基于海綿城市理念的城市生態公園空間設計
——以長沙市星沙生態公園概念設計為例

劉 揚，潘 登，程 霞

(國家林業和草原局中南調查規劃設計院，長沙 410014)

引言

海綿城市概念是針對當今環境問題提出的較為前沿的概念規劃設計手段。海綿城市又稱為低影響開發雨水系統，可以將生態雨水調蓄成城市的“綠色海綿”[1]，它在生態廊道建設、城市公園設計、道路以及庭院設計等綠地規劃中都得到有效的利用[2-4]。海綿城市的提出是在針對城市雨洪管理的基礎之上，通過吸收、滲透、引流、收集等形式對城市雨水徑流的回收利用，補充地下水層和城市用水需要。城市生態公園設計是一種以城市生態保護和恢復為目的的城市綠地類型[5]，綠色設計或者生態設計是指任何與生態過程相協調，并盡量使其對環境的破壞影響達到最小的設計形式[6]。

目前，在城市化進程中，工業的高速發展與經濟水平提升的同時，也付出了犧牲環境的代價。城市綠地系統被硬質水泥鋪裝分割成破碎的小空間，生物棲息地遭到嚴重破壞，生態廊道的阻斷導致生物多樣性交流困難，城市由此出現越來越嚴重的城市病，噪音、植被減少、空氣和水質的污染等成為城市建設需要解決的問題[7]，最直觀的城市問題體現為城市內澇。北京7.21暴雨事件，大量的雨水在短時間內聚集，導致城市嚴重內澇；廣州降雨徑流超過城市排水量，大量的硬化設施導致雨水滲透能力差，年年發生洪澇災害。所以城市公園的功能應是多元化的，不止要滿足城市人口的娛樂休閑需求和生物棲息地的恢復與建造，更要發揮城市公園的生態功能作用，解決城市問題，特別是在建設生態廊道、形成生態斑塊中發揮重要作用。英國設計師伊恩·倫諾克斯·麥克哈格主張城市空間設計結合自然，提出“千層餅分析法”，利用場地的生態因子進行疊加處理、價值評定、矩陣分析，強調景觀設計需順應自然肌理與固有屬性；約翰·奧姆斯比·西蒙茲認為設計不是形式、空間與形象，而是一種空間體驗[8]，認為設計不應孤立人與植物之間的關系，應將場地作為整體概念考慮。國內的生態設計理念在很早以前就已經出現，從古人提出的“天人合一、無為而治”思想到 “五位一體”的生態文明建設，遵循“雖為人作，宛自天開”的生態設計一直是國內的潮流。但較之國外成熟系統的城市空間生態設計理念與技術，國內對于如何利用城市綠地空間解決城市發展所帶來的生態問題還處在緩緩的研究與發展中。自《2012低碳城市與區域發展科技論壇》首次提出的“海綿城市”概念以來，我國依次實施了30個城市試點，建立良性水循環系統以解決城市內澇等問題。本文以長沙星沙生態公園(二期)概念性規劃為例，結合場地自身資源，借鑒國內外生態設計經驗，將當下流行的“海綿城市”理念與生態綠色設計結合，給出在城市生態公園設計過程中所能想到的問題和對策，為以后城市公園空間設計提供一些借鑒與思考。

1 國內外案列分析

1.1 康斯伯格生態社區

康斯伯格生態社區位于德國薩克森州漢諾威市，規劃面積為150 hm2，社區利用一系列生態措施實現區域能源最佳化，其中采用半自然雨水管理系統有效提高康斯伯格地下水位，依靠植物土壤過濾功能將城市雨水匯集于蓄水池中。

半自然雨水管理系采用地表明溝與地下管洪共同協作，包括泄洪管道、蓄水區域、雨水收集池、排水壕溝等技術措施。當雨洪來臨時，雨水通過地形引導流入植物明溝內，流經明溝內的雨水大部分得到滲透，延長匯入地下管道時間；同時，蓄水池內雨水經排水溝壕內植物與礫石的過濾，可再次成為再利用水，形成良好的水循環系統。[9]

1.2 金華燕尾州公園

獲得2015年WFA大獎的金華燕尾州公園位于浙江金華市，處于金華江、義烏江和武義江三江交匯處，總面積為26 hm2。在設計初期，場地破碎，良好的河灘地資源基本已被建筑開發侵蝕，為防止雨季洪水的威脅，金華市修建兩條水泥防洪堤，大大加重了公園的生態問題。

面對永絕水患與保護河灘生境之間的矛盾，俞孔堅[10]提出彈性設計策略，一是保護自然與生態修復的適應性設計：保留原有植被，將破碎地形整理為攤、塘、沼、島、林等生境，豐富植物群落設計，進而增加生物多樣性，穩定群落發展；二是以水為友的彈性設計：去掉冰冷水泥防洪堤，采用梯田式擋墻帶，不僅能緩解水流速度還能兼顧步行功能，在梯田上種植可淹沒的鄉土植被，每一塊梯田都將成為雨水收集池，過濾水體污染物最終流入河流中；三是連接城市與自然、歷史與未來的彈性橋：以當地民俗“板凳龍”為設計形象，將曲線橋主體置于200年一遇的洪水線之上，連接兩岸交通，直線橋梁連接多個公園，使游客穿梭于自然之中；四是動感流線編織的彈性體驗空間：以流線為設計紋理基地，無論是空中步道還是地面鋪裝都采用圓弧形線條，形成動感的體驗空間。

上述的兩個案例對水的處理是海綿城市理念運用于實踐中的典型案例，一個是歷史悠久的城市社區，一個是在新型理念下形成的生態公園，這其中所運用的前沿思想和解決方式值得我們進一步思考。

2 基于海綿城市理念的城市生態公園空間設計研究

2.1 生態公園基本情況

星沙生態公園位于長沙星沙，處于長沙縣中部偏西。星沙為長沙縣城區和工商業中心，面積68 km2，屬于亞熱帶季風性濕潤氣候區域，降雨充沛，年降水量達到1 358.6～1 552.5 mm。星沙生態公園以開元西路以北，特立路以南，京珠高速為東，交通便利，公園周邊環繞松雅湖濕地公園、世界之窗、月湖公園、星沙文化公園等景點，毗鄰長沙縣政府，區位優勢明顯。星沙生態公園總共分為二期，一期總占地面積104 hm2，二期總占地面積70 hm2，截至2021年都已建設完畢并投入使用。本文是以二期的原始地形為基礎，將海綿城市理念融入設計中，是重新思考城市空間與人類發展之間關系的概念性設計。

2.2 景觀現狀分析

分析原始地形圖(圖1)可知星沙生態公園景觀資源豐富，地形從南至北起伏變化大，區域分區明顯，南面為環繞的山體景觀，中心水體集中，北面地形平坦。全園中心有三個明顯的雨水匯集點，承接南北方向來水。南面山體樹種多以鄉土樹種為主，包括馬尾松、楓香、懸鈴木、泡桐、南酸棗、欒樹等；北面多以灌木為主，包括山茶、紅楓、枸骨、杜鵑、繼木、紫葉桃等。在公園的東面有京珠高速和穿越公園的500 kV高壓紅線，西面地下有鐵路穿行，土層結構薄弱。土地利用規劃圖中居民點主要位于公園西南面，為人流聚集地和景觀觀賞面分布點。

圖1 星沙生態公園二期特征分析圖

星沙生態公園雖有良好景觀資源，但也存在許多景觀劣勢。如：內部的景觀點分散，地形割嚴重，易形成孤島效應，其中中心水體分割為獨立的三塊，水體承載性低，生物的棲息地脆弱；區域內先鋒樹種種類少，生態穩定性差，物種多樣性低，生態結構單一；場地內遺留大量的搬遷屋，硬化度高，影響水體流向與滲透。

2.3 指導思想與規劃目標

通過對星沙生態公園的考察與分析，確定其主要分區和景觀面，借鑒國內外案例啟示，對設計提出以下指導思想：

1)恢復動物的棲息地，加強生物多樣性交流。對于自然的改造勢必會導致地形地貌的變化，在這期間已經安置家園的生物應得到友善處理，特別是邊緣生物的多樣性保護，棲息地的恢復與重建，讓動植物能在公園內與人友好相處。

2)強調自然群落的演替。后期的維護成本與前期的設計工程都應注重經濟性，用自然來管理自然，用自然的自我演替替代人工修理和干預。

3)整理破碎地塊。將區域內地形整理形成山體、水體、平原于一體的空間系統，尊重原地形的基礎上，讓植物自發生長。

基于對長沙星沙生態公園設計的指導思想、分區策略思路、規劃目標以及在未來所要達到的景觀效益的考慮，星沙生態公園規劃目標如下：

1)生境豐富度逐步提高。利用地形的起伏變化，打造多變的景觀空間，逐步恢復生物棲息地，進而維護區域生態穩定，平衡旅游開發與自然發展的協調性與互動性。

2)邊緣效應影響突出。異質地域之間的交錯區由于生境的特殊性，群落結構更為復雜，物種活躍，其生產力相對較高，穩定交錯區的生態環境能夠增大了物種的強度和生產力，形成正效應增長。

3)雨水生態池作為主要蓄水途徑。提供系統雨水收集系統，主要運用地形、植物、溝渠等自然設施實現對城市雨水吸水、蓄水、滲水、凈水。

4)科普教育面向全區域人群。城市生態公園不僅提供游戲休閑功能，與教育結合，形成教學基地，通過接觸大自然學習生態知識，提高成人和兒童對環境的認知。

2.4 空間分區策略

根據公園地形合理將公園按照地形地貌劃分為三大區域，即山地景觀區、水體景觀區和平原景觀區(圖2)。提出“一軸，兩廊，三中心”，一軸是指一條景觀廊道，生態公園主要景點主要處在一條軸線之上，次要節點分散其間；兩廊是指兩條景觀廊道，一條防護廊道一條生態雨水廊道；三中心是指三大區域均有一個對應的主要景觀節點，展現一條從人文到水景到綠林的景觀道路。另外，在公園的東面有京珠高速和穿越公園的500 kV高壓紅線，根據《電力設施保護條例和實施細則》 500 kV安全距離為8.5 m，東面應為生態隔離帶，且不宜設置很多的人流活動場所。場地內西面有鐵路在地下穿行，此概念設計是在去除鐵路因素下成為一個整體來設計說明。

圖2 星沙生態公園分區圖

2.4.1 山地景觀區:

利用山體因勢利導，多方式排水

山地景觀區主要由生態林和雨水花園組成。生態林中重新根據等高線梳理道路系統，在保留原來的植物資源的基礎上——現先鋒樹種以馬尾松為主的松科植物，將增加其他速生型樹種，例如：香樟、柳杉、楓香、樸樹等闊葉樹種，加快生態林的自然演替過程以達到更加穩定的生態壞境系統，而植物涵養水源和固定土壤為更多生物提供棲息地。在原有的陸地道路上增加一條林間空中高橋，體驗不同的景觀感受，在高橋上增設望遠鏡和科普圖片，提高游客對環境保護的意識。

雨水花園則分布于地形低洼處，承接來自山體中多余的水流。當出現暴雨天氣，雨水從山體向下流動時，生態林中的植物與土壤吸收一部分水量，緩解水流速度，最后停留在地形處理好的低洼雨水花園內，這時雨水花園中的植物承接并層層凈化水質，匯入地下的雨水收集池，在干旱期間重新利用。雨水收集池一旦達到預期的水量，將多余的水排除，涵養地下水層，形成一個雨水的循環利用過程，詳見圖3。

圖3 雨水收集利用圖

2.4.2 水體景觀區:

利用湖區凈水、蓄水，穩定區域生態多樣性

水體景觀區以中心湖和濕地花園為主。濕地植物是作為凈化水質的主要方式之一，濕地花園分布在中心湖的周圍，當水流最終匯入中心湖時，濕地作為生態滯留地，緩解水流速度，減少表層土質的沖刷，將地面垃圾雜質留在陸地上。借鑒梯田模式，植物層層分布，并且往下延伸至水面。中心水體原本為三處獨立洼地，阻斷了生物多樣性的交流，而現在將三塊水體整合成一個整體，增加了生物的豐富度與活動度，生物鏈增加，生態系統內部更加穩定，在水體邊緣增加石質景觀，最后一次阻擋來自濕地植物未能過濾的雜質，同時多變的景觀材料成為更多生物的棲息地。

2.4.3 平原景觀區:

利用草坪微地形滲水，豐富景觀趣味

平原景區地形平緩，以陽光草園和市民活動中心廣場為主。中心廣場是以硬質鋪裝為主，雨水滲透受到一定的困難，并且考慮到暴雨期間，瞬時雨水得不到滲透等問題。除了在材質上將硬質鋪裝換成新型透水性材料之外，還考慮微地形的設計，中心廣場可以采用傳統的以中間高，四周低的豎向設計，這樣在暴雨期間，雨水短時間得不到快速蒸發情況下，能將雨水迅速引流至向廣場周邊，排入固定的雨水收集池中。陽光草原注重的是微地形的設計，連綿起伏，再加上動物雕塑分布期間，宛如一幅牧原風光景色。草地同樣作為一個生物滯留池，其實質是將地形變成一個個下凹的洼地，在連綿雨季時，將雨水匯聚在洼地內，成為天然蓄水池。

3 結語

城市公園空間設計應對自然和人類活動做平衡處理，生態公園的建立不僅要在雨洪管理、調節氣候、保護生物上起到良好的作用，而且應該成為城市居民接觸自然、學習生態知識的場所[11]。故在長沙星沙生態公園概念設計中，將雨水滲透與科教發揮出最大的作用，用“無設計”代替“有設計”。我們也應當看到城市洪澇無法依靠某一個城市公園去解決，而是應當形成多點分布的綠地系統，才能使各處雨水合理導流與收集。目前小部分的城市公園采用老一套的設計思路，公園面積與分布密度達不到海綿城市要求標準，城市排水效果差強人意。本次概念設計正是處于這樣的契機，為之后緩解城市洪澇和城市公園生態設計提供一絲經驗。當然，在本概念設計中是將鐵路的影響降至最低，在現實情況下還需考慮鐵路隧道對土壤，以及鐵路通行對地面的震動效果等因素是否會影響到雨水花園的設置，還可進一步討論與研究。