基于低影響開發的海綿城市景觀化途徑*

劉　頌　陳長虹

同濟大學建筑與城市規劃學院　上?！?00092

基于低影響開發的海綿城市景觀化途徑*

劉頌陳長虹

同濟大學建筑與城市規劃學院上海200092

摘要：作為一種改變傳統城市建設模式的生態化、景觀化的雨水管理方法，海綿城市建設正在全國范圍內推廣。低影響開發的理念和景觀方法是海綿城市建設的核心。文中首先闡述實施海綿城市轉變的重要意義，然后分析海綿城市建設的關鍵點，最后從微觀、中觀、宏觀3個層面著重提出海綿城市的景觀規劃設計內容和方法途徑。

關鍵詞：海綿城市，低影響開發(LID)，城市雨洪管理，景觀設施，景觀化途徑

水資源匱乏、結構性缺水、季節性內澇是目前我國許多城市面臨的災難性問題。為此，住建部發布了《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》[1](以下簡稱《技術指南》)，并在遷安等16個城市進行海綿城市建設試點。

海綿城市是一種形象的比喻，其核心是低影響開發(low impact development，簡稱LID)。低影響開發是一種生態化、景觀化的雨水管理方法，傾向于在場地內利用軟性工程技術，通過植物的特性就地處理和管理降水。因此，低影響開發的景觀技術方法成為海綿城市建設的核心環節。景觀化的海綿城市不僅是解決城市雨洪安全和水資源循環利用問題的途徑，而且成為人與自然環境相融合的橋梁。

1 海綿城市與低影響開發

一般情況下，自然界的雨水達到地面時，經過截留、滲透、洼地蓄水、地表徑流等過程，最終匯入河道溝渠。其中，滲透和地面徑流是雨洪管理的主要研究對象，而地表覆蓋(植被和土地利用)、土壤組成和質地、地表坡度是影響滲透和地表徑流的主要因子。在傳統城市開發中，地面整理、高度硬質化和植物減少導致雨水徑流系數劇增。一般情況下，林地的雨量徑流系數約為0.1～0.2，農田的雨量徑流系數為0.5～0.6，城市的雨量徑流系數為0.9～1.0[2]。

低影響開發就是要通過景觀方法緩解雨水徑流，凈化污染的雨水。其目的在于，通過從源頭控制雨水徑流，使用下滲、過濾、存儲和緩釋等技術維持場地在開發前的水文特征不變，包括雨水徑流總量、峰值流量、峰現時間等。自然地貌往往按照綠地考慮。一般情況下，綠地的年徑流總量外排率為15%～20%(相當于年雨量徑流系數0.15～0.20)[3]，大大降低了硬質化城市的雨水徑流系數和總量。

海綿城市(sponge city)指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。通過低影響開發的景觀建設，海綿城市可以發揮城市綠地、道路、水系等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效緩解城市內澇、削減城市徑流污染負荷、節約水資源、保護和改善城市生態環境[3-4]。

2 海綿城市是城市建設理念和方式的重大轉變

“海綿城市”的提出體現了城市開發方式和基礎設施建設管理等一系列轉變，通過對城市雨洪管理方式的提升，進一步加強對城市生態環境的保護。

2.1 城市建設模式和思路的轉變

處于工業文明時代的現代城市采用超越自然、改造自然的城市建設模式，對土地進行高強度開發，從而改變了原有土地的生態環境。粗放式的城市建設方式和高度硬質化的地面導致地表徑流大幅增加，既威脅城市水文安全，又造成水資源的浪費，造成嚴重的城市問題和生態危機。

海綿城市的本質是改變傳統城市建設理念，實現城鎮化與資源環境的協調發展[4]。海綿城市遵從順應自然、與自然和諧共處的低影響開發模式，充分尊重原有水生態環境，城市建成后保持地表徑流量不變，從而實現人與自然以及土地利用、水環境、水循環的和諧共處。

2.2 剛性設施到彈性城市的轉變

海綿城市的建設強調優先利用綠色、生態化的“彈性”或“柔性”設施，并注重與傳統的“剛性”設施進行有效銜接。城市的“彈性”是指城市能夠應對相應特定的多重威脅并從中恢復并將其對公共安全健康和經濟的影響降至最低的能力。通過“剛柔相濟”，可以建立和完善城市的“海綿體”，強化對城市徑流雨水的排放控制與管理，從而實現緩解城市內澇、削減徑流污染負荷、提高雨水資源化水平、降低暴雨內澇控制成本、改善城市景觀等多重目標，最終為城市構建起可持續、健康的水循環系統[5]。

2.3 雨水排放到雨水循環利用的轉變

城市排水方式從雨污合流到雨污分流是一種進步，但是在本質上沒有考慮到水資源的循環利用，認為雨水排得越多越快越順暢就越好。

海綿城市體現出“回歸自然的水文循環”，將雨水視為重要的水資源，將雨水的滲透、滯留、集蓄、凈化、循環使用和排水緊密結合起來，統籌考慮內澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和生態修復等多個目標。

2.4 獨立系統到綜合利用的轉變

現代城市規劃設計過程將環境分為不同要素，在解決河流、濕地、公園、道路、停車場、建筑、排水設施等問題時將各個要素視為相互獨立，分別加以解決，因此各專業法規和規范以及技術標準之間不僅缺乏平衡和協調，而且有的地方相互沖突。

水是所有環境問題和規劃的中心環節。通過海綿城市的雨水管理規劃可以將各種土地規劃、水環境規劃、生態規劃銜接起來，尋找相互補充的系統將其組成一個可持續的體系。綜合性的水管理系統可以統籌河流湖泊、濕地、地下水、農業灌溉、城市供水、雨水的景觀治理和洪水徑流等多方面內容。

3 海綿城市景觀建設的關鍵

3.1 從源頭控制到全程控制

低影響開發理念的提出最初是強調從源頭控制徑流，通過源頭控制方法增加河流的平時流量，降低高峰流量，消除下游的洪澇，最終使整個流域恢復到近似于未開發前的狀態。發達國家往往人口較少、土地開發強度較低、綠化率較高，在場地源頭有充足空間來消納場地開發后徑流的增量。而我國大多數城市土地開發強度普遍較大，面臨的城市內澇、徑流污染、水資源短缺、用地緊張等問題比較突出，僅在場地采用分散式源頭削減措施難以實現開發前后徑流總量和峰值流量等維持基本不變。所以在城市開發建設過程中不僅應重視暴雨水的源頭控制，還需要采取中途轉輸和末端調蓄等多種手段對雨水進行全程控制，實現城市良性水文循環。在低影響開發雨水系統中，源頭控制包括雨水花園、綠色屋頂等相對小型、分散的源頭；中途轉輸以緩釋慢排為基本特征，運用植草溝、滲透溝、滲透渠等收集、輸送和排放徑流雨水，在運輸過程中植物對雨水具有一定的凈化作用；末端調蓄需要建設濕塘、雨水濕地、多功能調蓄設施等相對大型、集中的末端雨水匯集、調節和儲蓄基礎設施，以實現對高重現期暴雨的控制。

3.2 從小范圍降雨到瞬間大暴雨綜合管理

低影響開發的應用主要針對較小的降雨事件而非偶然的大暴雨事件，強調的是雨水的緩釋慢排。面對突如其來的大暴雨，低影響開發的景觀設施容量有限，必須與城市雨水管渠系統、超標雨水徑流排放系統相結合，形成從小范圍降雨到瞬間大暴雨的多形式雨水利用和管理。

城市雨水管渠系統主要控制1～10年重現期的降雨，主要通過管渠、泵站、調蓄池等傳統灰色雨水基礎設施實現，也可結合低影響開發雨水系統工程設施來提升其排水能力。超標雨水徑流排放系統主要針對高于管渠系統設計重現期的暴雨排放，包括自然水體、地表行泄通道和大型多功能調蓄設施等。因此，3個系統之間如何通過規劃設計銜接相互配合，將是海綿城市建設的重點。

3.3 綠地的生態與美化功能相結合

低影響開發技術強調利用自然土壤和綠地的滲透功能來減少地面徑流。但是在我國，城市本身現狀綠地較少，公園綠地承擔著城市居民主要的日常游憩功能，因此在強調綠地功能復合的同時應該保障綠地的游憩功能不受影響，在景觀設計和建設時將低影響開發的工程設施與周邊景觀環境相結合，達到美化與生態的和諧統一。

3.4 技術難點和政策導向

目前對低影響開發的技術還需要進行探索。對長三角綠色住區雨水利用的調查發現，雨水磷污染偏高、雨水回收量不足、水處理效果差、經濟效益太低等問題突出。因此，對于現有建筑及居住區、市政管網的改造，需要根據實際情況判斷是否適合建設低影響開發的雨水設施，考慮對于地下車庫、地下設施的影響等綜合因素。

海綿城市建設不僅需要各個專業的相互配合，還要考慮現行各種技術規范與海綿城市目標的銜接。目前，住建部出臺的《技術指南》僅僅只是倡導并非強制性的規范。海綿城市的推行除需要其他相關的雨水規范標準支持外，還需要政策和法規等強制性手段的支持。近期新編的《城鎮內澇防治技術規范》和《城市雨水調蓄工程技術規范》以及修編的《城市排水工程規劃規范》和《綠色建筑評價標準》等，已在一定程度上納入了海綿城市相關目標和指標要求。但是如何系統整合和協調各項規范標準，使其能更加清晰、全面、實用，仍需要進行不斷研究和完善[6]。

4 海綿城市的景觀化途徑

海綿城市的景觀建設從微觀著手，采取各種技術方法有效循環利用雨水資源；中觀尺度上控制不透水地表面積，重視綠地的滲透功能；宏觀上注重河流、湖泊、濕地等自然水體的保護與修復，與城市規劃頂層設計相銜接；層層推進，由點及面，由局部到整體，由具體實施到上層規劃，共同實現對雨水徑流的控制與雨水循環利用。

4.1 微觀層面——低影響開發技術應用

傳統城市地面通常以硬質為主，有的城市建設中要求“城市不見土”，盡可能硬化地面。與傳統直接排放的雨水管理方式不同，海綿城市針對雨水的滲透、儲存、調節、轉輸、凈化各個階段分別進行控制利用，形成一種生態化、可持續、循環利用的雨水管理方式(圖1)。

圖1　海綿城市低影響開發雨水系統典型流程

與之相配合的，海綿城市中的大部分工程設施，如雨水花園、下沉式綠地、植被淺溝、雨水塘和雨水濕地、嵌草磚、滲濾樹池等，都依托園林景觀進行建設[7]，不僅具有雨水滲透、儲存、凈化等功能，還具有景觀美化、生態教育等功能?！都夹g指南》提供了透水鋪裝、綠色屋頂、下沉式綠地、雨水花園(生物滯留設施)等17類低影響開發設施[1]，美國《城市地區低影響開發(LID)設計手冊》提供了從一般性工程實施到生態的景觀雨水設施等21種設施[8]。

根據雨水的流動序列，可以分為源頭控制、中途轉輸、末端調蓄3個階段，每個階段根據不同類型用地的功能、用地構成、土地利用布局和水文地質等特點，可以選用不同的低影響開發景觀設施(表1)。

表1　各階段的雨水控制及LID景觀設施

4.2 中觀層面——載體優化

把雨水排放系統與風景園林物質空間規劃設計相結合，可以使暴雨徑流從建筑、社區、道路、公共綠地，經過各個層次的雨水保持、滯留、滲透和再利用，再排泄到城市排水管線中，以達到最佳利用效率[9]。在海綿城市構建載體過程中，采用的技術不一定是最領先的，而是對適用技術的有機整合，強調生態和技術的融合。

我國有很多地區早已采取不同方式對雨水進行回收利用，常見的有景觀生態處理方式和設備處理方式等。景觀生態處理方式主要利用場地的地形，將雨水通過管道排放在已有或人工設置的濕地區域，經過植物的生態凈化處理再排放至景觀水系中。這種方式生態自然，景觀效果好，但是受到植物面積和水處理周期長的限制，一般在高檔住宅項目和公園、高速路等市政項目中采用。而通過精密過濾設備處理收集雨水的方式適用范圍相對較廣，是目前使用較多的方式，在長三角地區采用雨水回收利用的居住區大多采用此方式，但是在實際應用中存在許多問題：一是水質易惡化。許多居民將洗衣機放置在陽臺上，直接將洗衣污水排入雨水落水管中，進而流進雨水收集裝置。洗衣污水中含磷量偏高，通過過濾裝置無法去除，這種水進入景觀補水系統中會造成水景中水質富營養，容易滋生藍藻，造成水質惡化。二是受季節降水以及植物生長需水量的影響，設計時按照規范值計算綠化用水量容易造成前幾年收集回用的雨水不夠用而后幾年用不到的結果，造成雨水利用經濟效益下降。三是目前利用雨水回收利用可節省的費用與工程造價沒有明顯優勢，投資收益太低，影響雨水利用設施的普及[10]。

4.2.1 綠色屋頂成為補給地下水和收蓄雨水的生產者

建筑屋頂雨水徑流是雨水徑流生成、轉移以及污染的重要場所。因此首先應控制源頭，對建筑屋頂、墻面、雨水管分別應用綠色屋頂、垂直綠化、雨水桶等雨水管理景觀設施收集滯留雨水；其次是對雨水流經路徑進行管理，匯集的雨水結合雨水花園、雨水滲透池、雨水樹池、雨水濕井、透水鋪裝等雨水景觀設施，通過綠色植物、土壤、砂石等實現對建筑雨水的最后管理。滲透設施應該至少應距離建筑3 m，以避免引起土壤收縮和膨脹，影響建筑基礎。

4.2.2 綠色道路有利于雨水滲透和促進雨水管理

通常道路的路面采用不透水材料，是雨水徑流生成、雨水污染物生成的主要場地。出于對路基的保護，傳統道路路面與綠地之間采用側石隔絕，雨水徑流沿側石流向雨水口，未經過處理的雨水徑直排向市政管網。初期的城市暴雨水流的污染物要高于未處理的污水。針對道路雨水污染問題，可以利用植物控制退化或去除污染物，緩解土壤、水和空氣的污染：1)合理化、最大化應用透水性鋪裝景觀設施材料。人行道可以采用透水磚鋪裝，車行道采用透水混凝土、透水瀝青等，園林化道路可以采用鵝卵石、碎石鋪裝等，停車場可采用植草磚等。2)將側石開口或者不需要側石，利用各種道路綠地(分車綠帶、行道樹綠帶、路側綠帶、交通島綠地、停車場綠地等)設計應用各種雨水管理景觀設施，如下沉式綠地、雨水種植池、雨水花園等。3)在道路兩側綠地設計植草溝，用來承接傳輸至路面的地表徑流。但是對于城市高密度開發建設區域，因其現狀已經設置過多不透水地面，并且沿道路已經形成了高強度的地下管網設施，則不適合采用植草溝方式。植草溝不適宜布置在徑流污染嚴重的地方，如加油站、汽車站等，以避免污染物質對地下水的影響。

低影響開發方法和景觀工程設施比較適宜在城市支路、林蔭路、景觀性道路、綠道等對生態、景觀要求比較高的道路形式上使用。在交通流量大的地方，側石是作為分隔人行道和車行道的安全要素，取消側石不利于行人和行車安全。車行道上鋪設透水混凝土、透水瀝青，需要采用真空吸塵器保持路面干凈，減少地面污染，建造和維護成本都高于現有材料。交通主干路上汽車尾氣排放、重金屬污染嚴重，雨水未經過凈化處理直接排放到綠地里可能會超過植物凈化能力，從而影響植物正常生長。

4.3 宏觀層面——規劃控制

4.3.1 保護和修復自然水環境

過去城市建設對于建設用地的極大需求促成了一系列填湖平山等破壞城市自然地形地貌行為的出現。海綿城市則需要通過科學合理劃定城市的“藍線”“綠線”“生態紅線”等開發邊界，保護河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態敏感區，使其不受城市開發活動的影響，維持城市開發前的自然水文特征，實現雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化，提高水生態系統的自然修復能力，維護城市良好的生態功能。其次，對于已經受到破壞的自然水體，應通過綜合運用物理、生物和生態等手段逐步修復，使受到破壞的水體、濕地等水文循環特征和生態功能逐步得以恢復和修復。再者，城市內部要維護一定比例的生態空間，留有足夠的林地、草地、湖泊、濕地并且控制不透水地面的面積，減少對水環境的破壞。另外，根據城市排水防澇的實際需求，適當開挖河湖溝渠、擴充水域，增加綠地林地，以促進雨水的調蓄、滲透和凈化。

4.3.2 多層次的構建體系

海綿城市規劃需要審視城市的自然環境，根據水文條件、土壤滲透性、地形坡度等自然條件整合城市用地布局，確定城市分水嶺和集水區。LID采用的“分水嶺法”是將集水區作為一個規劃單位的全面的暴雨水管理系統，而不是基于政治或行政管理的邊界，將發展過程中的經濟、生態科學和社會動態整合到分水嶺的背景下。研究表明，一個集水區不透水面積達到10%時，河流生態系統呈現退化跡象，其覆蓋達到30%時就伴隨著嚴重的不可逆轉的退化[8]。

低影響開發雨水系統規劃必須從區域規劃入手，結合城市總體規劃，與城市水系規劃、綠地系統規劃、道路與交通規劃、環境規劃和綜合防災等相關專項規劃相銜接，要結合我國現行的規劃體系，海綿城市建設通過規劃的頂層設計和與相關規劃的銜接，針對河湖水系、綠地等各自特點，將低影響開發設施的量化要求納入專項規劃，明確各地塊的控制目標及控制措施，構建從上至下多層次的建設體系(表2)。

4.3.3 規劃重點

在風景園林學科實踐中，城市總體規劃、城市水系規劃、城市綠地系統規劃等是海綿城市景觀規劃建設的重點。

城市總體規劃中確定海綿城市開發的理念和要求，以場地的水文特征為基礎進行土地的適應性分析。通過洪澇安全格局分析識別出水文敏感區域，劃定非建設用地，將適宜雨水下滲和收集的低洼地、土壤滲透性好的區域規劃為開放空間，用于建設公園、廣場、綠地等。

表2　海綿城市建設與現行規劃體系的銜接

注：根據《城鄉規劃法》《城市規劃編制辦法》《城市規劃強制性內容暫行規定》《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》等梳理。

城市水系和濕地是城市生態環境的重要組成部分，是城市徑流雨水自然排放的重要通道、受納體及調蓄空間。濕塘、雨水濕地等低影響開發末端調蓄設施也是城市水系的重要組成部分。城市水系規劃應做好“藍線”控制，保持城市水系結構完整，維護城市水系結構的完整性，優化城市河湖水系布局；盡可能采取生態駁岸，優化水域、岸線、濱水區及周邊綠地布局，明確低影響開發控制指標。

城市綠地是建設海綿城市、構建低影響開發雨水系統的重要場地，是雨水收集、滲透、滯留、調蓄、傳輸、凈化的中間環節。城市綠地系統專項規劃首先合理確定城市綠地系統低影響開發設施的規模和布局，統籌水生態敏感區、生態空間和綠地空間布局；其次根據不同類型的綠地提出低影響開發控制目標和指標以及適用的低影響開發設施類型；再次對園林植物進行篩選，選擇耐鹽、耐淹、耐污等能力較強的鄉土植物。

城市綠地中公園綠地是城市最重要的公共空間，是城市建成環境中最大的綠色生態系統，是城市最重要的綠色基礎設施。在保障公園休閑游憩功能的前提下，可將公園景觀設計與雨水管理功能結合。一般城市綜合公園內部都會有大面積的景觀水體，利用現有湖面溪流可以設計大型景觀滲透水池、雨水濕地等，沿公園道路設計植草溝、下沉式綠地等，在公園邊緣區設計應用雨水種植溝、雨水過濾帶、雨水種植池、透水性鋪裝等雨水景觀設施；在條件允許情況下，公園雨水管理可以與城市其他公共綠地雨水管理組成系統，獲取城市綠地最大的雨水管理效能[11]。

5 結語

“景觀賦予城市應對氣候、地理及歷史的變化而不斷進化的功能。”[12]海綿城市理念的推廣和實現與城市景觀環境建設密切相關。景觀規劃設計師們突破原來在城市中建造公園的形式，現在盡可能讓城市具備多滲透性，收集雨水，讓雨水成為可持續的寶貴資源。通過綠色屋頂來降低城市的熱島效應，通過生態景觀系統來凈化雨水，通過綠色道路將自然引入城市各個角落，從而使整個城市在自然環境中生長。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.住房城鄉建設部關于印發《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》的通知.[EB/OL].[2015-07-19].http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjcsjs/201411/t20141102_219465.html.

[2]威廉·M·馬什.景觀規劃的環境學途徑[M].朱強，黃麗玲，俞孔堅，譯.北京：建筑工業出版社，2006.

[3]住房城鄉建設部.海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建[Z].2014.

[4]仇保興.聚焦海綿城市建設：海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望[J].中國勘察設計，2015(7)：28-41.

[5]海綿城市：讓城市回歸自然[N].中國建設報，2014-11-03.

[6]王文亮，李俊奇，王二松，等.海綿城市建設要點簡析[J].建設科技，2015(1)：19-21.

[7]劉家琳.基于雨洪管理的節約型園林綠地設計研究[D].北京：北京林業大學，2013.

[8]UACDC.Low impact development:a design manual for urban areas[M].Fayetteville,AR:University of Arkansas Press,2010.

[9]劉頌，章亭亭.西方國家可持續雨水系統設計的技術進展及啟示[J].中國園林，2010(8)：44-48.

[10]楊靖.長三角地區綠色住區適宜技術集成研究與應用[M].南京：東南大學出版社，2013.

[11]張善峰，宋紹杭，王劍云.低影響開發：城市雨水問題解決的景觀學方法[J].華中建筑，2012(5)：83-88.

[12]巴爾莫里.景觀宣言[M].董瑞霞，譯.北京：電子工業出版社，2013.

Landscape Approaches to Sponge City Based on Low Impact Development

Liu SongChen Changhong

(College of Architecture and Urban Planning, Tongji University, Shanghai, 200092, China)

Abstract:The Sponge City is an ecologically-oriented and landscape based stormwater management approach different from traditional city development model, which has gradually been promoted nationwide. Low Impact Development (LID) and landscape approach are the core of developing the Sponge City. The paper expounded firstly the significance of shifting from traditional urban development to the sponge city, then analyzed the keys to construct a sponge city, and finally came up with the landscape planning and design as well as the approach for Sponge City at micro-, mid-and macro-dimension.

Key words:Sponge City, Low Impact Development (LID), urban stormwater management, landscape facility, landscape approach

收稿日期：2015-08-19

*基金項目：同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司重點項目研發基金“高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室自主與開放課題(2015KY06)”

作者簡介：劉頌，博士，教授，博士生導師，研究方向為景觀規劃設計和技術方法、城鄉綠地系統規劃，E-mail：liusong5@tongji.edu.cn 通信作者：陳長虹，在讀博士，研究方向為景觀規劃設計和技術方法及城鄉綠地系統規劃，E-mail:chench426@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.02.003