海綿城市理念的園林設計思考

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海綿城市理念的園林設計思考

摘要:海綿城市屬于全新的城市雨洪管理理念,可有效緩解城市的積水問題與熱島效應。文中圍繞海綿城市的設計理念展開論述,從控制目標、雨水系統構建、園林景觀要素設計幾個層面探討了園林設計中海綿城市理念的滲透方式,并給出了相關的建議。

關鍵詞:園林設計;海綿城市理念;技術措施

0引言

為了解決城市面源污染、城市內澇、水資源短缺等問題,“海綿城市”理念應運而生,通過科學規劃與管理,挖掘出城市道路、建筑、水系、綠地在雨水調控上的潛能[1]。在海綿城市的建設上,需要從低影響開發理論著手,根據各地情況來打造特色化的城市雨洪管理系統。從LID角度來看,海綿城市就是要求在城市開發過程中,應用源頭削減、中途傳輸以及末端調蓄的方式,改變以往的快排方式,利用滯、滲、凈、蓄、排等途徑,提升對于徑流雨水的凈化、調蓄以及滲透能力,達成良好的水文循環,給城市賦予“海綿”功能,打造出具有恢復力、彈性的城市生態系統。在園林設計中引入海綿城市理念,可有效解決熱島效應問題,提升園林環境舒適度。

1園林設計中雨水的可持續利用與管理

園林設計中海綿城市理念的應用首先涉及雨水控制問題,其內容涵蓋徑流污染控制、徑流重量控制、雨水資源化利用、徑流峰值控制等[2]。徑流污染控制目標需根據年懸浮物重量去除率來設定,開發設施不同,懸浮物去除率也各有差異,常見開發設施的懸浮物控制率見表1;徑流總量控制遵循《海綿城市建設技術指南》要求,將年徑流總量把控在75%~85%。

2雨水系統的構建

園林屬于海綿城市的重要載體,在雨水管理方面,也不能單一采用傳統的管網外排方式,需與城市水體、地下管道結合,對雨水徑流進行全面利用,以達到雨水控制目標,其中關注的重點包括綠色基礎設施、城市雨水管渠系統、自然與人工水體、灰色基礎設施等。園林雨水系統包括“匯集入滲”、“轉輸凈化”、“滯蓄利用”、“蓄存排放”幾個模塊組成[3]。海綿城市理念要求采用小型化、多樣化、經濟化的措施來控制污染源頭,其原理是利用源頭控制機制來控制雨水中的污染物與徑流,從而去除雨水中的油脂、磷、重金屬,并且中和酸雨,是一種可持續發展技術。為了控制徑流污染、徑流重量,選擇生物滯留設施與透水鋪裝,設置下沉綠地,當雨水到達地面之后,可用自然的方式滲透至綠地,下沉深度控制在100~200mm,種植耐寒、耐淹類植物,確保土壤滲透系數達到1×10-6m/s~1×10-3m/s,將土壤黏土含量控制在20%以下,粉砂含量不能低于40%。環保雨水口也是一種很好的選擇,這一設備為三層同心圓筒結構,在外側設置了土工布,再填充河沙,能夠分流雨水徑流,控制污染,結構包括垃圾篩、雨水篦、濾料層等,在重力因素的作用下,當雨水通過外層沙層與中層濾料時,可有效去除其中的污染物,對于重金屬和有機物,也具有一定的吸附作用。同時,設置蓄水池,收集的雨水可用于公共用水和景觀灌溉,在面積許可的情況下,可優先選擇滲透塘、濕塘,確保各類景觀水池具備調蓄功能,能夠與內澇防治系統結合??紤]到園林綠地屬于非硬化路面,雨水能夠直接滲透到其中,雖然可凈化雜質和懸浮物,但也會吸收一些地表污物、有害金屬。對此,可設置人工促滲設施,利用調蓄池、前置塘對雨水進行初加工,最大限度減少其中的污物與有害物質[4]。對于山體綠化,還可使用水平階、導水槽以及魚鱗坑,從上端到下端進行攔蓄處理,減緩雨水的流速,提高雨水利用率,增加滯留面,滿足逐級調蓄的要求。在特殊情況下,可用人工地形整體的方式營造出高低不平的地勢,增加園林景觀的地勢起伏,通過該種方式,可阻滯徑流、減小雨水徑流峰值,還可形成自然的下沉式綠地,增加雨水的滲透量。

3園林景觀要素設計

3.1豎向設計

3.1.1坡度設計

坡度會影響雨水徑流的流量和流速,如果流量與徑流速度過大、過快,會對地表產生強烈的沖刷作用。針對坡度的設計,需嚴格控制好綠地坡度,以確保雨水可更好地入滲至土壤中,在徑流路徑上設置障礙物,利用植物的搭配來起到緩沖作用,以此降低雨水流速,同時也能營造出良好的造景效果。對于原有的坡地,可通過改造將其改為波浪性坡地,將陡坡與緩坡合理搭配,借鑒梯田的設計原理來控制好雨水徑流。坡度的設計也會影響入滲、過濾情況,對于各類生態旱溪、植草溝的設置,邊坡坡度應當控制在1:3以內。

3.1.2坡向設計

根據國內外研究顯示,隨著降雨時間的延長,雨水徑流水質的污染會逐漸減小,一般在降雨開始到降雨后的10~15分鐘,污染指標濃度會發生明顯變化,此后會趨于緩和。在坡向的設計上,需要重點考慮降雨量、降雨歷史問題,參考歷年降水數據,對于降水量較大的區域,初期徑流為1~3mm前的產流,對于缺水區域,初期徑流為10~15min前的降水,不同區域,水質特征具有顯著差異。雨水徑流的流向會影響坡向,對于徑流交匯區域,可設置調蓄設施,如果場地的面積不大,可在地勢低洼位置來設置雨水調蓄設施,若場地面積較大,不需要改變原有地形,可以對微地形進行整理,劃分匯水分區,讓雨水可以在就近的區域中儲存。

3.1.3下凹式綠地

在下凹式綠地內部,雨水口的設置需稍高于綠地,園林中的道路路線長、寬度小,管道埋設需要花費大量資金,為了減少資金投入,可設置下凹式綠地,深度控制在50~300mm,下凹深度越大,蓄水能力越強。利用下凹式綠地,能夠讓雨水更好的匯集,解決雨水量較大情況下的排水問題。

3.1.4低洼地設計

低洼地能夠蓄滯雨水,在低洼地底部,需要鋪設碎石,種植植物,根據需求設置雨水調蓄設施,如雨水濕地、蓄水池、調節塘、濕塘等,以此來分散雨水的徑流,通過植物與地形的搭配來打造宜人的園林景觀。在雨量較大的情況下,低洼地可充當臨時的蓄水池,在不下雨的時候,低洼地的景觀與普通綠地景觀相同。

3.2水體設計

3.2.1水體保護與修復

海綿理念的應用核心就在于對水體的管理和控制,在園林設計中,需考慮到水體保護、修復要求,最大限度保護水體,解決水生態破壞、供水水源不足、污染物超標等問題,采用科學的生態恢復手段使水體恢復到自然狀態,與園林內部其他的雨水設施組成循環系統。針對園林中的生態修復,可以采用幾個措施:(1)清理湖泊、河道中的藻類、淤泥,讓水系可以連通;(2)打造人工濕地,還原水體生態;(3)應用低影響開發設施,提高水源利用率;(4)借助生態浮窗改善富營養化,種植沉水植物、挺水植物以及浮水植物,讓水體生態可盡快恢復;(5)豐富水生植物類型,為動植物提供良好的棲息地。

3.2.2駁岸設計

在園林水體中,駁岸是一個重要組成部分,對于駁岸的設計,需要關注安全性和生態性,增強園林的景觀性。對于駁岸岸線選擇,可使用木樁、石籠、石塊、卵石,結合地形的特點來設置前置塘與緩沖帶,以吸附廣場、道路徑流中的污物,減少雨水對駁岸造成的沖刷,根據水體水位的特點來搭配水生植物,形成多元化的植物景觀[5]。在駁岸設計上,也要突出親水性原則,在局部設置親水平臺、木棧道、緩坡、梯步等,打造生態化的濱水空間。

3.2.3土壤改良

綠地土壤是天然的滲透設施,綠地表層土壤(0~20cm)入滲率需控制在(2.78×106~1.0×10-4)m/s。在園林設計時,需根據植物生長要求來改良土壤滲透性,調節成分配比,將粉土、砂土、有機質配比分別控制在8%~12%、85%~88%、2%~5%,為植物生長提供良好條件。

3.3植物選配

植物是園林景觀中的重要元素,對于雨水徑流也具有良好的凈化、滯留作用,海綿城市理念指導下的植物選配,需選擇耐水濕、耐鹽堿、防污染、耐干旱的當地鄉土植物,根據各個開發功能的構造來搭配植物。以雨水濕地為例:雨水濕地植物需選擇根系強健、觀賞性強、耐水濕的植物類型,將濕生植物、水生植物合理分配,組成特色化的水體植物景觀群落,根據水的深淺來進行搭配。在河岸區域種植濕生植物,根據景觀設置要求來搭配沉水植物、挺水植物與浮水植物。

3.4道路與停車位設計

園林主路需要具備良好的荷載壓力,需選擇有彈性、抗壓能力強的透水鋪裝材料。對于次級路的選擇,可使用多樣化材料,如,木質鋪裝、礫石、瓦片、彩色透水瀝青等。對于慢行道路,采用透水層面、不透水層面的拼接方式,既能增強景觀效果,也可促使雨水的下滲[6]。針對無法下滲的園林道路,需設置排水溝,排水溝可攔截顆粒較大的污染物,將預處理后的雨水排入管道,實現雨水蓄存要求。還可設置下凹式綠地、植草溝,以更好地轉輸雨水,并將道路上的雨水排放至開發設施。在停車位的設計上,可應用透水鋪裝,與道路顏色、材質保持協調,鋪裝方式可選擇植草磚,提高雨水滲蓄能力。為了避免大雨時積水,可在停車位上設置2%的橫坡,將設計標高控制在停車場通道2cm左右。

4結語

我國常住人口城鎮化率在2018年末達到59.58%,2020年超過60.44%,預計到2030年將達到70.99%。城鎮化進程的推進容易破壞原有的水系與綠地,土地利用性質的改變會給城市水文環境造成極大負擔,甚至出現地面沉降、水位下降、雨水下滲減少等情況。因此,在園林設計中,有必要參考借鑒海綿城市的設計理念,應用低影響開發設施,盡可能避免破壞原有生態環境,對雨水進行高效管理。

作者:丁文韜 高建亮 鄭榮偉 單位:湖南環境生物職業技術學院 長沙格林沃德園林設計有限公司

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