基于海綿城市理念的亭子設計研究

齊筠倩 李青青

摘要：本文針對國內大多數城市面臨的內澇等雨水資源問題，探索改造城市公共設施使雨水得到凈化及再利用的新方法，以海綿城市理念為指導，對現代城市公共景觀設施進行優化，分析我國傳統的亭子在造型或功能上還可以改善的空間，把在亭子上增加綠植種植作為創新點應用在設計實踐中。通過設計實踐，將城市公共設施設計與雨洪管理相結合，改造設計出一種新式亭子，使其在保留傳統亭子的功能的同時，在維護城市生態環境的可持續發展等方面發揮出積極意義，也為今后嘗試更多符合生態設計原則的城市公共設施設計實踐提供思考的方向。

關鍵詞：海綿城市;雨水收集;亭子設計;城市公共設施

中圖分類號：TU984.1 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2020）23-0-02

為了解決我國一直存在的城市水資源短缺、水生態破壞等問題，近年來，關于海綿城市的理論研究與實踐逐漸多了起來，自國家2014年設立海綿城市建設試點城市以來，海綿城市理論吸引了相關領域人員的廣泛關注與討論，越來越多的城市也開始了這項工程。

1 海綿城市概念與我國城市公共設施設計現狀

隨著我國近年城市化發展進程的加快，城市建設開發強度高、硬質鋪裝多，導致城市下墊面過度硬化。同時由于我國降雨時空分布不均，南方多北方少、夏天多冬天少，夏季暴雨時間集中，我國城市雨洪管理依舊以管道排放為主要方式，管理體系較為落后且設施建設不完善，城市內澇成了我國很多城市的新型城市病。加上片面注重經濟發展的社會風氣，忽視了生態環境，導致水環境被污染。早先的城市規劃設計師對于雨水資源利用的意識也較為薄弱，雨水資源沒有得到有效利用，造成了水資源浪費。上述種種給城市帶來了水資源匱乏、水環境污染、水生態惡化等一系列的問題，在此背景下，國家提出了海綿城市的概念[1]。

海綿城市是一種新型的城市雨洪管理策略和方法，“海綿”一詞包含水分和力學這雙重特征，水分特征是指海綿對于雨水的吸收、保持、釋放，力學特征則是指海綿的回彈以及恢復能力[2]。海綿城市的實施，將融合自然途徑和人工措施，最大限度地實現雨水在城市區域內的積存、滲透、凈化[3]。海綿城市的深層內涵包括以下兩點。第一，在面對自然災害時，城市擁有“彈性”特性。指城市能夠靈活應對和適應各種旱澇災害，能夠自我調節，具有自然積存、自然滲透、自然凈化的功能，且在災害過后保持自身結構不變。第二，可以通過低影響開發設施實現雨洪控制。通過對雨水的滯留滲透、儲蓄凈化、疏導再利用等低影響開發措施，實現城市的良性水文循環[4]。海綿城市是對中國城市水系統的綜合治理，是對城市人居環境的重構，它的提出與相關工程的實施，能極大地緩解我國由于極端天氣、城市化發展迅速而引起的城市水澇災害，也可以給我國城市公共設施設計提供新的設計思路。

城市公共設施是放置于公共場所中，給大眾使用的設備或器具，公共設施是搭建人與環境和諧關系的橋梁。隨著城市化的進程加快發展，我國對于城市公共設施設計的要求也應逐漸提高。目前我國的城市公共設施設計大多只注重在功能造價上是否實用經濟，外觀上是否美觀，將城市公共設施設計與雨洪管理相結合的理念和方法還沒有得到普及。當下海綿城市理念也多應用于城市綠地、道路設計等，亭子作為組成城市環境景觀的基本元素，也需要在一定程度上承擔緩解雨洪的責任，城市公共設施與雨洪管理的融合對于城市的生態效益和經濟效益都有長遠影響。

2 基于海綿城市理念的亭子的創新設計分析

亭子是中國傳統建筑之一，在我國各地區運用廣泛，多建于園林、佛寺等。在現代城市中，亭子多是蓋在路旁或花園里供人休息、避雨、乘涼用的建筑物，在城市中可以與其他景觀小品相結合，營造出多樣的環境氛圍。現有技術中，大多數亭子都只有遮陽避雨、提供休息地的功能，而通過對傳統亭子形態的改造，還可以使亭子在為人們提供避雨場所的同時增加收集雨水的功能。可以通過設置集雨瓣、雨水灌流管、增加綠植槽等方式將收集的雨水轉化為綠化用水及地下水源補給，實現綜合利用雨水資源。

2.1 “蓄、滯”——亭子的集雨功能設計

低影響開發系統主要通過“滲，滯，蓄，凈，用，排”六項基本措施實現海綿城市的建設[5]。“蓄”即雨水的儲存，目的在于調節雨水時間空間分布，降低徑流流量，在降雨時存儲一定量的雨水，經處理后以備城市不時之需。“滯”指滯留雨水，可以降低雨水匯集速度，控制流量峰值，減少排水壓力。

在該新型亭子的改造設計中，可以將傳統亭子的頂部造型進行改變，將其設計為4個內部向下凹陷的勺狀集雨瓣，使其在遮擋雨水的時候同時收集雨水，在集雨瓣外端連接鋼絲繩。降雨時，通過頂部定滑輪調節鋼絲繩將集雨瓣展開，將其保持在水平位置，使集雨瓣能夠收集到最大量的雨水。雨水可暫時儲存在集雨瓣中，以待使用。

在設計前，設計人員首先應對該地區的雨量進行分析，考察地區雨水是否充沛，是否能夠進行雨水收集，應根據測量數據結果確定集雨瓣的大小及集雨容量。收集的雨水來源屬于屋頂雨水，雜質少，相對干凈，只需經過簡單過濾就可以排入蓄水系統或繼續使用。

2.2 “滲、排、用”——亭子的用水功能設計

“滲”是指減緩雨水下滲速度，利用滲透和綠地技術，控制雨水徑流量。“排”是通過輔助傳統排水系統，將雨水傳輸、外排、引導至指定區域，避免城市內澇，確保城市運行安全。“用”是指雨水資源的再次利用，可以緩解水資源短缺等問題[6]。

降雨結束后，可以通過頂端的定滑輪控制鋼絲繩長度以調整集雨瓣開合角度，使集雨瓣向中心收合，使集雨瓣內儲存的雨水沿瓣壁向下流淌，再經過濾網簡單過濾至雨水灌流管，為下方綠植和花壇提供水源，集雨瓣設計時要可以收合至不同角度，實現一次降雨收集到的雨水可以多次、分時段利用。

該新式亭子的創新點還在于在亭子中心支柱（雨水灌流管）上增植。在雨水灌流管外環管壁開鑿小孔連接向下傾斜的出水管，集雨瓣收集的雨水通過出水管流入植物槽，其余雨水通過雨水灌流管流入亭子底端花壇及地下。收集的雨水將有三種再利用的方式：綠植槽、底端花壇、下滲土壤。

雨水灌流管側的兩圈綠植槽和底端花壇選用的綠植應符合以下條件：第一，因長期位于集雨瓣之下，處于一種蔭蔽的生長環境，故而所選植物應喜陰耐陰;第二，因綠植槽及底端花壇空間較為狹小，生長空間有限，所以應選用較為低矮的綠植，可選用的植物有蕨類、蘭科等觀葉植物。

2.3 生態，環保——亭子運作動力設計

生態環保是在人類步入后工業時代后，逐漸受到關注與重視的領域[7]。海綿城市也一直踐行著生態型建設理念，海綿城市的理念在本質上與生態環保是一致的，二者都是為了促進城市的良性發展[8]。生態環保的理念以綠色低碳的發展觀為基礎，包含著最廣泛的可持續發展內涵，最終目標是人與自然的和諧共處[9]。在設計領域滲透生態環保理念，在設計滿足基本需求的基礎上，最大化地謀求生態環境的平衡，對于為人們構建良好的生存環境具有重要意義[10]。

該亭子在設計中融入了生態環保的觀念[11]，在亭子運作過程的設計中，考慮到要盡可能減少亭子對資源和環境產生的影響，因此在亭子的頂部設置了太陽能板，太陽能板的運用一定程度上減少了因燃燒煤炭供電而消耗的化石能源以及排放的二氧化碳含量。亭子的運轉主要是通過太陽能面板的蓄電功能進行的，太陽能面板晴天蓄電，雨天時通過底部安裝的電機為整個設施的運轉提供動能。使用者通過操縱控制面板調控4個電動定滑輪，使4片集雨瓣展開或收合，完成雨水收集和再利用的程序。整個過程實現自給自足，不需要再使用其他資源。

3 亭子的設計實踐探索

3.1 亭子的設計構思

該新型亭子造型靈感來源于一朵盛開的花朵，四片集雨瓣與中央立柱相連像花瓣依附于花托并與花柄相連，當降雨時，集雨瓣完全展開收集雨水，就像自然界中花朵完全綻放開，一部分雨水落在花瓣上，一部分雨水也會順著花柄向下流淌，下滲至泥土中。

總體來說，該亭子造型較為獨特美觀，且結構簡單，便于安裝。灰色系的機械設施與綠色植物相結合，色彩淡雅，造型具有一定的科技感，可與現代城市景觀融合。使用者可根據使用場地情況及使用需要增加外部設施（如座椅等）或修改局部設施（如增大或縮小底部花壇面積）。該亭子適合放置于我國東南或西南部夏季多雨地區，具體場地可以選在市民廣場、公園中的休閑活動區、校園、城市路邊空地等。

3.2 亭子的設計說明

該新型亭子與傳統亭子在造型和功能上有較大的區別，這種收集雨水再利用的亭子包括頂部太陽能板，太陽能板為下方電動定滑輪提供電能，通過定滑輪控制鋼絲繩長度以調整集雨瓣開合角度。集雨瓣與立柱相連端為出水口，并設置有過濾網，立柱外環為雨水灌流管，內環管道內為太陽能板、電機、電動定滑輪、控制面板連接線，外環管壁有小孔連接向下傾斜的出水管給植物槽供水，其余雨水則通過雨水灌流管流入底端花壇及地下，底座內部含有電機等動力設備。在該亭子的底部，雨水灌流管外環管壁與底端花壇連接處設置有一圈排水孔，可以使雨水順著圓臺形基座斜面流淌至排水孔排出，灌溉底端花壇。（圖1）

該亭子集雨工作過程如下。降雨時，通過定滑輪調節鋼絲繩長度，使集雨瓣保持在能收集到最大雨水量的角度和狀態。（圖2）當雨水收集完畢后，再通過定滑輪調節鋼絲繩長度，使集雨瓣向上收合，達到所需角度后，集雨瓣內雨水就能隨著瓣壁傾斜面向下流淌至雨水灌流管，實現對綠植槽和底部花壇的供水，完成一次對雨水的再利用。（圖3）集雨瓣中剩余的雨水可以通過重復上述過程，再次調節鋼絲繩長度，使集雨瓣繼續向上收合，停留在更大角度，集雨瓣內的剩余雨水沿傾斜瓣壁流至雨水灌流管。如果集雨瓣內還有剩余雨水，可多次重復上述過程，直到雨水完全流淌出去。（圖4）

4 結語

在我國城市化快速發展、海綿城市建設的背景下，為緩解我國城市內澇、水資源流失、水環境污染等問題，本文以亭子的創新設計為研究對象，將雨水收集再利用作為目的融入設計中。在現代城市設計中，應將雨洪的有效利用視為城市景觀的一部分去規劃和設計，本文是對城市公共設施設計在理論和方法上的一次創新實踐，希望能對今后的城市綜合建設工作提供了有意義的參考。

參考文獻：

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[10] 管雪松，黃厚毅，趙煦.共進：城市生態設計的價值追求[J].江蘇社會科學， 2018（06）：211-216.

[11] 劉雅迪.公共藝術在新農村建設中生態環保價值的體現[J].大眾文藝，2019（18）：100-101.

作者簡介：齊筠倩（1998—），女，江蘇南京人，碩士在讀，研究方向：環境設計。

李青青（1990—），女，湖北武漢人，博士，講師，系本文指導老師，研究方向：生態設計、設計理論。