基于海綿城市下的綠地調整

顧湯華

摘要以共康綠地的海綿化調整改造為研究對象，分析了共康綠地的現狀和調整改造需求，闡述了海綿設施的實施路徑，以及海綿單項技術的落地，并對調整改造后的海綿綠地地表徑流、徑流污染物去除進行了模擬研究，對土壤蓄水能力、綠地景觀等進行了實證研究。認為共康綠地作為上海海綿綠地建設的首次實踐和應用，對上海海綿綠地建設具有廣泛的引領和指導作用。

關鍵詞共康綠地；調整改造；海綿城市

中圖分類號S731.2文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）26-0146-04

Greenland Adjustment Based on Spone City—Take the Gongkang Greenland in Shanghai as an Example

GU Tanghua（Shanghai Administrative & Directive Station for Afforestation，Shanghai 200020）

AbstractThe sponge adjustment and transformation of the Gongkang Greenland was taken as the research object， and the status quo and adjustment of demand for Gongkang Greenland was analyzed， while the implementation path of the sponge facility and sponge single technology landing was expounded. The removal of pollutants from surface runoff and runoff in reconstructed green land was studied by simulation， while the soil water storage capacity and green space landscape， etc. was studied empirically. It was considered that as the first practice and application of Shanghai sponge green land construction， the Gongkang Greenland has broad guidance for Shanghai sponge green space construction.

Key wordsGongkang Greenland；Adjustment；Spone city

20世紀90年代末以來，上海市綠地面積快速增長，綠化大建設時期部分綠地景觀成型求快，存在植物種植過密的情況。經過多年生長，植物間原有生態位已遭破壞，植物之間競爭越來越激烈，生長空間越來越小，綠地景觀也呈頹敗之勢。另外，綠地原有的設計意圖經過幾年的植株生長已逐漸淡化，如原本開放的空間因植物生長而逐漸變成密閉空間，阻礙了市民的進入。因此，一些綠地急需在群落結構上進行調整[1]。同時，上海“十一五”期間，綠化建設指導思想逐漸從重數量向重質量轉變。綠地群落結構優化和功能提升作為“十二五”規劃的綠化內容之一，提出了“綠地過密、需要進行調整”的問題，在此背景下制定《上海綠地植物群落結構調整與功能提升》的規劃。

2014年10月住房和城鄉建設部正式發布《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》（試行版），提出綜合控制目標，包括總量控制、峰值控制、污染控制和雨水資源化利用等，以期使年徑流總量控制率在80%～85%[2]。基于國家海綿城市的政策引導，針對共康綠地存在的問題，充分考慮該綠地需求，在調整改造中進行海綿相關技術應用。通過項目實踐，為上海《海綿城市規劃和建設指標體系》《上海市海綿城市建設技術導則（試行）》《上海市海綿城市建設技術標準圖集（試行）》等重要文件提供可參考的技術依據。共康綠地的建設是上海市海綿綠地的首次實踐和應用，具有很大的社會經濟效益，更為重要的是其示范性和代表性。

1綠地現狀

1.1區域位置共康綠地位于上海靜安區（原閘北區）共康四村內，建設于20世紀90年代，為公共社區綠地，主入口設于南側，主入口道路將綠地分為東西2塊，西側綠地上空是 22 萬V的高壓走廊，高壓走廊下的植物有生長高度的限制；東側綠地主要為種植密度較高的香樟林，周邊為民用住宅區。綠地南、西兩側以圍墻為界，東側邊界直接與建筑相接。

1.2植物現狀分析西側綠地現有的苗木主要為香樟、水杉等，由于之前應電力部門對高壓線下植物限高的要求，對該區域苗木進行“截桿”處理，苗木規格較小，種植形式散亂。

1.3土壤條件分析西側綠地內的土壤表層被石塊覆蓋，影響植物生長，該區域綠地標高明顯低于周邊道路，綠地中心與道路高差約 30 cm，不能滿足綠地自然排水需求；東側綠地由于長期人為活動對土壤的踐踏，經過密實度測試，土壤空隙比<0.60，土壤密實，板結，滲透性差。

1.4需求分析綠地周圍為共康四村居民區，現有綠地多數為居民樓房前綠化、街頭綠地、敬老院內綠地等，缺少大型可進入式、具有休憩功能的綠地。該綠地是共康四村內位于共康林帶中的可進入式綠地，承擔著滿足周邊居民對綠地的各項需求的責任。

2海綿技術應用

2.1合理確定綠地徑流總量控制率從綠地的區位來看，周邊都是居住區，硬地面積較多，不能接收雨水；從綠地的現狀來看，整塊綠地周邊無排水管網，雨水都需要進行消納。為了讓綠地的水不進入市政管網，針對這塊綠地，在一年一遇的降雨強度下，做到徑流總量控制率為100%，即雨水不外排，同時嚴格控制外來雨水。作為上海海綿城市首塊綜合試點綠地，通過“容積法”進行水量平衡，明確了該塊綠地海綿設施的需求量[3]。

2.2地形地勢構建、排蓄水規劃依據原綠地中間低、兩邊高、西邊有濕塘的地形特征，分塊分段進行雨水調蓄。改造后的地形為了更好地蓄積雨水，以及通過對下墊面的分析，排水方式設置為地形自然排水，沿道路設生態植草溝，地面徑流匯入生態植草溝，由植草溝排向濕塘，同時在綠地中間設置3個分散的雨水花園，既可以蓄積雨水，還可緩解徑流。

2.3海綿分類單項技術實施通過海綿透水鋪裝和土壤改良的單項技術實施，擴大下墊面的滲水面積和下滲速率，減少地表徑流，同時，依據生態植草溝技術和雨水花園技術，調蓄雨水和徑流，做到整塊綠地雨水不外排。

2.3.1透水鋪裝。對原有道路面層進行清除，對基層進行破碎，保留，做壓實處理，作為透水道路的墊層，在墊層上鋪設一層透水混凝土，最后鋪裝透水磚，黃沙填縫。對綠地內新建道路進行土方開挖，鋪設石子墊層后，澆筑透水混凝土層，在其上鋪設透水磚。綠地內所有道路均采用透水鋪裝。

2.3.2土壤改良。土壤入滲過程是指水從土壤表層滲透到表下層的過程。判斷土壤入滲能力的指標影響因素為土壤孔隙度，為了增加土壤入滲能力，必然要提高土壤孔隙度。同時，現狀土壤條件偏堿性，不利于大部分植物生長。所以針對該綠地的主要土壤改良在調節pH、提高有機質含量、增加土壤孔隙度方面。通過對土壤的深翻和去除土壤緊實區域舊土，再加入精制的土壤改良劑和少量黃沙和土壤進行拌合、拍實，再種植植物。

2.3.3生態植草溝技術。在綠地人行道路的一側設置生態植草溝，從上至下依次包括植被層、種植土層、砌塊磚層、滲排水管以及礫石層[4]。目的主要是收集植草溝兩側的降雨徑流，削減徑流中的污染物，達到就地凈化處理、控制徑流污染的目的；設置于人行道路與綠地之間，既不影響景觀，又便于施工；降雨徑流被滯納于礫石層中，逐步緩慢下滲，最終用于補充綠地的土壤含水，實現降雨徑流的全部吸收凈化，同時減少綠地澆灌用水；滲排水管低的一端連接雨水口或雨水井，另一端封閉，便于將收集的人行道路上的降雨徑流匯入雨水口或雨水井，達到削減降雨徑流、延緩洪峰的目的（圖1）。

2.3.4雨水花園技術。在綠地內部設置功能型雨水花園，雨水花園的結構自上而下為預處理設施、蓄水層、覆蓋層、種植層、過渡層、填料層、排水層、滲水設施以及溢流設施[5]。其中預處理設施由雨水花園周邊的環形邊坡和邊坡上覆蓋的礫石構成；滲水設施由排水層底部的滲水管和滲水排水管構成；溢流設施由位于蓄水層的溢流口和溢流排水管構成。當綠地的降雨徑流匯入雨水花園時，徑流流經預處理設施和雨水花園內的植被，流速減緩，大顆粒污染物被截留，之后大部分的降雨徑流將流經覆蓋層—種植層—過渡層—填料層—排水層，經過上述結構層的沉淀、吸附、離子交換、脫氮、生物膜氧化以及植物根部對氮磷的吸收等作用后，達到削減徑流污染和消減降雨徑流量的目的。當降雨徑流流入體系的速度大于徑流在體系內下滲的速度時，持續流入系統內的降雨徑流由滲水系統以及溢流系統收集并排至綠地內水塘。

3調整前后效果對比

3.1模擬降雨下的地表徑流分析為了獲得上海城市建設前綠地與建設海綿設施之后綠地的效能差異，以及其與綠地布局方式的對應關系，采用 LID 低影響開發設計軟件XP Drainage 中降雨徑流模擬及分析模塊，結合基于單個降雨事件或長期降水序列的降水-徑流模擬軟件SWMM[6]（Environmental Protection Agency， Storm Water Management Model），對位于上海市靜安區的共康社區內的現狀綠地和添加海綿設施后的綠地產生的降雨徑流的水量予以動態模擬分析。

將上海共康社區作為匯水區整體考慮，設定降雨事件為2年一遇 1 440 min降雨，降雨量為 86.6 mm，通過 XP Dranage 軟件對現狀匯水分區進行 SWMM 演算模擬，另外，設定降雨事件為5年一遇 1 440 min 降雨，降雨量為 200 mm，同樣進行 SWMM 演算模擬。兩個降雨量情況下的模擬結果基本相符合（圖 2、圖 3）。

由圖2、3可知，建設前共康社區的暴雨徑流量峰值明顯偏高，且徑流峰值的出現時間也相對較早。原因可能是建設年代較早，綠地空間有限，不透水面積較多，瞬時地表徑流明顯偏高，雨水下滲量和蒸發量偏少，推遲徑流洪峰的能力相對較弱。構建低海綿設施系統后，共康社區的徑流系數受到了有效地控制，徑流峰值產生的時間得以顯著推遲。可能的原因是共康社區的海綿城市建設工作通過調整綠地斑塊及綠地系統的空間格局，改變了子匯水區內的用地和地表覆蓋性質，并通過生態濕塘、生態植草溝、雨水花園、透水鋪裝等分散性源頭控制的海綿設施，最終達到降低社區地表徑流系數的目的。可見，適宜的海綿設施的系統性組合應用

可以有效減少匯流區域的地表徑流，并延遲徑流洪峰出現的時間。

3.2綠地調整后的對徑流污染物的去除效果分析綠地系統對徑流污染物的去除是生物和非生物共同作用的結果。在降雨過程中，污染物的去除主要依靠土壤及植物根系的吸附、過濾和截留作用，降雨后的5～8 d內主要依靠土壤微生物

對吸附于土壤顆粒表面的污染物進行分解作用，在兩周后污染物含量基本達到降雨前水平。模擬降雨試驗結果表明：不同降雨重現期共康綠地對 COD、氨氮、硝態氮、有機氮、總氮和總磷的總量去除率為 48.5%～61.2%，50.9%～58.4%，47.2%～57.1%，41.7%～49.6%，41.3%～47.6%和 49.1%～57.0%。

3.3綠地土壤蓄水能力改造效果改良后的共康綠地的土壤自然含水量變化幅度較小，但飽和含水量提升了47.3%，土壤容重明顯降低，土壤孔隙度顯著提升，土壤蓄水能力提升了一倍，土壤穩定入滲率提高了3倍，土壤質量綜合指數提升了131.5%。可見，適宜的土壤改良對于提升土壤的蓄水能力和質量具有顯著效果。

4綜合評價

改造建設前后共康社區綠地植物群落結構優化效果：林分密度改造前1 067.86 株/hm2，改造后 734.28 株/hm2，屬于較優的水平，改造前郁閉度為 90.91，郁閉度太高，改造后降低了約 22%，為 68.42，群落的自然度提升 30%，健康度提升 28%，物種豐富度提高 44%，土壤質量綜合指數有較大提高。

改造前后功能及滿意度都有所提升：設備完備度提升 45%，設施與環境協調度提高 10%，植被美景度提高 58%，景觀質量滿意度提高 17%，以及游憩適宜度滿意度都提高 7%。尤其在雨水調蓄功能上的提高，使該綠地徹底擺脫逢雨必澇的情況。該綠地是綠地改造建設成為較強景觀和海綿綠地的居住區附屬綠地的典范，效果示范建圖4、圖5。

5結論

綜前文所述，建設了海綿設施的綠地相比于一般綠地在水質、污染物去除率、土壤蓄水能力、綠地雨水調蓄能力上都有了很大的提升。同時，海綿設施的建設對綠地的生態多樣性增加也有著巨大的貢獻。相對于一般綠地，建設海綿設施的公園綠地內植物群落對雨水的積蓄調控能力也有明顯提升。通過滲透、徑流貯存、過濾、生物滯留這些措施，有效地削減了徑流量，降低了徑流流速，減少了徑流污染，使雨水迅速地被收集、入滲，減少了洪澇災害的風險。同時，雨水下滲補充了地下水資源，利于生態環境的保護。已有研究表明，海綿設施的建設對于噪聲的收集、緩解城市的溫室效應、促進節能減排都有著很好的效果[7]。

綿城市技術設施的應用，給人以賞心悅目的享受，

現代化城市與綠色生活交相輝映，起到了良好的生態作用。但目前這樣具有海綿設施的綠地遠遠少于國家對于海綿城市的要求，還應該加大力度，從點、線、面3個不同的層次建立起海綿城市生態網，使上海這塊“吸滿水的海綿”遠離城市內澇的危險，為人們的出行和生活提供便利，提高人們出行的安全性。在上海市建設海綿城市時，應在考慮綠地的景觀效果的同時，最大程度地減小對公園使用人群游憩行為的干擾。通過綜合系統的規劃后，再進行設計、建設實施和運行。不同的海綿城市技術設施具有不同的利用條件，在應用時，需要結合其適用條件，確定其場地的大小、位置等。不同的技術措施可以結合利用，充分考慮不同技術措施的優缺點，可以達到最大的經濟效益，獲得最佳的效果。同時還應該在加快海綿城市建設的過程中注重海綿設施的定期管理，更精細的管理才能使海綿城市技術設施更好地發揮出最大的環境效益，實現重要的社會意義，從而可持續地提升上海海綿城市的綠地建設效益。

參考文獻

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