基于“海綿城市”理念下的下沉式綠地設計探討

方濤+白雪+李巖+鄧睿

【摘 要】結合發達國家及國內對雨水資源的利用研究來闡述構建下沉式綠地空間設計，運用海綿城市理念指導建設可持續性、彈性的綠色城市，從源頭管理雨水，滿足、完善城市給排水等功能，注重城市生態環境的保護和修復。本文以公園、廣場、立交橋、道路、居住區等綠地空間設計為載體，探討提高控制雨水徑流的滲透、調蓄、凈化利用和排放能力的方法途徑，維持或恢復城市的“海綿彈性”功能，實現城市良性水文循環。

【關鍵詞】雨洪資源；海綿城市；下沉式綠地；城市空間

【Abstract】Combined with the developed countries and domestic of rainwater resources utilization of to elaborate construction of sinking type green space design， using sponge city concept guiding the construction of sustainability， flexibility of the green city， from the source to stormwater management satisfy and improve urban drainage， and other functions， focusing on urban ecological environment protection and restoration. The in parks， squares， overpass， roads， residential areas and other green space design as the carrier， to improve control stormwater runoff infiltration， storage， purification and utilization and the way of discharge capacity， maintain or restore city "sponge elastic function， sound urban hydrological cycle.

【Key words】Rainwater and flood resources； Sponge city； Sunken green space； Urban space

0 引言

雨洪資源的利用是近年來探討最熱門的話題。為解決水環境生態與城市發展失衡這一普遍性困惑矛盾，國內外專家學者以新型雨洪技術管理為理念，將彈性的雨洪蓄滲工程技術與城建中的景觀規劃設計相結合，進行了城市綠色雨水利用、下沉式綠地建設等工程項目，發揮“城市海綿“的彈性作用，實現城市空間的雨水利用價值最大化。開展城市綠地雨洪利用、城市濕地公園規劃建設及下沉式綠地建設等，發揮“城市海綿體”功能，實現城市綠地調蓄雨洪功能最大化價值。

1 國內外海綿城市的動態發展

1.1 國外海綿城市動態發展

發達國家海綿城市的研究主要體現在雨洪的利用上。它們改變以往城市集雨工程快速、高效的排水的做法，在雨水系統資源收集、管理、循環利用上，并成立了國際雨水集流利用系統協會，各個國家研究制定不同性質的國家級地方政策法規，并在實踐基礎上形成較成熟的技術體系。

日本政府在20世紀80年代開始推行雨水貯留滲透計劃，民間“日本雨水貯留滲透技術協會”成立。90年代頒布“第二代城市下水總體規劃”，把雨水滲溝、滲塘及透水地面納入城市總體規劃中。1996年開始對地下儲雨裝置給予一定的雨水利用補助金，并形成制度。發揮法律規劃、社會組織管理作用為日本城市雨水資源的技術控制及利用奠定了基礎，發揮雨水多功能調蓄作用，并大規模的運用在城市中，保障了雨水資源利用的實施。

德國是最早對城市雨水采用政府管制制度的國家，20世紀初期就已經發布了“對未受污染雨水的分散回灌系統的建設和測量”，1989年就出臺了雨水利用設施標準（DIN1989）。技術上，德國城市雨水利用主要體現在屋面雨水集蓄系統、雨水截污與滲透系統、生態小區雨水利用系統等三種形式[1]。受美國BMPs影響，德國采用雨水系統的措施類型是“濕地過濾溝系統（MR）”。目前德國“第三代”雨水利用技術及標準已經實施，已建成一批各具特色的生態小區雨水利用系統。目前在政府的引導下德國雨洪利用技術已經進入標準化，已經形成針對低影響開發的雨水管理較為系統的法律法規、技術指引和經濟激勵政策。

美國城市雨洪管理的發展分為三個階段：第一階段水量調控，第二階段是水質改善，1972年美聯邦提出最佳管理措施的概念（BMPs），核心理念是對非點源水體的污染控制和源頭控制與研究，技術處理上強調工程和非工程、生態與自然措施結合的方法[2]。第三個階段可持續發展，20世紀80年代至今，重點是控制非點源、雨水循環、健康福利、全方位多維度綜合運用等。1990年提出低影響開發（LID）的理念與技術體系，彌補BMPs技術上的缺陷，在BMPs基礎上形成的雨水控制利用的綜合技術體系。LID是一種基于微觀尺度控制的場地設計策略，其原理是通過滲透、過濾、蒸發、截留等方法模擬雨水的自然水文過程，將徑流控制源頭，減輕城市排水管負擔，結合景觀設計，創造出優美的空間環境。

澳大利亞在1994年提出水敏感城市設計（WSUD），2000年就政府與規劃部門召開了“水敏性城市設計——城市區域的可持續排水系統”會議，其核心是城市生態系統，注重水質的保護和改善，把雨洪管理與城市給排水和城市規劃設計相結合，倡導多目標的發展方式，維持城市水資源的良性循環發展。英國1999年提出可持續的排水系統（SUDS），通過過濾式沉淀槽、洼溝等與BMPs技術措施結合，改善城市整體水循環和區域水生態系統。新西蘭的雨水處理裝置（LIUDD）設計指南、低影響設計指南，為雨水系統處理提供了指導思路。

1.2 國內海綿城市動態發展

我國城市的雨水系統研究開始于20世紀末21世紀初，結合國外成熟的雨洪控制系統技術在北京、上海、深圳等大城市作為試點，水利部于2001年頒布了《雨水集蓄利用工程技術規范》，標志著雨水系統控制技術的初步成熟。

2004年，深圳市引入低影響開發理念，與美國土木工程師協會、聯邦環保局開展相關技術交流與研究，簽署包括流域管理、面源污染控制和低沖擊開發的技術交流與合作協議框架。編制城市綠地等雨水利用工程的地方技術規范，積極探索在城市發展轉型，建設“低影響開發城市雨水系統研究與示范”項目的光明新區，轉變城市雨水系統從快排為主到“滲、滯、蓄、用、排”的建設理念，為探索城市可持續發展奠定基礎。

2014年2月《住房和城鄉建設部城市建設司2014年工作要點》中明確提出：加快城市基礎設施建設，提高設施運行管理水平。切實加強城市暴雨內澇防治工作。一是，實施“城市排水（雨）綜合規劃綱要”，同事并編制“全國城市排水規劃的設施建設。二是，圍繞加快推進雨污分流改造，提高城市排水能力，推進低沖擊發展和建設模式，加快建設海綿型城市的政策措施。

2 海綿城市概念

海綿城市是指城市可以像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的彈性，下雨時吸水、滲水、蓄水、凈化水，需要時將蓄存的水釋放并加以利用[3]。它強調以彈性、慢排緩釋和控制源頭分散為理念，整合降水、地下水循環系統性、地表徑流等給排水各個環節，以應對復雜的自然環境、人工環境，為建設新型城鎮化提供重要保障。

建設海綿城市，也就是構建一個低影響雨水系統，主要通過滲透、停滯、積蓄、凈化、排水等其他技術手段，使水循環徑流更加的順暢、自然。通過道路透水性鋪裝、道路邊植草溝、公園綠地等載體，有效地滯留、吸收、排放地表徑流水；提高雨水徑流的滲透性、存儲、排水、凈化等利用能力，要加強對城市降雨徑流的控制和管理，實現城市水的良性循環，保持或恢復城市的“海綿彈性”功能；逐步緩解城市暴雨洪澇災害，提高水資源利用率，降低市政管線建設成本，優化城市空間環境的優化和多目標；改變傳統的城市建設模式主要取決于灰色設施如組織雨水排放管和排水泵站，“快速排放”和“終端集中”作為規劃設計的主要思想的控制。

3 下沉式綠地概念

業界對下沉式綠地的研究有狹廣之分，通常所講的地勢低洼綠的和下凹式綠地屬于狹義的概念，其典型構造為綠地高程低于周圍硬化地面高程0.05米-0.25米之間，雨水溢流口位置位于綠地與硬質化地面交接處或綠地中，雨水口高程略高于綠地高程且低于硬化地面高程[4]；廣義下沉式綠地包括多功能調蓄池、低洼地、雨水濕地、雨水花園、雨水塘等生態雨水設施，也涵括了狹義的下沉式綠地[5]。本文以狹義的下沉式綠地作為研究內容，其最簡單的雨水蓄滲設施，可在城市道路、城市公園綠地、城市立交橋、城市廣場綠化、居住區綠地等周圍設置，應用范圍較廣。根據城市地質條件和水文條件的不同情況，在實施策略上選擇適合當地的條件和可操作的措施。

下沉式綠地可匯集周圍硬化地表產生的降雨徑流，利用植被、土壤、微生物的作用，截留和凈化小流量雨水徑流，超過綠地蓄滲容量的雨水經雨水口排入雨水管網[6]。下沉式綠地可以起到縮減雨水徑流量、完善城市給排水、減少城市洪災等功能，其下滲的雨水有補給地下水資源、減少綠地澆灌水、增加土壤水分含量的作用。同時，雨水徑流攜帶污染物中所含的氮、磷等化學物質，經過生物分解、化學、雨水自凈的作用，轉化為綠色植被根系所需的營養物質，促進綠色植物的生長。

4 城市空間中下沉式綠地景觀設計策略

4.1 公園綠地

城市公園綠地不僅為居民創造良好的城市景觀空間，也為居民健康提供保障，除此之外還具改善城市局部環境小氣候，凈化空氣、水體和土壤的作用，是城市可持續發展的關鍵。城市公園綠地中的雨水系統由儲存、回用、入滲、排水、管路系統等五個主要部分組成。下沉式綠地作為一種軟性的新型雨水利用的工程技術設施，可以用來貯蓄、凈化入滲汛期的雨水。在下沉綠地中，因地表淺土層植物根系發達，土質相對較疏松，土壤透氣性好，經測定有植被草地的土壤穩定入滲率比相同土壤條件的無植被草皮的裸地高百分之15-20個百分點，其降雨或地表徑流入滲性較無植被草皮的裸地大[7]。在城市綠地中，植被覆蓋率高，設計應優先考慮凈化入滲系統，將雨水直接滲透地下來補給地下水。

在新的城市綠地空間規劃和設計，通過控制路面垂直高程、植被綠色高程、雨水口高程，也可以形成一個下沉式綠色空間，在綠地內設置雨水口，路面高度大于綠地的高度，雨水口的高度略高于綠地的高度。雨水口底部設置管道，與市政管網相結合，這樣的做法能夠使綠地周圍的道路、建筑物等其他區域的雨水徑流流入下沉式綠地內，待綠地蓄滿水后再溢流入雨水口，由雨水口底部管道排出，以此來減少雨水對植被的災害。

4.2 道路

城市道路在城市空間內部建設用地占有很大的比例，是雨水徑流匯聚產生的一個主要場所，同時匯集了屋面雨水，因此，控制城市道路路面徑流雨水顯得尤為重要[8]。設計上可在道路兩側的人行道上采用透水式鋪裝，道路兩側的綠化帶及道路行車中分帶適當下沉，道路路面高程略高于綠化帶高程。道路兩側綠化帶與道路路基關系甚密，下沉式綠地較長時間內滲水對路基的穩定性會產生一定影響。為保證路基安全，在綠地寬度較窄的條件下可設置混凝土擋水墻或者在綠地內靠近路基一側設置防水設施；綠地寬度較寬條件時，在下沉式綠地前設置緩沖空間，通過緩坡過渡連接下沉式綠地。同時還可將雨水通過向周邊公園綠地等自然環境引流排放，更好的儲蓄、吸收雨水。

需要說明的是，城市路面受大氣污染、路面材料、汽車排放物和城市廢棄物等各種影響，路面徑流是城市道路面源污染的主要組成部分。道路徑流進入下沉式綠地時必須研究城市雨水徑流污染情況，注意到雨水徑流中所攜帶的污染物對綠地植被和地下水循環的影響，以避免造成對地下水的二次污染和綠色植被的危害[9]。市政道路初期雨水徑流是不能直接在下沉式綠地內利用，必須通過一定的專業凈化技術措施后才能使用。

4.3 廣場

城市廣場是現代人們日常出行、休閑主要活動空間，也是雨水主要匯聚的場所之一。設計廣場綠地景觀時，可以適當的降低綠地的高程，設置廣場與綠地周邊的坡度，保證雨水排至附近下沉式綠地，以更好有效地匯集吸收、下滲、儲蓄雨水。為完善城市水循環系統，植物配置應喬木、灌木、地被植物和花卉相結合，在營造良好景觀空間的同時，也可利用地被、灌木、喬木植物根系更充分吸收來自地表的徑流雨水。以先進的生態技術為指導理念，充分考慮引導雨水匯集、吸收下滲的作用，廣場和非機動車道可選用低碳環保材料或透水材料鋪裝。因景觀功能需要無法采取透水鋪裝的區域，可適當設置排水坡度或者采用灰色的雨水管道將雨水引到透水性下墊面，其作用是滲透吸納更多的雨水。

對于匯集的雨水污染或因水質差異，可在廣場地面污染嚴重的地區和綠地植被淺溝區設置初始雨水自動流動裝置，其內部雨水排水管網統一處理或單獨處理后排放，而且還使用可持續的生態循環凈化措施，使污染雨水得到凈化。為保證廣場周邊的景觀空間視覺，應選用耐干旱、耐水濕等抵抗性較強、視覺觀賞效果好的植被種植在下沉式綠地、植被淺溝內。并在廣場周邊下沉式綠地設置溢流裝置進行自動監測、自動調蓄，使植物的淹水時間控制在24小時內，減小對植物生長的影響；或者微地形的變化，植物株高略高于深埋線[10]。

4.4 立交橋區

在城市立交橋下，綠地是城市空間綠地的一部分，它為城市居民提供一個休閑場所。在路兩邊的縱坡一般都比較大，其特點是降雨累積的排水速度更快，如果排水不及時，就會造成行人交通安全。現有的城市立交橋空間區綠化帶高于路面，在緩坡橋區附近的綠地進行適當的下挖，使綠地低于兩邊地面或道路路面，種植一些灌木、草本、花卉、地被植物，也可設置一些廊架、山石、公共設施、景觀小品等。

4.5 居住區

居住區綠地景觀是指由居住區道路、景觀構筑物、地面鋪裝、建筑物及其他界面圍合而成的，是整個城市空間景觀格局中的重要組成部分，創造恬適、安靜、衛生、美觀的環境對居民的身心健康，起到十分重要的作用。居住區以城市道路分割，通常為內向封閉式小區，內部主次干道、人行道、休憩廣場應采用透水鋪裝；當規劃和建設居住區綠色時，根據場地豎向高程變化和水文條件，應盡可能設計下沉式綠色空間，綠地低于地平面，可以更有效的吸收、滯留、節約雨水，也可與小區內的水系結合，成為居住區內部的水系景觀。考慮到雨水徑流流入下沉式綠地內，綠地內土壤水分飽和情況下，一定時間內對下沉式綠地植被安全產生的影響，為減小綠地植物的安全，在植物配置上選用一些耐濕的植物與耐旱的植被結合，同時在綠地邊做排水口，讓多余的雨水隨排水口排出。

5 結語

下沉式綠地是一種可持續性、分散式、新集雨型的生態基礎設施，以“海綿城市”為理念構建下沉式綠地，完善城市綠地雨水凈化、排水、地下水補給、儲蓄等功能，改變傳統的水資源管理理念，能有效減少對生態環境的影響和破壞。把城市綠地當做“綠色海綿體”設計，以低影響開發為原則，從源頭管理雨水，有效地解決雨水“減速、過濾、凈化、吸收、下滲”等一系列雨水問題。同時，結合城市空間綠地進行綜合性設計，在不增加土地資源的用地面積、少量能源消耗和建設成本的條件下，可以實現節約用水、節約土地、減少洪澇災害的發生頻率、減少城市非點源污染、實現綠色功能、雨水徑流回收利用、改善生態環境等各種目標[11]。可見，先進科學理念、嚴謹的水文計算方法，合理的場所規劃與豎向空間設計，是發揮下沉式綠地實現水文調蓄功能的最大生態價值的前提，它需要市政工程、建筑學、生態學、城市規劃、給排水、工程管理、風景園林等專業的配合。

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[責任編輯：楊玉潔]