不同雨洪管理目標(biāo)下的城市公園綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施選用研究*

張政哲 馮嫻慧 葉勁楓

ZHANG Zheng-zhe，F(xiàn)ENG Xian-hui＊，YE Jing-feng

城市公園是城市建設(shè)的主要內(nèi)容之一，也是綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施（Green Stormwater Infrastructure，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“GSI”）建設(shè)的重要場(chǎng)所，其在滿(mǎn)足城市居民的游憩、休閑需要的同時(shí)，往往也兼具防災(zāi)、生態(tài)、美化功能[1]。近年來(lái)，有關(guān)GSI 建設(shè)的城市公園案例研究開(kāi)始得到重視，翟俊[2]通過(guò)案例分析的方式，研究菲茨吉本蔡斯等3 個(gè)公園在雨洪調(diào)蓄方面的作用，總結(jié)得出城市公園在GSI方面的設(shè)計(jì)策略；劉家琳等[3]通過(guò)案例調(diào)查方法，研究波特蘭市的23處場(chǎng)地的現(xiàn)狀特征，進(jìn)而分析出影響GSI 景觀效果的設(shè)計(jì)因素；王墨等[4]通過(guò)案例比較的方式，研究長(zhǎng)沙與新加坡2 個(gè)雨洪公園的GSI 設(shè)計(jì)流程差異，并基于此計(jì)算得出二者的環(huán)境效益和全生命周期成本。

上述案例研究多集中于設(shè)計(jì)策略、景觀效果和環(huán)境效益方面的分析總結(jié)，關(guān)于雨洪管理設(shè)計(jì)目標(biāo)方面的闡述則尚未深入。事實(shí)上，西方國(guó)家在場(chǎng)地設(shè)計(jì)過(guò)程中，都會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，有選擇地制定雨洪管理目標(biāo)，以避免城市公園GSI 建設(shè)與實(shí)際需求產(chǎn)生脫節(jié)。

為研究在不同雨洪管理目標(biāo)下城市公園對(duì)GSI 措施的選用現(xiàn)狀以及其偏好特征，本文搜集了伯明翰鐵路公園等20 個(gè)涉及可持續(xù)雨洪管理理念的城市公園案例，按照雨洪管理目標(biāo)和GSI 措施類(lèi)型對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，分析城市公園在不同雨洪管理目標(biāo)下GSI 措施的選用差異。預(yù)期能為城市公園中GSI 設(shè)計(jì)實(shí)踐提供一定參考，從而使城市公園在發(fā)揮休閑游憩、環(huán)境美化功能的同時(shí)，具備更多應(yīng)對(duì)城市雨洪管理方面的能力。

1 城市公園案例搜集與篩選

因?yàn)榛诮y(tǒng)計(jì)的案例分析希望得到一般意義上的規(guī)律，所以案例的選取較為重要。本研究在選取案例時(shí)從優(yōu)質(zhì)性、代表性、差異性和時(shí)效性4 個(gè)方面進(jìn)行考慮，并在此基礎(chǔ)之上確立了相應(yīng)的選取原則和要求（表1）。

為保證篩選過(guò)程的可靠性，使分析結(jié)果更加客觀有效，研究借助排除條件進(jìn)一步明確選取范圍。本文通過(guò)查閱設(shè)計(jì)說(shuō)明和實(shí)景圖片的方式，選取了具有明確雨洪管理目標(biāo)和相應(yīng)綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的20 個(gè)城市公園，建成時(shí)間均在1 年以上，且具有穩(wěn)定的景觀效果（表2）。

2 雨洪管理的目標(biāo)分類(lèi)與GSI技術(shù)選擇

2.1 目標(biāo)分類(lèi)

目前，我國(guó)城市雨洪管理在規(guī)劃層面的目標(biāo)一般包括徑流總量、徑流峰值、徑流污染等方面的削減與控制[7]。這些目標(biāo)大多以控制指標(biāo)的形式而制定，各指標(biāo)分類(lèi)分區(qū)的定量管控，有利于城市在流域?qū)用娴乃幕謴?fù)[8]。但對(duì)于設(shè)計(jì)層面而言，這些目標(biāo)相對(duì)單薄，缺乏對(duì)場(chǎng)地美化、生態(tài)、防災(zāi)等功能特征的體現(xiàn)。故本研究綜合以上管理目標(biāo)，結(jié)合城市公園的造景需求，從定性角度，將城市公園設(shè)計(jì)的雨洪管理目標(biāo)分為以下4 個(gè)方面：1）雨洪徑流控制目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)對(duì)場(chǎng)地內(nèi)主要匯水面雨水徑流總量、峰值的控制和削減；2）雨水污染凈濾目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)利用自然水文過(guò)程對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的雨水進(jìn)行滲濾和凈化；3）雨水資源利用目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)利用雨水儲(chǔ)存設(shè)施對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的雨水進(jìn)行收集和利用；4）雨水景觀營(yíng)造目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)雨水運(yùn)動(dòng)過(guò)程的景觀化，使重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，體現(xiàn)“活水”景觀。

表1 案例選取的原則及要求

2.2 GSI 技術(shù)選擇

城市公園主要是通過(guò)一系列適用的綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)雨水徑流進(jìn)行管理，功能上存在滯留滲透、轉(zhuǎn)移輸送、收集儲(chǔ)存、過(guò)濾凈化等多種類(lèi)型的技術(shù)措施。根據(jù)城市公園對(duì)雨水徑流處理的功能特性不同，并結(jié)合《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《指南》”）提供的技術(shù)選擇[7]，可將其綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施分為以下4 類(lèi)：1）滯留滲透系統(tǒng)，包括下沉綠地、透水鋪裝、滲透塘；2）轉(zhuǎn)移輸送系統(tǒng)，包括干式植草溝、濕式植草溝、滲管/渠；3）收集儲(chǔ)存系統(tǒng)，包括濕塘、蓄水池、雨水罐；4）過(guò)濾凈化系統(tǒng)，包括生物滯留設(shè)施、雨水濕地、植被緩沖帶。

通過(guò)上述分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)案例公園進(jìn)行分析梳理，歸納得出基于不同雨洪管理目標(biāo)的城市公園GSI 技術(shù)選擇（表3）。

3 基于不同雨洪管理目標(biāo)和GSI 類(lèi)型的城市公園數(shù)量統(tǒng)計(jì)

3.1 雨洪徑流控制

將雨洪徑流控制列為管理目標(biāo)的公園共有10 個(gè)。在該目標(biāo)下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達(dá)到了5 個(gè)、6 個(gè)、7 個(gè)，數(shù)量占比分別為50%、60%、70%，明顯高于其他GSI 措施（表4）。由此發(fā)現(xiàn)，在雨洪徑流控制目標(biāo)下，城市公園傾向于選用這3種GSI 設(shè)施。

蓄水池作為收集儲(chǔ)存型的GSI措施，由于其較佳的雨洪調(diào)蓄能力而較為普及，相比于同類(lèi)的濕塘和雨水罐，其不僅方便雨水回用，易于結(jié)合水面形成多功能的親水互動(dòng)空間，在設(shè)計(jì)層面也具有較佳的靈活性和豐富度。生物滯留設(shè)施和雨水濕地雖然歸屬為過(guò)濾凈化型的GSI措施，但其本身也是土壤、植物及微生物作用的復(fù)合型低洼地帶，在雨洪徑流控制方面依然能起到較為明顯的作用，因而也能在該目標(biāo)下得到廣泛應(yīng)用。

表2 城市公園案例搜集與篩選結(jié)果

3.2 雨水污染凈濾

將雨水污染凈濾列為管理目標(biāo)的公園共有18 個(gè)。在該目標(biāo)下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達(dá)到了10個(gè)、12 個(gè)、10 個(gè)，數(shù)量占比分別為56%、67%、56%，高于其他GSI 措施（表5）?？梢园l(fā)現(xiàn)，在雨水污染凈濾目標(biāo)下，城市公園傾向于選用這3 種GSI 設(shè)施。

蓄水池在雨水污染凈濾方面的效用相對(duì)一般，但仍然有過(guò)半數(shù)的公園采用。實(shí)際上，蓄水池由于可以與公園內(nèi)既有水體空間相結(jié)合，建造面積相對(duì)較大，在TSS（Total Suspended Solid，總懸浮固體）污染物沉降方面表現(xiàn)出一定的規(guī)模效應(yīng)。生物滯留設(shè)施和雨水濕地作為過(guò)濾凈化型的GSI 措施，在污染物去除方面性能最佳，但是使用兩者的公園數(shù)量?jī)H略微超過(guò)半數(shù)。這在很大程度上是因?yàn)槲廴疚镌谕寥郎锵到y(tǒng)中的去除機(jī)理尚未清楚，且造價(jià)較高，所以這類(lèi)設(shè)施的應(yīng)用也受到了一定限制。此外，同為過(guò)濾凈化型GSI 措施的植被緩沖帶在該目標(biāo)下的應(yīng)用更少，原因在于該設(shè)施通常被設(shè)置在河岸周邊，是一種針對(duì)面源污染的防護(hù)設(shè)施。對(duì)于缺乏濱水空間的城市公園而言，其使用需求并不明顯。

3.3 雨水資源利用

將雨水資源利用列為管理目標(biāo)的公園共有10 個(gè)。在該目標(biāo)下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用滲管/渠、蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達(dá)到了6 個(gè)、6 個(gè)、9 個(gè)、6 個(gè)，占比分別為60%、60%、90%、60%，明顯高于其他GSI 措施（表6）?？梢园l(fā)現(xiàn)，在雨水資源利用目標(biāo)下，城市公園傾向于選用這4 種GSI 設(shè)施。

其中，滲管/渠作為轉(zhuǎn)移輸送型GSI 措施，在雨水資源利用的前端收集過(guò)程中起到重要作用，其通?？梢院褪占瘍?chǔ)存型GSI 設(shè)施搭配使用，且相較于同類(lèi)的植草溝，具備水量入滲損失較少的優(yōu)勢(shì)。生物滯留設(shè)施和雨水濕地通常由于地勢(shì)低洼，具備一定的雨水收集能力，但是其底部為滲透性的表層結(jié)構(gòu)，難以?xún)?chǔ)存和后續(xù)利用雨水。但在雨水資源利用目標(biāo)下，仍有超半數(shù)的公園采取這2 種GSI 措施，主要原因：一是生物滯留設(shè)施和雨水濕地可以作為雨水收集利用后的后端處理措施；二是兩者本身也是土壤、植物及微生物作用的復(fù)合型系統(tǒng)，具備更廣泛的環(huán)境效益。

表3 基于不同雨洪管理目標(biāo)的城市公園GSI 技術(shù)選擇

表4 雨洪徑流控制目標(biāo)下采用的GSI 類(lèi)型和相應(yīng)的公園數(shù)量

表5 雨水污染凈濾目標(biāo)下采用的GSI 類(lèi)型和相應(yīng)的公園數(shù)量

3.4 雨水景觀營(yíng)造

將雨水景觀營(yíng)造列為管理目標(biāo)的公園共有12 個(gè)。在該目標(biāo)下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用滲管/渠、蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達(dá)到了7 個(gè)、8 個(gè)、10 個(gè)、6 個(gè)，數(shù)量占比分別為58%、67%、83%、50%，明顯高于其他GSI 措施（表7）?？梢园l(fā)現(xiàn)，在雨水景觀營(yíng)造目標(biāo)下，城市公園傾向于選用這4 種GSI 設(shè)施。

滲管/渠可以使雨水在轉(zhuǎn)輸過(guò)程中，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，充分表現(xiàn)出水的形態(tài)變化與水聲韻律。在雨水景觀營(yíng)造方面，轉(zhuǎn)移輸送型GSI 措施通常更具優(yōu)勢(shì)，其中滲管/渠應(yīng)用較多，植草溝使用較少。筆者認(rèn)為原因有2 個(gè)方面：一是植草溝雖然造價(jià)相對(duì)較低，但是后期需要經(jīng)常清理、除雜，維護(hù)成本較高；二是滲管/渠多由硬質(zhì)材料制成，構(gòu)造形式更為靈活，能夠充分地與雨水結(jié)合，發(fā)揮其在雨水景觀營(yíng)造方面的優(yōu)勢(shì)。

在雨水景觀營(yíng)造目標(biāo)下，仍有超半數(shù)公園采取蓄水池、生物滯留設(shè)施和雨水濕地等面狀GSI 措施。其顯然難以提供前文所述的“活水”景觀，之所以能得到廣泛使用，更多是因?yàn)槠渑c輸送設(shè)施搭配的需要以及潛在環(huán)境效益。

表6 雨水資源利用目標(biāo)下采用的GSI 類(lèi)型和相應(yīng)的公園數(shù)量

表7 雨水景觀營(yíng)造目標(biāo)下采用的GSI 類(lèi)型和相應(yīng)的公園數(shù)量

4 結(jié)論與展望

本文搜集了伯明翰鐵路公園等20 個(gè)采用了GSI 措施的城市公園案例，基于不同的雨洪管理目標(biāo)，分別統(tǒng)計(jì)了選用4 類(lèi)12 種GSI 措施的城市公園數(shù)量（圖1），并得出如下結(jié)果：1）在4 種雨洪管理目標(biāo)下，都有不少于50%的公園選用了蓄水池、生物滯留設(shè)施和雨水濕地3 種GSI 措施，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的選用偏好；2）在雨水資源利用和雨水景觀營(yíng)造2 種管理目標(biāo)下，有50%以上的公園選用了滲管/渠型GSI 措施，表現(xiàn)出了部分目標(biāo)下的選用偏好；3）由于其他GSI 設(shè)施應(yīng)用較少，未能體現(xiàn)出選用層面的傾向性。

雖然我國(guó)目前的《指南》以及國(guó)外的一些雨洪管理手冊(cè)[9～10]認(rèn)為需要根據(jù)場(chǎng)地雨洪管理目標(biāo)，因地制宜地確定GSI 技術(shù)選擇與設(shè)施平面布局。但本文研究結(jié)果表明，城市公園在不同雨洪管理目標(biāo)下的GSI措施選用差異并不明顯，都傾向于選用蓄水池、生物滯留設(shè)施和雨水濕地。顯然，這一結(jié)果有助于設(shè)計(jì)人員在項(xiàng)目初期確定城市公園GSI技術(shù)選擇的重點(diǎn)。

同時(shí)，該結(jié)果也進(jìn)一步為《指南》中強(qiáng)調(diào)城市綠地使用入滲型GSI 措施的思路提供反饋。在案例公園中，景觀設(shè)計(jì)人員存在傾向選用蓄水池、滲管/渠等硬質(zhì)設(shè)施的現(xiàn)象，原因可能在于這些設(shè)施相比于同類(lèi)型的GSI措施，具備較佳的防滲性能，方便雨水回收利用，而在雨水回收利用的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師通?？梢砸胗H水互動(dòng)裝置來(lái)增加游人體驗(yàn)。對(duì)于城市公園而言，這種雨洪管理過(guò)程所帶來(lái)的趣味性和科普價(jià)值可能更為重要。

由于以往的GSI 概念基本上在各國(guó)城市化進(jìn)程中后期才開(kāi)始出現(xiàn)，導(dǎo)致目前涉及完整雨洪管理設(shè)計(jì)的城市公園的數(shù)量仍然有限。研究受限于案例數(shù)量和質(zhì)量的影響，所得結(jié)論仍需進(jìn)一步考慮和完善。希望后期的城市公園在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)城市控規(guī)、專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃及詳細(xì)規(guī)劃的控制目標(biāo)，并結(jié)合場(chǎng)地特征以及GSI 措施的功能性、經(jīng)濟(jì)性、適用性、景觀效果等因素綜合考慮，從而使城市公園在發(fā)揮休閑游憩、環(huán)境美化功能的同時(shí)，具備更多應(yīng)對(duì)城市雨洪管理方面的能力。