低影響場地規劃理論與方法

摘要：低影響場地規劃是一種融合了低影響開發相關理念的場地規劃模式，是低影響開發戰略實施的重要路徑。其主要思想是強調從源頭上控制場地開發對場地內水文環境的影響，通過各種場地規劃工具和控制措施，模擬場地開發前自然水文環境，并通過生態的方法來濾除地表徑流污染。本文明確了低影響場地規劃的概念，比較了其與傳統場地規劃理論與方法的差異，并詳細闡述了低影響場地規劃中的指導思想和相關技術措施。

關鍵詞：低影響開發；場地規劃；水循環；不透水面

1.引言

在城市建設過程中，以“建立快速有效的場地排水系統”為目的，以“雨水管網”加“終端處理”為主要特征的傳統場地規劃模式，使得原本以植被為主的自然景觀逐漸被眾多人工建筑所取代，導致城市中不透水層面積的不斷擴大，水文生態環境遭到嚴重破壞。這種城市化模式，自20世紀70年代以來，就受到了很多西方學者的批判。比如，Booth Reinelt（1993）就認為傳統的城市化過程，使得流域內的自然環境發生了深刻的變化，這些變化不僅包括流域內不透水面積的增加、流域植被的清除（vegetation clearing）、土壤的板結（soil compaction）、輸水方式（water conveyance）的轉變、濱水廊道的改變，以及伴生開發過程中污染物的輸入。這些變化深刻地影響了地表徑流和下游地表排水體系。自20世紀80年代，西方發達國家在實踐中逐步形成了“低影響開發”（Low Impact Development）相關規劃設計理論與方法。美國馬里蘭州喬治王子郡環境資源部最初把低影響開發視為“一種創新的雨洪管理方法”，通過“設計創造水文功能景觀（hydrologically functional landscape），來模擬場地自然水文環境（hydrologic regime）”，“綜合利用場地水文功能設計（hydrologically functional site design）和污染物防治措施（pollution prevention measures）來補償土地開發對水文和水質的影響”，是“在城市規劃與設計過程中，從單個地塊到整個流域，全過程導入場地生態和環境”。美國低影響開發研究中心（Low Impact Development Center）把低影響開發視為“一種新的土地利用規劃和工程設計方法，其目標是維持城市和流域開發前場地的水文環境”。低影響場地規劃（Low Impact development site planning）是低影響開發戰略實施的重要路徑，其主要思想是通過各種場地規劃工具和控制措施，模擬場地開發前自然水文環境，并通過生態的方法來濾除地表徑流污染（non-point source pollution or diffuse source pollution）[1]。

2.低影響場地規劃的指導思想

低影響場地規劃的指導思想是把水文作為一個場地規劃的基本要素，在場地規劃過程中通過各種分散的、小型的、多樣的和本地化的非工程設施的應用，減少開發場地的不透水面積，控制場地開發對自然水循環的影響。具體包括一下五個方面：

①把水文作為場地規劃的綜合框架

傳統的場地規劃強調建立快速有效的場地排水系統，不考慮場地的自然水循環。在低影響場地規劃中，把自然水循環納入場地規劃過程中，通過使用各種規劃工具和控制方法去保護場地中的水文功能，模擬場地開發前的水文環境，而不是快速高效地進行場地排水。

②運用微觀控制思想（microsubsheds）

低影響場地規劃強調從微觀視角處理雨洪，對地段場地內的雨水進行分散控制。

③在源頭進行雨水控制

傳統的場地規劃，強調通過排水管網，對雨洪進行終端式處理。而低影響場地規劃，強調從源頭進行雨洪控制。這些措施包括運用功能性自然景觀的滲透、過濾、截留，以及對污染物的處理功能。

④應用非工程設施

傳統場地設計重視使用工程性措施，而低影響開發則基于水文生態學，采用非工程性的模擬場地自然水循環的生態基礎設施。 低影響場地規劃中，使用非工程設施可降低特有工程材料的使用（如鋼鐵和混凝土等）。通過使用諸如原生植物、土壤和礫石這些系統可以提供更多機會模仿自然的水文功能，并且增加審美價值。“自然”的特點也可能增加業主的認可并愿意接受和維護這些系統。同時這些非工程設施系統還提供了一大技術優勢：一個或更多的系統的失敗不會損害場地控制戰略的整體完整性[4]。

⑤創造一個多功能的景觀和基礎設施

低影響場地規劃提供了一個創新的城市雨水管理替代方法，統一而完整的把雨水控制體系融入到多功能景觀特征中，在此過程中從源頭對徑流進行微觀管理和控制。低影響場地規劃能夠使開發場地內的景觀和基礎設施（屋頂、街道、停車場、人行道、綠地）都具有延遲（detention）、保持（retention）、過濾和循環利用徑流的功能[6]。通過對場地自然排水方式的調研分析，可以規劃出水流匯集的主要區域，合理布設人工排水系統。同時，有助于防止因建設人工排水系統而損害自然場地。場地中現存的天然排水方式應盡可能地通過植被緩沖區保護起來，避免因場地建設增加地表徑流。

最終形成一個綜合的具有自然水文功能的場地規劃，保持了開發前的水文狀況，進一步提高了場地的審美價值，并通過增加額外的特色景觀提供了游憩資源。

3.低影響場地規劃與傳統場地規劃的區別

傳統場地規劃為了使場地的使用能夠達到最佳狀態，使用極為高效的雨水徑流輸送系統，它能快速的把徑流輸送到管道系統尾端的終端處理設備。道路、水溝、排水洼地等都經過精心設計以迅速的處置徑流。傳統的場地規劃缺乏天然功能，由于不透水面面積的增加，造成水文（流量、頻率、排放速度）大幅度變化，自然儲存功能的丟失和徑流輸送時間的降低，進而破壞了自然水循環系統。與此相反，低影響場地規劃通過非工程設施的利用創造性的把場地開發前的水文功能融入到場地規劃中，從而對水系的穩定性、棲息地的結構、基流、水質等產生了積極作用，有效的保護了場地內的自然生態環境[2]。

傳統場地規劃中的雨洪管理需要一個非常高效的場地排水系統，雖然它提供了優質的場地排水，大大改變了自然水文機制并且提高了污染物的運輸能力，但是這種方法非但沒有解決場地內的水質問題而且大大提高了場地外的洪水發生頻率，并且由于洪峰流量和洪峰發生頻率的改變對下游水體造成嚴重影響。而低影響場地開發技術從微觀視角，通過采用分布式的生態基礎設施，有效的控制了場地內暴雨事件的發生，維護了場地的自然水文環境，也減小了下游受納水體的污染負荷。

4.低影響場地規劃技術措施

4.1 減少對場地擾動的技術措施

場地開發過程中涉及到植被清理的問題時，應盡量減少對現有場地土地覆蓋的破壞。開發的區域應設在對干擾不敏感或水文功能上價值較低的地區（例如，開發貧瘠的粘性土比開發森林砂性土對水文的影響更小），至少，開發區域應放在敏感區（如溪流、漫灘、濕地和斜坡）外的緩沖區[3]。

使用場地特征識別（Site Fingerprinting）（最小干擾技術）可以進一步降低對場地的擾動，從而最大限度地減少水文影響。場地特征識別包括能夠鑒別出最小的適宜區域和在場地上明確地勾畫出場地的干擾限制區域。最小干擾技術減少對土地覆蓋的影響包括以下內容：

①降低高滲透性土壤的鋪裝和壓實；

②盡量減少建筑用地的使用規模及物料儲存區面積，并在項目建設階段把儲備物資放在開發的范圍內；

③合理進行建筑布局以避免移動現有的樹木；

④通過減少鋪裝面的總面積縮小不透水面積；

⑤勾畫和標記最小的場地干擾區以盡可能減少土壤壓實，以及控制建筑設備暫時儲存在這些區域；

⑥盡可能斷開不透水面以增加滲透機會，減少徑流流量；

⑦維護現有地形特征以促進分散的排水流動路徑。

4.2 控制場地內不透水面技術方法

4.2.1 最小化總不滲透區

在開發范圍確定之后或同時進行，就可以制定交通模式、道路設計和初步布局。整個交通的網絡（道路、人行道、車道和停車區）是場地不透水區的最大來源，如圖4所示。這些不透水面積的變化改變了徑流補給值和場地水文（圖1）。由公路和停車場鋪裝面組成的不透水面是低影響場地規劃過程中的重要組成部分。減少不透水區徑流總量的方法介紹如下。

（1）改變道路布局

交通或道路布局對場地規劃中的總不透水面和水文環境有非常重要的影響。圖2說明，在不同的道路布局選項中鋪面或不透水面的總長度有顯著的變化，選擇一種合理的道路布局可以降低26%的不透水面積。

（2）縮小道路斷面

減少道路斷面寬度是一個可以用來減少場地不透水面的替代辦法。圖3顯示了一個典型的一般住宅街道斷面和一個典型的農村住宅街道斷面。兩個斷面右邊的寬度是18米。主要居住區鋪裝斷面的寬度為12米寬，其中斷面包括路緣石和排水溝。通過在農村居民點路段使用農村道路斷面，路面寬度可以減少到9至12米，它表示鋪面寬度可以減少33%。農村道路斷面中消除了混凝土路緣石和排水溝，并且使用了路邊植被洼地，這樣使建設成本大大降低。

（4）減少路旁停車

減少道路一側停車，甚至完全消除路邊停車，能夠減少路面和由此產生的場地總不透水區面積的25%-30%。

（5）車道

車道是場地中另一個能夠被規劃以減少總不透水面積的元素，可以使用下面一些方法，其中包括：

①盡可能使用共享車道，尤其是在敏感地區；

②限制行車道寬度為3米（適用于單車道和共享車道）；

③車道和停車場使用透水鋪面材料如透水磚或碎石等，以增加徑流的滲透和運輸時間。

4.2.2減少直接相連的不透水區

當不透水區域無法減小的時候，還可以通過分散不透水區等微處理措施減少對水文的影響，這些措施包括如下：

①分散屋頂排水和引導水流流向植物種植區；

②引導來自鋪裝面（比如車道）的水流進入固定的植物生長區；

③分散來自大面積鋪裝面的水流流向；

④仔細確定不透水面以便使徑流從自然生態系統、植被緩沖區、自然資源領域或土壤滲透區流過。

4.3改善場地內徑流路徑

匯水時間（Time of Concentration，簡稱TC），連同場地中的水文條件，決定了雨水排放頻率的峰值。場地和基礎設施將影響到匯水時間，其中包括輸送距離（流動路徑）、地面邊坡、表面粗糙度以及溝渠的形狀和模式等。

通過管理場地開發中的徑流和輸送系統把影響和控制TC的技術納入到低影響場地規劃中：

（1）增加地面徑流。低影響開發場地內應該最大限度延長地面水流的距離，并盡量減少開發后對匯水時間的干擾。這種做法將增加徑流的輸送時間，從而也增加了匯水時間。因此，排水洪峰率也會降低。區域中被分級為自然排水方式的徑流流動速度應該盡可能低，以避免水土流失。徑流可以通過沿自然排水緩沖區的高地突起安裝片流轉換器（Level spreaders）減緩速度，或在緩沖區高地一側創建一個平坦的面寬約9米的草地用于分散徑流，這草地可以被納入到緩沖區本身。

（2）增加和延長徑流路徑。地表徑流路徑的增加同時也增加了入滲和輸送時間。低影響場地規劃的目標之一是提供盡可能多的經陸路或坡面的徑流，以增加用于屋頂和車道水流到達開發洼地排水系統的時間。要做到這一點，設計人員在確定去捕捉徑流到達草地之前可以直接將屋頂和車道徑流引入生物滯留設施、滲透溝、干井或者水箱。、

（3）改善場地斜坡道路布局。在陡峭的坡地區興建道路不必要地增加了對場地土壤的干擾。良好的道路布局，通過道路等級設計和遵循沿山脊線運行，避免把道路放置在陡峭的斜坡上（見圖4）。如果場地內的道路使用傳統的道路設計規范，那么陡峭的場地坡度往往需要增加填挖量。如果納入到初始的細分布局過程中，坡度能夠成為開發的有力條件。

替代道路布局選項使用道路規劃，基于山脊線和場地內現有的排水模式指定街道盡端式的長度和一側分支的數量：

①對于有山脊的丘陵地區使用多個短分支盡端式道路；

②對于地勢平坦的地區使用流暢的格網模式，但是有時需要打斷格網以避開自然排水路徑和其他自然資源保護區。

圖5闡述了平坦場地內的低影響開發場地分級技術。對于住宅開發，低影響開發技術應該被應用于建筑地層外的場地區域。建筑地層是該建筑周長3米左右范圍內的部分用4%的排水坡度。場地內的土壤壓實應該最大限度地避免對土壤入滲能力的影響。

（4）最大限度地使用開放系統

只要有可能，低影響場地規劃應該使用更多的開放式排水系統，以代替傳統雨水排放系統。為了減輕洪水問題，并減少對傳統雨水排水系統的需求，植被或草地等開放方式排水系統應該作為輸送場地和道路內地表徑流的主要手段被提供。

5.結語

場地規劃是城市規劃建設的重要一環，隨著生態可持續思想的深入，傳統的以形態功能為導向的場地規劃模式，逐步轉向生態導向的場地規劃。低影響場地規劃，從水文學和水文生態學視角，探索場地規劃的新模式，深化了場地設計的生態思想，對指導城市建設具有重要理論與現實意義。

References （參考文獻）

[1]Schueler， T.The Importance of Imperviousness[J].Watershed Protection Techniques， 1994， 1（3）：100-111.

[2]Arnold， Jr.， Chester L. C.James Gibbons.Impervious Surface Coverage： The Emergence of A Key Environmental Indicator[J].Journal of the American Society of Planners， 1996（Spring）： 243-258.

[3]Barnes， Kent B. John M.Morgan III Martin C.Roberge.Impervious Surfaces and the Quality of Natural and Built Environments[R].2000：1-28.

[4] Prince George’s County， Department of Environmental Resources U.S.Environmental Protection Agency.Low-Impact Development Design Strategies： An Integrated Design Approach[R].Largo， MD.， 1999.