工驗收和運營管理；同時《海綿城市建設國家建筑標準設計圖集》出版。

地方技術標準編制方面，北京和深圳較早制定了低影響開發建設的技術標準。2005年，《北京市節約用水管理辦法》規定，凡北京建設項目達到一定規模的必須建設雨洪利用設施。此外還編制了《城市雨水利用工程技術規程(DB11/T685-2009)》和《透水磚路面施工與驗收規程( DB11/T 686—2009)》《雨水控制與利用工程設計規范(DB11/T 685-2013)》，指出新建或改建城市道路綠化隔離帶可結合用地條件和綠化方案設置下沉式綠地，并規定了下沉式綠地的規模、豎向設計參數及與周邊路面的銜接方式；凡涉及綠地率指標要求的建設工程，綠地中至少有50%為用于滯留雨水的下沉式綠地。深圳光明新區2008年率先引入低影響開發雨水綜合利用模式。新區管委會先后編制了《光明新區雨洪利用規劃》《啟動區低沖擊開發詳細規劃》和《建設項目低沖擊開發雨水綜合利用規劃設計導則》等，明確新區的年徑流控制率為70%，初期雨水污染控總量削減不低于40%的總體要求，并對相關指標進行細化控制，用于指導各類低影響開發項目。隨著海綿城市的推進，上海、武漢、杭州等城市也將陸續出臺相關技術規范，用于指導低影響開發工程建設。

4　基于低影響開發的場地景觀優化設計方法

低影響開發技術與景觀規劃設計融合帶來的可持續效應激發了越來越多的場地景觀優化實踐，涌現出許多公園、居住區、城市道路景觀改造成功案例。如清華大學的勝因院是近現代教師住宅群之一，由于處于低洼地帶飽受內澇災害，劉海龍等[19]通過在各匯水分區設置了6處雨水花園和相關雨洪管理措施，使最低洼片區能夠解決兩年一遇以下的暴雨內澇，使雨洪管理設施和歷史文化景觀環境自然融為一體的同時，保護了場地重要的歷史文脈。《深圳市光明新區再生水及雨洪利用詳細規劃》通過開展再生水及雨水綜合利用，緩解城市水資源危機、建立城市健康水循環，成為創建光明綠色新城的重要組成部分。

一些學者對基于低影響開發的雨水景觀工程設計方法進行了探討，場地雨水改造實踐一般流程包含以下5個階段。

1) 場地現狀條件調查。場地的自然地形、地貌、植被、土壤、排水、土地利用、公共與公用設施信息、地下水的水位與土壤透水性；場地全時期( 從幾個月一遇降雨，到半年、1 年、2 年，直至 10 年、20 年、100 年一遇洪水) 降雨信息、場地徑流量、峰值徑流量、徑流頻率與歷時及水質相關資料；排水設施及市政管網資料等。

2) 場地及水文分析。最為重要的是對場地水文環境的分析，以及對地表徑流與地表水水質的分析。其中，水文環境分析包括流域匯水分區與微匯水分區的分析。分析1年以下一遇的雨水對補給地下水與控制地表水質有重要意義，1～2年一遇降雨對控制受納渠道的土壤侵蝕有重要意義，5～10 年一遇降雨對于降雨傳輸體系設計與小型防洪設計有重要意義，100年一遇降雨主要用于分析大規模洪水對場地設計的限制性因素和對場地的影響[20]。

3) 制定優化設計目標。應綜合考慮降雨條件、場地特征、空間需求、成本投入等多方面因素，因地制宜地提出水資源利用、雨水消納蓄滯、水質凈化或生態敏感區保護等目標。

4) 場地優化方案設計。科學選擇雨水設施、計算設施規模、合理布局技術設施、提升功能綠地率以及優化植物種植設計等，結合場地歷史文化背景，營造環境友好、舒適宜人的景觀空間。

5) 方案評估與實施。形成初步設計方案后，可以運用SWMM等水文模擬模型對初步方案進行評估，反復修正使方案滿足最初設計目標，并制定后期維護和管理策略。

5　結語

把雨洪管理融入到城市景觀中，提升景觀價值的同時節約了城市發展成本，綠色雨水設施是將低影響開發理念融入城市空間規劃設計的景觀化途徑。對場地景觀優化要求設計師首先考慮排水條件和雨洪控制需求，用豎向設計和搭配植物材料，在展示優美景觀的同時解決好場地雨水的排放、消納、調蓄等功能。同時場地景觀低影響開發具有地域性和復雜性的特點，在實踐中除了遵循一般的設計流程和相關標準規范外，也要根據不同場地的綠地率、土壤滲透條件、雨洪控制目標等特殊情況，因地制宜提出規劃方案。

場地規劃設計涉及的學科多，將LID 理念與場地規劃的各個階段進行有效結合，需要綜合性地運用多學科知識，加強規劃、景觀、道路、給排水等多個專業和設計人員的配合與協調，才能實現可持續場地雨水管理要求。

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Review on Optimized Site Landscape Design Based on Low Impact Development Concept

Liu SongMao JiayiLiu Yuelai

(College of Architecture and Urban Planning, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Low Impact Development (LID) is a modern stormwater management concept which is focused on sustainable water-cycling. This concept has been more and more applied in the site landscape design.By reviewing the LID research and successful cases of optimized site landscape design, this paper concluded the stormwater management facilities, affecting elements to stormwater regulation at sites,quantitative analysis method for rainfall, relevant design criteria and planning approaches, which was aimed to provide references to the optimized design of site landscape.

Low Impact Development(LID), stormwater management facility, optimized site design, review

2016-02-12

國家自然科學基金“轉型期城鄉綠地系統優化方法研究：以長江三角洲區域為例”(項目編號：51378364)；同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司重點項目研發基金，高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室自主與開放課題的支持(項課題編號：2015KY06)

劉頌(1968-)，女，博士，教授，博士生導師，研究方向為景觀規劃設計及其技術方法，城鄉綠地系統該規劃。E-mail：liusong5@tongji.edu.cn

10.3969/j.issn.1672-4925.2016.04.001