海绵城市理念的园林设计思考

海绵城市理念的园林设计思考

摘要:海绵城市属于全新的城市雨洪管理理念,可有效缓解城市的积水问题与热岛效应。文中围绕海绵城市的设计理念展开论述,从控制目标、雨水系统构建、园林景观要素设计几个层面探讨了园林设计中海绵城市理念的渗透方式,并给出了相关的建议。

关键词:园林设计;海绵城市理念;技术措施

0引言

为了解决城市面源污染、城市内涝、水资源短缺等问题,“海绵城市”理念应运而生,通过科学规划与管理,挖掘出城市道路、建筑、水系、绿地在雨水调控上的潜能[1]。在海绵城市的建设上,需要从低影响开发理论着手,根据各地情况来打造特色化的城市雨洪管理系统。从LID角度来看,海绵城市就是要求在城市开发过程中,应用源头削减、中途传输以及末端调蓄的方式,改变以往的快排方式,利用滞、渗、净、蓄、排等途径,提升对于径流雨水的净化、调蓄以及渗透能力,达成良好的水文循环,给城市赋予“海绵”功能,打造出具有恢复力、弹性的城市生态系统。在园林设计中引入海绵城市理念,可有效解决热岛效应问题,提升园林环境舒适度。

1园林设计中雨水的可持续利用与管理

园林设计中海绵城市理念的应用首先涉及雨水控制问题,其内容涵盖径流污染控制、径流重量控制、雨水资源化利用、径流峰值控制等[2]。径流污染控制目标需根据年悬浮物重量去除率来设定,开发设施不同,悬浮物去除率也各有差异,常见开发设施的悬浮物控制率见表1;径流总量控制遵循《海绵城市建设技术指南》要求,将年径流总量把控在75%~85%。

2雨水系统的构建

园林属于海绵城市的重要载体,在雨水管理方面,也不能单一采用传统的管网外排方式,需与城市水体、地下管道结合,对雨水径流进行全面利用,以达到雨水控制目标,其中关注的重点包括绿色基础设施、城市雨水管渠系统、自然与人工水体、灰色基础设施等。园林雨水系统包括“汇集入渗”、“转输净化”、“滞蓄利用”、“蓄存排放”几个模块组成[3]。海绵城市理念要求采用小型化、多样化、经济化的措施来控制污染源头,其原理是利用源头控制机制来控制雨水中的污染物与径流,从而去除雨水中的油脂、磷、重金属,并且中和酸雨,是一种可持续发展技术。为了控制径流污染、径流重量,选择生物滞留设施与透水铺装,设置下沉绿地,当雨水到达地面之后,可用自然的方式渗透至绿地,下沉深度控制在100~200mm,种植耐寒、耐淹类植物,确保土壤渗透系数达到1×10-6m/s~1×10-3m/s,将土壤黏土含量控制在20%以下,粉砂含量不能低于40%。环保雨水口也是一种很好的选择,这一设备为三层同心圆筒结构,在外侧设置了土工布,再填充河沙,能够分流雨水径流,控制污染,结构包括垃圾筛、雨水篦、滤料层等,在重力因素的作用下,当雨水通过外层沙层与中层滤料时,可有效去除其中的污染物,对于重金属和有机物,也具有一定的吸附作用。同时,设置蓄水池,收集的雨水可用于公共用水和景观灌溉,在面积许可的情况下,可优先选择渗透塘、湿塘,确保各类景观水池具备调蓄功能,能够与内涝防治系统结合。考虑到园林绿地属于非硬化路面,雨水能够直接渗透到其中,虽然可净化杂质和悬浮物,但也会吸收一些地表污物、有害金属。对此,可设置人工促渗设施,利用调蓄池、前置塘对雨水进行初加工,最大限度减少其中的污物与有害物质[4]。对于山体绿化,还可使用水平阶、导水槽以及鱼鳞坑,从上端到下端进行拦蓄处理,减缓雨水的流速,提高雨水利用率,增加滞留面,满足逐级调蓄的要求。在特殊情况下,可用人工地形整体的方式营造出高低不平的地势,增加园林景观的地势起伏,通过该种方式,可阻滞径流、减小雨水径流峰值,还可形成自然的下沉式绿地,增加雨水的渗透量。

3园林景观要素设计

3.1竖向设计

3.1.1坡度设计

坡度会影响雨水径流的流量和流速,如果流量与径流速度过大、过快,会对地表产生强烈的冲刷作用。针对坡度的设计,需严格控制好绿地坡度,以确保雨水可更好地入渗至土壤中,在径流路径上设置障碍物,利用植物的搭配来起到缓冲作用,以此降低雨水流速,同时也能营造出良好的造景效果。对于原有的坡地,可通过改造将其改为波浪性坡地,将陡坡与缓坡合理搭配,借鉴梯田的设计原理来控制好雨水径流。坡度的设计也会影响入渗、过滤情况,对于各类生态旱溪、植草沟的设置,边坡坡度应当控制在1:3以内。

3.1.2坡向设计

根据国内外研究显示,随着降雨时间的延长,雨水径流水质的污染会逐渐减小,一般在降雨开始到降雨后的10~15分钟,污染指标浓度会发生明显变化,此后会趋于缓和。在坡向的设计上,需要重点考虑降雨量、降雨历史问题,参考历年降水数据,对于降水量较大的区域,初期径流为1~3mm前的产流,对于缺水区域,初期径流为10~15min前的降水,不同区域,水质特征具有显著差异。雨水径流的流向会影响坡向,对于径流交汇区域,可设置调蓄设施,如果场地的面积不大,可在地势低洼位置来设置雨水调蓄设施,若场地面积较大,不需要改变原有地形,可以对微地形进行整理,划分汇水分区,让雨水可以在就近的区域中储存。

3.1.3下凹式绿地

在下凹式绿地内部,雨水口的设置需稍高于绿地,园林中的道路路线长、宽度小,管道埋设需要花费大量资金,为了减少资金投入,可设置下凹式绿地,深度控制在50~300mm,下凹深度越大,蓄水能力越强。利用下凹式绿地,能够让雨水更好的汇集,解决雨水量较大情况下的排水问题。

3.1.4低洼地设计

低洼地能够蓄滞雨水,在低洼地底部,需要铺设碎石,种植植物,根据需求设置雨水调蓄设施,如雨水湿地、蓄水池、调节塘、湿塘等,以此来分散雨水的径流,通过植物与地形的搭配来打造宜人的园林景观。在雨量较大的情况下,低洼地可充当临时的蓄水池,在不下雨的时候,低洼地的景观与普通绿地景观相同。

3.2水体设计

3.2.1水体保护与修复

海绵理念的应用核心就在于对水体的管理和控制,在园林设计中,需考虑到水体保护、修复要求,最大限度保护水体,解决水生态破坏、供水水源不足、污染物超标等问题,采用科学的生态恢复手段使水体恢复到自然状态,与园林内部其他的雨水设施组成循环系统。针对园林中的生态修复,可以采用几个措施:(1)清理湖泊、河道中的藻类、淤泥,让水系可以连通;(2)打造人工湿地,还原水体生态;(3)应用低影响开发设施,提高水源利用率;(4)借助生态浮窗改善富营养化,种植沉水植物、挺水植物以及浮水植物,让水体生态可尽快恢复;(5)丰富水生植物类型,为动植物提供良好的栖息地。

3.2.2驳岸设计

在园林水体中,驳岸是一个重要组成部分,对于驳岸的设计,需要关注安全性和生态性,增强园林的景观性。对于驳岸岸线选择,可使用木桩、石笼、石块、卵石,结合地形的特点来设置前置塘与缓冲带,以吸附广场、道路径流中的污物,减少雨水对驳岸造成的冲刷,根据水体水位的特点来搭配水生植物,形成多元化的植物景观[5]。在驳岸设计上,也要突出亲水性原则,在局部设置亲水平台、木栈道、缓坡、梯步等,打造生态化的滨水空间。

3.2.3土壤改良

绿地土壤是天然的渗透设施,绿地表层土壤(0~20cm)入渗率需控制在(2.78×106~1.0×10-4)m/s。在园林设计时,需根据植物生长要求来改良土壤渗透性,调节成分配比,将粉土、砂土、有机质配比分别控制在8%~12%、85%~88%、2%~5%,为植物生长提供良好条件。

3.3植物选配

植物是园林景观中的重要元素,对于雨水径流也具有良好的净化、滞留作用,海绵城市理念指导下的植物选配,需选择耐水湿、耐盐碱、防污染、耐干旱的当地乡土植物,根据各个开发功能的构造来搭配植物。以雨水湿地为例:雨水湿地植物需选择根系强健、观赏性强、耐水湿的植物类型,将湿生植物、水生植物合理分配,组成特色化的水体植物景观群落,根据水的深浅来进行搭配。在河岸区域种植湿生植物,根据景观设置要求来搭配沉水植物、挺水植物与浮水植物。

3.4道路与停车位设计

园林主路需要具备良好的荷载压力,需选择有弹性、抗压能力强的透水铺装材料。对于次级路的选择,可使用多样化材料,如,木质铺装、砾石、瓦片、彩色透水沥青等。对于慢行道路,采用透水层面、不透水层面的拼接方式,既能增强景观效果,也可促使雨水的下渗[6]。针对无法下渗的园林道路,需设置排水沟,排水沟可拦截颗粒较大的污染物,将预处理后的雨水排入管道,实现雨水蓄存要求。还可设置下凹式绿地、植草沟,以更好地转输雨水,并将道路上的雨水排放至开发设施。在停车位的设计上,可应用透水铺装,与道路颜色、材质保持协调,铺装方式可选择植草砖,提高雨水渗蓄能力。为了避免大雨时积水,可在停车位上设置2%的横坡,将设计标高控制在停车场通道2cm左右。

4结语

我国常住人口城镇化率在2018年末达到59.58%,2020年超过60.44%,预计到2030年将达到70.99%。城镇化进程的推进容易破坏原有的水系与绿地,土地利用性质的改变会给城市水文环境造成极大负担,甚至出现地面沉降、水位下降、雨水下渗减少等情况。因此,在园林设计中,有必要参考借鉴海绵城市的设计理念,应用低影响开发设施,尽可能避免破坏原有生态环境,对雨水进行高效管理。

作者:丁文韬 高建亮 郑荣伟 单位:湖南环境生物职业技术学院 长沙格林沃德园林设计有限公司