海绵型城市绿地设计理念和路径研究

2022-09-11

1 城市绿地与海绵城市建设

城市绿地是实现“自然积存、自然渗透、自然净化”建设目标的重要“海绵体”。在海绵城市建设中, 真正体现海绵功能的低影响开发设施与绿色雨水基础设施主要落实在绿地空间, 代表性的设施有生物滞留池、生态沟渠、雨水湿地、多功能调蓄雨水设施、雨水塘、滨河缓冲带等等。

在城市建设开发用地内的源头和分散的低影响开发设施需要在绿地空间中予以落实, 同时侧重于末端控制的大型绿色雨水基础设施, 也必须结合滨河绿地、道路红线内外绿地、公园绿地甚至防护绿地等市政或城市尺度的各类绿地落实。另外, 即便是雨水调蓄池、调蓄隧道等大型灰色基础设施, 往往也与城市绿地的地下空间和地上空间的开发利用相关联。因此, 城市绿地的建设应统筹考虑绿地景观功能与海绵城市控制目标要求, 综合各类绿地的不同功能, 结合周边汇水区域整体考虑, 与城市灰色排水系统衔接, 将雨水控制利用作为绿地系统的重要功能之一。

2 海绵城市建设中各类绿地的设计要点

2.1 公园绿地

2.1.1 综合公园

综合公园具有最大规模的城市绿地, 建设面积充裕, 铺装面积占地比例小, 绿地率较高, 应作为海绵城市建设技术的集中展示区域, 在后续的建设中推广低影响控制策略, 结合自身的有利地形、河湖水系营造, 在园内设置下凹绿地、雨水花园、透水铺装、调蓄设施等, 通过“渗、滞、蓄、净、用、排”构建完善的径流控制措施, 具体如下:

结合水景营造需求, 通过设置植草沟、调蓄水塘、雨水花园等低影响开发设施实现汇水分区雨水的收集和调蓄 (图1) 。由于大多数综合公园的水景营造需求, 低影响开发除了实现雨水下渗和滞留外, 还应充分利用汇水区进行雨水收集, 通过设置植草沟将汇水区径流全部引导至调蓄水塘 (图2) , 作为水景的补充水源。这种改造方式, 与地下工程设施相比具备长期的景观效益, 并能在雨季收集大量径流, 使外来补水量降至最低, 甚至无需补水。

在水体交界处的关键位置增加人工湿地等净化设施, 保证水质长期稳定。由于由外界输入园区或由园内输出的雨水可能由于长距离的转输, 水质可能受到污染。为保证景观水体水质达标以及排向水系的水质达标, 可在水体交界处的关键位置, 比如雨水入景观水景前或入河流水系前设置湿地系统, 对雨水进行净化后再排入或排出园区, 提升外界输入与园区输出水体质量。

绿地采用下凹式绿地 (图3) , 路面广场铺装采用透水铺装 (图4) , 渗透道路广场雨水。综合公园规模较大且绿地率较高, 可以通过改变传统绿地的设计方式, 采用多功能雨水调蓄池, 消纳自身雨水径流的同时可滞留周边地块等的雨水, 使雨水的下渗和滞留达到最大化, 同时道路广场采用透水铺装可进一步提高雨水径流的控制。

2.1.2 社区公园和街头绿地

社区公园和街头绿地都是为周边居民提供休憩、交流、锻炼及进行一些小型文化娱乐活动的相对独立成片的绿地。与综合公园相比, 建设面积紧凑, 铺装地面占地比例较大。径流控制要考虑同时承接街旁绿地内部以及周边街道的地表径流, 阻断雨水直接进入市政管网, 改变传统街道的管网布局模式。

可结合绿地建设面积紧凑, 铺装地面占地比例较大的特点, 社区公园和街头绿地径流控制策略以滞留渗透为主导, 并对周边地块和道路的径流控制有所贡献。

一般地区街旁绿地采用透水铺装、下凹绿地等设施, 渗透自身雨水的同时承接周边街道地表径流 (图5) 。

2.1.3 带状公园

带状公园应依据立地条件发挥设施优势, 主要发挥滞留渗透、转输设施的优势。带状公园与前述街旁绿地的径流控制设计方式相似, 强调应用混凝土透水砖铺装、下凹式绿地、雨水花园等滞留渗透设施, 此外带状公园狭长型的布局特征适宜应用草皮沟渠、干植草沟等传输设施。在公园紧邻街道一侧沿人行道设置植草沟, 承接外侧街道径流, 每段长度不低于30米, 末端连接雨水花园, 对街道径流进行二次处理。带状街头绿地的径流控制设计拓展了城市道路雨洪管理的途径。

滨水带状公园发挥受纳调蓄及净化设施优势。适合采用湿地系统或雨水净化池、雨水调蓄池等低影响设施。滨河带状公园是利用河网水系营造绿色生态环境与城市景观的公园, 由于其特殊的立地条件, 除了提供休闲游憩价值外, 设计更多考虑如何结合河网水系发挥重要的防洪排涝功能以及水质净化功能, 以减轻暴雨时期河网水系超负荷的雨洪流量以及减少溢流污水入河量。应严格保护原生的沼泽湿地, 适当介入低密度、渗透性高的基础设施, 最大化地发挥天然湿地储蓄洪水的能力。

2.1.4 专类公园

专类公园在建设规模上与综合公园类似, 具有较高的绿地率, 且结合自身建设要求打造水景观, 因此专类公园以较完善的低影响措施为主, 结合专类需求进行整合。其中植物园应展示景观设计与径流控制设施的整合, 可将人工湿地、调蓄水塘作为水生植物展示园, 雨水花园、植草沟等适宜展示部分宿根花卉及蕨类植物, 控制雨水径流的同时传达径流控制理念。此外, 植物园选址多是小气候良好的山麓汇水区, 地形地貌较为丰富, 园区建设要尽量保留自然排水系统, 并结合乡土植被营造地域特征鲜明的植物展示区域。

2.2 生产防护绿地

在海绵城市建设中, 对于生产防护绿地不做硬性要求, 可适当结合控规要求来。

2.3 附属绿地

2.3.1 建筑与小区附属绿地

建筑与小区绿地是城市源头雨水控制利用系统的重要载体之一。宜优先利用绿地内的生物滞留设施、植草沟等小型、分散式的技术设施消纳自身径流雨水, 同时利用景观水体、多功能调蓄等大型雨水调蓄设施统筹兼顾自身及周边区域径流雨水的控制。

新建居住主绿地雨水控制利用系统设计应与居住区总体绿地布局同步进行, 通过合理的场地规划与雨水管渠规划, 使建筑屋面、道路、广场径流雨水能够就近汇入相邻绿地中进行分散控制或集中消纳。

已建小区宜结合小区有机更新、植物维护、景观提升等途径, 逐步通过雨落管断接 (图6) 、地表径流断接、管道截流等方式, 将不透水面径流雨水就近引入绿地, 实现绿地的雨水调蓄功能。

有景观水体的小区, 景观水体宜具备雨水调蓄功能, 景观水体的规模应根据降雨规律、水面蒸发量、雨水回用量等, 通过全年水量平衡分析确定。

小区停车场应设计为生态停车场, 通过设置下沉式的停车位分隔绿带等形式调蓄、净化停车场径流雨水 (图7) , 停车场铺装宜具备透水功能。

2.3.2 道路附属绿地

城市道路绿地设计应与道路排水、道路结构、电气等设计相协调, 根据雨水控制利用要求合理安排道路绿化带布局。行道树绿带宜设计为复合种植的绿带, 或与路侧绿带位置调换, 为绿地雨水设施的设计创造条件;路侧绿带宜与相邻的道路红线外侧其他绿地结合, 共同消纳道路及周边区域雨水径流。

道路横坡及道路整体竖向设计应有利于道路绿地消纳道路自身及周边区域的径流雨水。露天停车场的停车间隔带及停车场周边绿带应设置雨水调蓄设施, 停车场宜采用透水铺装。

城市道路绿地内雨水调蓄设施应采取必要的防渗措施, 防止径流雨水下渗对道路路面及路基的强度和稳定性造成破坏。

规划作为超标雨水径流行泄通道的城市道路, 宜利用两侧绿化带的生态沟渠、雨水塘等转输、调蓄设施, 辅助道路作为超标雨水径流的行泄通道, 其断面及竖向设计应满足相应的设计要求, 并与区域整体内涝防治系统相衔接。

2.4 其他绿地

城市道路防护绿地宜结合空间条件和区域排水防涝目标需求, 设置各种雨水调蓄设施, 合理处理其与周围城市用地和道路的高程关系, 以便于消纳城市用地和相邻道路的雨水径流。

城市卫生隔离带、城市高压走廊绿带及城市组团隔离带等城市防护绿地, 应根据空间条件设置大型的雨水调蓄、下渗等设施, 并利用地形设置雨水传输设施, 最大限度的消纳自身及相邻区域雨水径流。

城市防护绿地内的雨水控制利用设施规模满足消纳自身雨水径流外, 还应根据空间条件承担相邻区域的雨水径流, 其规模的确定应基于相邻区域用地下垫面的性质、面积等条件。

当城市中存在山体、坡地等落差较大的绿地时, 宜在山脚处设置拦洪沟, 结合地形起伏设置雨水拦蓄设施, 护坡和水土保持措施, 防止雨水径流大面积的汇集下泄, 并宜在立体绿化周围设置缓冲地带。

宜结合城市防护绿地的带状分布特征, 将其作为超标径流雨水的行泄通道, 并与上下游超标雨水径流排放系统及城市河道合理衔接。

3 海绵型绿地的详细设计要点

海绵型绿地的设计一般分为场地评估, 初步设计和详细设计三个阶段, 现将不同阶段的详细设计要点总结如下:

3.1 场地评估阶段

场地评估阶段主要是评估场地的土壤、坡度、地下水位等自然特性, 应重点考虑以下三方面的海绵城市建设内容:

3.1.1 明确需求与外边界条件

明确场地在总规、控制性详细规划中的用地性质、控制性详细规划给出的控制指标、土地出让条件、规划设计条件及相关管理规定;确定低影响开发雨水系统设计中需要重点考虑的问题, 场地进行低影响开发雨水系统设计时面临的限制和制约因素, 场地内部基础设施的情况以及场地外部河流水系、绿地广场、道路和排水设施等相关信息。

3.1.2 场地调查

重点调查土壤类型、土壤层深度、密度、粒度分布、阳离子交换容量 (Cation exchange capacity, CEC) 、p H、土壤的营养物含量、土壤初始渗透能力、饱和渗透能力、基岩深度、地下水位和地下水水质等要素。

3.1.3 保护水敏感区域

根据控制性详细规划及相关规划, 识别场地中的蓝线和绿线范围, 明确场地中需要被保护或者修复的区域。

3.2 初步设计阶段

初步设计阶段主要是根据场地特征和海绵城市建设的目标, 结合场地内建筑、道路、绿地和水系的布局, 选择低影响开发设施类型, 并初步选定设施的位置, 具体包含以下两个方面内容:

3.2.1 分析场地的竖向条件

对场地的竖向进行分析, 明确汇水通道和低洼地区, 对于局部竖向不利于低影响开发雨水系统设计和低影响开发设施布局的, 提出竖向调整建议。

3.2.2 初步选择低影响开发设施的类型

根据场地内建筑、道路、绿地和水系的分布情况, 初步选择低影响开发设施类型, 并利用将不透水地面分割断开的办法, 布局低影响开发设施。

3.3 详细设计阶段

详细设计阶段主要是对各类设施进行布局, 划分汇水区, 并进行规模结算校核, 并且对各类设施的类型、布局和规模进行优化组合, 具体包含以下五个方面内容:

3.3.1 划定排水分区

根据场地竖向, 对场地内拟布局的低影响开发设施的收水范围进行划定和测量。

3.3.2 确定各低影响开发设施的规模

根据多年平均径流总量控制率的要求, 结合可利用的空间, 计算各低影响开发设施的规模和径流控制量。

3.3.3 核算场地内多年平均径流总量控制指标

对各单项设施的控制量进行加和, 计算场地内多年平均径流总量, 并核算是否达到要求。对于不能达到要求的, 调整设施类型、布局和规模, 直至多年平均径流总量控制率满足要求为止。

3.3.4 设施优化组合

对选择的低影响开发设施方案进行技术经济比较, 综合考虑经济和环境等要求, 对场地内的低影响开发设施进行优化组合。

3.3.5 最终设计

将低影响开发雨水系统设计与传统雨水设施有效融合, 并进行设施的安全性检查。

注:新建项目应遵循以上三个阶段进行设计。对于改建项目, 宜在现有绿地广场内布局低影响开发设施, 并重点考虑经济性和可实施性。相关设计和计算参考新建地区的设计程序。

4 结语

海绵城市建设是一个全方位的系统工程, 涉及到城市建设的方方面面, 同时又是一个较新的理念, 因此应制定更为详细、更为具体的工程建设指引, 并不断反馈与跟踪, 纠正现有的建设设计误区, 以及在不断与地方建设实践相结合中, 提出更合理和更具指导性的意见, 确保海绵型绿地建设与城市发展需求相协调。

今后, 在各地园林绿地建设过程中应落实海绵城市建设要求, 充分发挥绿地吸纳、蓄渗、净化和缓释周边用地及自身雨水径流的作用, 使绿地真正成为海绵城市的重要组成部分, 并与城市排水等其他系统有机结合, 共同缓解城市洪涝灾害、削减径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境, 为建设海绵城市和生态城市提供重要保障。

摘要：城市绿地是海绵城市建设中最重要的“海绵体”, 应重点考虑低影响开发设施在绿地中的设计。本文通过对不同类型绿地的设计理念、路径的研究, 提出海绵型绿地设计的一般程序和要点, 为今后的海绵型绿地的建设提出指导意见和进一步研究的方向。

关键词：海绵城市,绿地设计,研究总结