自然力驅動的景觀化海綿城市水系統構建

劉 爽

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

海綿城市理念的提出為傳統的景觀設計提供了一個全新的、系統化的設計維度，也提供了一系列新的設計語言和造景元素。“海綿”即是以景觀為載體的水生態基礎設施[1]。景觀綠化是海綿城市建設的重要載體，同時也是其重要的外在表現形式。鑒于對之前海綿城市建設項目中經驗及教訓的總結，以及建設效果及后期管養中存在的問題，在新的項目設計中，設計團隊決定利用景觀設計方法，融合海綿城市建設與水相關系統構建的理念及思路，進行統籌考慮及系統設計。

本文以上海市臨港滬城環路海綿城市建設示范段的設計及建設實踐為依托，闡釋在該項目中的設計理念及應用實踐。該項目在改造過程中，重點將海綿城市建設理念與景觀設計思路在宏觀、理念層面進行融合，構成元素與設計語言進行融合，協同構建一個自然力驅動的海綿城市建設水環境、水生態、水景觀的融合系統。

1 項目背景

1.1 基本情況

滬城環路位于上海市臨港滴水湖西側，示范段在滬城環路上海海事大學四號門與古棕路之間，如圖1所示，在臨港海綿城市建設規劃中的第6匯分區內。項目全長約650 m,景觀設計面積約為7 hm2。本文主要介紹改造范圍內的道路南側和北側各50 m寬綠化帶內的建設情況。

圖1 項目主入口

1.2 現狀條件

如圖2所示，滬城環路南側綠化帶全部為綠地，滬城環路北側綠地內有一段為帶狀水體，與中間河道連通，另一段為獨立水體。

圖2 項目紅線范圍改造前衛星圖

1.3 南側綠化帶現狀分析及改造思路

在原有現狀條件的基礎上，保留現狀較好的綠化條件，利用現狀地形坡度組織場地排水，將道路雨水引入綠地進行消納凈化處理。

1.4 北側綠化帶現狀分析及改造思路

利用現狀場地高差，調整優化現有岸線形式，保留利用背景林帶、豐富綠化種植，構建水環境、水生態系統保障水質條件。

2 目標策略

目標與策略如圖3所示。

圖3 目標與策略示意圖

2.1 滿足海綿城市建設指標要求

根據《臨港海綿城市建設試點區三年計劃項目管控指標（2016—2018）》，該項目海綿城市建設主要任務及指標要求如下：

主要在源頭消減徑流和污染產生；海綿化改造的主要指標為年徑流總量控制率80%（對應的設計降雨量為32.96 mm）；年徑流污染控制率55%；5 a一遇不積水，100 a一遇不內澇。

2.2 景觀效果提升

對場地的空間結構進行優化，對交通系統進行梳理，對功能設施布局進行完善，對視覺觀賞路線點位以及種植設計進行系統化提升。

2.3 示范展示效果

通過太陽能、風能等新能源的利用，并通過重力、生物等進行生態凈化，構建系統化的水環境、水生態保障系統。并以此來體現展示、科普教育等示范效果。

3 水環境、水生態系統構建方案

相關系統構建主要涉及重力驅動的雨水消納凈化系統、太陽能驅動的水體循環系統、風能驅動的富氧曝氣系統、人力提水凈化互動展示系統、生物能驅動的水體凈化保質系統。

3.1 重力驅動的雨水消納凈化系統

（1）道路南側雨水消納凈化系統

南側將道路上原有的平篦雨水口改成立篦雨水口。中分帶與機動車道上的雨水通過道路坡度進入立篦雨水口連接的蓋板溝，然后匯入南側下凹式綠地內。并在雨水進入綠地前端設置火山巖濾料基質，通過吸附、沉降等作用有效去除初期雨水中的污染物質，控制外源污染。下凹式綠地為傳輸型植草溝與雨水花園的結合體，具有傳輸、消納、滯蓄、下滲、凈化等功能，并設置溢流口提供安全溢流通道。

（2）道路北側雨水消納及凈化系統

一方面針對內源污染，對現狀水體進行底泥清淤處理，移除水體底部污泥,以削減累積在底部的氮、磷、有機物等污染物質。從而增加河道水體容量和降低內源污染,改善水體水質。另一方面針對外源污染，北側道路雨水首先經過環保雨水口進行初期雨水處理，然后經由管道排至水體邊的雨水滯留池進行第二級的消納凈化處理，最后下滲和溢流雨水進入水體，如圖4所示。

圖4 道路北側雨水消納凈化系統建設效果實景

（3）六角亭雨水收集利用系統

六角亭雨水收集系統主要由六角亭、息壤、生物滯留帶組成。

如圖5所示，六角亭自身有雨水收集作用，頂面的雨水通過雨落管進入到種植壇內，種植壇內放有息壤，能在下雨時像海綿一樣大量吸水，在平時慢慢釋放其中的水份確保植物的生長。溢流的雨水通過集水溝排入就近的生物滯留帶內。

圖5 六角亭雨水收集利用系統示意圖

息壤遇到降雨時能夠就地或者就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水；雨停后將蓄存的水釋放到周邊土壤，補充土壤水分，供給植被生長。

3.2 太陽能驅動的水體循環系統

太陽能水循環系統位于六角亭休閑廣場。太陽能六角亭為整個水循環系統提供能源保障。

六角亭上鋪設了18塊異形組件太陽能板蓄電,使用156×156單晶電池片為河道里的循環泵提供能量。河道自西高東低水位高差0.55 m，將河道水抽入高處出水口，再通過石籠種植池、跌水汀步、綠島等設施對河道里的水進行層層過濾與凈化。

3.3 風能驅動的富氧曝氣系統

通過景觀化處理的陣列小風車，給河道曝氣裝置供電。通過增加水中含氧量，防止水質腐臭，同時也豐富場地的視覺及聽覺體驗。

小風車通過風能發電至控制器，控制器可以將風機的交流電整流成直流電，對蓄電池進行智能充電。逆變器可以將蓄電池中的直流電逆變成交流電供交流負載使用。在蓄電池有電的情況下，啟動曝氣系統自動充氧。

風能裝置景觀建設效果實景如圖6所示。

圖6 風能裝置景觀建設效果實景

3.4 人力提水凈化互動展示系統

提水凈化互動展示系統位于阿基米德休閑廣場。為參觀者提供一個互動體驗的活動區，讓人直接參與感受濕地過濾凈化的過程。

如圖7所示。通過人力手動將河道的水提到人工濕地，人工濕地內構建高密度的沉水植物，并輔以少量水生植物和軟體動物，保障該區域水體透明度和景觀效果，最后過濾完的水再返回河道，形成一個模擬凈化的循環系統。

圖7 人力提水凈化互動展示系統示意圖

3.5 生物能驅動的水體凈化保質系統

（1）底棲凈水生態系統構建

向水體引入滴水湖地區本土底棲生物，包括底棲螺類和底棲貝類，并通過人工監測確保其形成優勢種，并形成自我繁衍的能力。

（2）水下草坪復合生態系統構建

選取的沉水植物為多年生密齒苦草低矮種，秋冬季節不死亡不脫落，管理簡單，維護成本低。同時沉水植被能夠提供底棲動物和魚類的棲息場所，對夏季水體中的蚊蟲滋生有抑制作用。

水下草坪復合生態系統構建效果實景如圖8所示。

圖8 水下草坪復合生態系統構建效果實景

4 建設效益

本工程是臨港海綿城市試點區路網骨架海綿化建設工程的重要組成部分，通過對道路雨水徑流進行合理規劃，徑流系數由0.69降低為0.54，海綿城市年徑流總量控制率達到85%（調蓄量2260 m3），年徑流污染控制率達到55%，同時海綿設施可起到對雨水的削峰、延鋒作用，提高道路排水能力。

海綿城市理念的踐行及海綿設施的建設可以產生多重的環境效益、經濟效益、生態效益及社會效益。項目建設減少了排入管網及河道水系的污染物，減輕了管網的運行壓力及河道排澇壓力，降低了城市內澇的幾率，提升了生物多樣性，豐富了周邊居民的游憩空間，提升了人民獲得感。

如圖9所示。本工程的實施，對改善試點區的水生態、水安全和水環境現狀、減弱城市熱島效應具有促進作用，并助力了臨港生態文明建設。

圖9 跌水汀步生態風貌建設效果

5 結 語

本案例將系統化的建設思路很好地融入到海綿城市建設實踐中。統籌考慮了海綿功能、景觀需求、示范功能及互動體驗等內容，進行系統化統籌設計。在滿足海綿城市建設指標的同時，達到了多項綜合性效益的提升，并為后期運營中建設效果的長期保持提供了系統化的保障。