不同雨洪管理目標下的城市公園綠色雨水基礎設施選用研究*

張政哲 馮嫻慧 葉勁楓

ZHANG Zheng-zhe，FENG Xian-hui＊，YE Jing-feng

城市公園是城市建設的主要內容之一，也是綠色雨水基礎設施（Green Stormwater Infrastructure，以下簡稱“GSI”）建設的重要場所，其在滿足城市居民的游憩、休閑需要的同時，往往也兼具防災、生態、美化功能[1]。近年來，有關GSI 建設的城市公園案例研究開始得到重視，翟俊[2]通過案例分析的方式，研究菲茨吉本蔡斯等3 個公園在雨洪調蓄方面的作用，總結得出城市公園在GSI方面的設計策略；劉家琳等[3]通過案例調查方法，研究波特蘭市的23處場地的現狀特征，進而分析出影響GSI 景觀效果的設計因素；王墨等[4]通過案例比較的方式，研究長沙與新加坡2 個雨洪公園的GSI 設計流程差異，并基于此計算得出二者的環境效益和全生命周期成本。

上述案例研究多集中于設計策略、景觀效果和環境效益方面的分析總結，關于雨洪管理設計目標方面的闡述則尚未深入。事實上，西方國家在場地設計過程中，都會根據當地條件，有選擇地制定雨洪管理目標，以避免城市公園GSI 建設與實際需求產生脫節。

為研究在不同雨洪管理目標下城市公園對GSI 措施的選用現狀以及其偏好特征，本文搜集了伯明翰鐵路公園等20 個涉及可持續雨洪管理理念的城市公園案例，按照雨洪管理目標和GSI 措施類型對其進行分類統計，分析城市公園在不同雨洪管理目標下GSI 措施的選用差異。預期能為城市公園中GSI 設計實踐提供一定參考，從而使城市公園在發揮休閑游憩、環境美化功能的同時，具備更多應對城市雨洪管理方面的能力。

1 城市公園案例搜集與篩選

因為基于統計的案例分析希望得到一般意義上的規律，所以案例的選取較為重要。本研究在選取案例時從優質性、代表性、差異性和時效性4 個方面進行考慮，并在此基礎之上確立了相應的選取原則和要求（表1）。

為保證篩選過程的可靠性，使分析結果更加客觀有效，研究借助排除條件進一步明確選取范圍。本文通過查閱設計說明和實景圖片的方式，選取了具有明確雨洪管理目標和相應綠色雨水基礎設施的20 個城市公園，建成時間均在1 年以上，且具有穩定的景觀效果（表2）。

2 雨洪管理的目標分類與GSI技術選擇

2.1 目標分類

目前，我國城市雨洪管理在規劃層面的目標一般包括徑流總量、徑流峰值、徑流污染等方面的削減與控制[7]。這些目標大多以控制指標的形式而制定，各指標分類分區的定量管控，有利于城市在流域層面的水文恢復[8]。但對于設計層面而言，這些目標相對單薄，缺乏對場地美化、生態、防災等功能特征的體現。故本研究綜合以上管理目標，結合城市公園的造景需求，從定性角度，將城市公園設計的雨洪管理目標分為以下4 個方面：1）雨洪徑流控制目標，強調對場地內主要匯水面雨水徑流總量、峰值的控制和削減；2）雨水污染凈濾目標，強調利用自然水文過程對場地內的雨水進行滲濾和凈化；3）雨水資源利用目標，強調利用雨水儲存設施對場地內的雨水進行收集和利用；4）雨水景觀營造目標，強調雨水運動過程的景觀化，使重力勢能轉化為動能，體現“活水”景觀。

表1 案例選取的原則及要求

2.2 GSI 技術選擇

城市公園主要是通過一系列適用的綠色雨水基礎設施對雨水徑流進行管理，功能上存在滯留滲透、轉移輸送、收集儲存、過濾凈化等多種類型的技術措施。根據城市公園對雨水徑流處理的功能特性不同，并結合《海綿城市建設技術指南—低影響開發雨水系統構建（試行）》（以下簡稱“《指南》”）提供的技術選擇[7]，可將其綠色雨水基礎設施分為以下4 類：1）滯留滲透系統，包括下沉綠地、透水鋪裝、滲透塘；2）轉移輸送系統，包括干式植草溝、濕式植草溝、滲管/渠；3）收集儲存系統，包括濕塘、蓄水池、雨水罐；4）過濾凈化系統，包括生物滯留設施、雨水濕地、植被緩沖帶。

通過上述分類標準對案例公園進行分析梳理，歸納得出基于不同雨洪管理目標的城市公園GSI 技術選擇（表3）。

3 基于不同雨洪管理目標和GSI 類型的城市公園數量統計

3.1 雨洪徑流控制

將雨洪徑流控制列為管理目標的公園共有10 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用蓄水池、生物滯留設施、雨水濕地的公園數量分別達到了5 個、6 個、7 個，數量占比分別為50%、60%、70%，明顯高于其他GSI 措施（表4）。由此發現，在雨洪徑流控制目標下，城市公園傾向于選用這3種GSI 設施。

蓄水池作為收集儲存型的GSI措施，由于其較佳的雨洪調蓄能力而較為普及，相比于同類的濕塘和雨水罐，其不僅方便雨水回用，易于結合水面形成多功能的親水互動空間，在設計層面也具有較佳的靈活性和豐富度。生物滯留設施和雨水濕地雖然歸屬為過濾凈化型的GSI措施，但其本身也是土壤、植物及微生物作用的復合型低洼地帶，在雨洪徑流控制方面依然能起到較為明顯的作用，因而也能在該目標下得到廣泛應用。

表2 城市公園案例搜集與篩選結果

3.2 雨水污染凈濾

將雨水污染凈濾列為管理目標的公園共有18 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用蓄水池、生物滯留設施、雨水濕地的公園數量分別達到了10個、12 個、10 個，數量占比分別為56%、67%、56%，高于其他GSI 措施（表5）?？梢园l現，在雨水污染凈濾目標下，城市公園傾向于選用這3 種GSI 設施。

蓄水池在雨水污染凈濾方面的效用相對一般，但仍然有過半數的公園采用。實際上，蓄水池由于可以與公園內既有水體空間相結合，建造面積相對較大，在TSS（Total Suspended Solid，總懸浮固體）污染物沉降方面表現出一定的規模效應。生物滯留設施和雨水濕地作為過濾凈化型的GSI 措施，在污染物去除方面性能最佳，但是使用兩者的公園數量僅略微超過半數。這在很大程度上是因為污染物在土壤生物系統中的去除機理尚未清楚，且造價較高，所以這類設施的應用也受到了一定限制。此外，同為過濾凈化型GSI 措施的植被緩沖帶在該目標下的應用更少，原因在于該設施通常被設置在河岸周邊，是一種針對面源污染的防護設施。對于缺乏濱水空間的城市公園而言，其使用需求并不明顯。

3.3 雨水資源利用

將雨水資源利用列為管理目標的公園共有10 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用滲管/渠、蓄水池、生物滯留設施、雨水濕地的公園數量分別達到了6 個、6 個、9 個、6 個，占比分別為60%、60%、90%、60%，明顯高于其他GSI 措施（表6）?？梢园l現，在雨水資源利用目標下，城市公園傾向于選用這4 種GSI 設施。

其中，滲管/渠作為轉移輸送型GSI 措施，在雨水資源利用的前端收集過程中起到重要作用，其通?？梢院褪占瘍Υ嫘虶SI 設施搭配使用，且相較于同類的植草溝，具備水量入滲損失較少的優勢。生物滯留設施和雨水濕地通常由于地勢低洼，具備一定的雨水收集能力，但是其底部為滲透性的表層結構，難以儲存和后續利用雨水。但在雨水資源利用目標下，仍有超半數的公園采取這2 種GSI 措施，主要原因：一是生物滯留設施和雨水濕地可以作為雨水收集利用后的后端處理措施；二是兩者本身也是土壤、植物及微生物作用的復合型系統，具備更廣泛的環境效益。

表3 基于不同雨洪管理目標的城市公園GSI 技術選擇

表4 雨洪徑流控制目標下采用的GSI 類型和相應的公園數量

表5 雨水污染凈濾目標下采用的GSI 類型和相應的公園數量

3.4 雨水景觀營造

將雨水景觀營造列為管理目標的公園共有12 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用滲管/渠、蓄水池、生物滯留設施、雨水濕地的公園數量分別達到了7 個、8 個、10 個、6 個，數量占比分別為58%、67%、83%、50%，明顯高于其他GSI 措施（表7）?？梢园l現，在雨水景觀營造目標下，城市公園傾向于選用這4 種GSI 設施。

滲管/渠可以使雨水在轉輸過程中，將重力勢能轉化為動能，充分表現出水的形態變化與水聲韻律。在雨水景觀營造方面，轉移輸送型GSI 措施通常更具優勢，其中滲管/渠應用較多，植草溝使用較少。筆者認為原因有2 個方面：一是植草溝雖然造價相對較低，但是后期需要經常清理、除雜，維護成本較高；二是滲管/渠多由硬質材料制成，構造形式更為靈活，能夠充分地與雨水結合，發揮其在雨水景觀營造方面的優勢。

在雨水景觀營造目標下，仍有超半數公園采取蓄水池、生物滯留設施和雨水濕地等面狀GSI 措施。其顯然難以提供前文所述的“活水”景觀，之所以能得到廣泛使用，更多是因為其與輸送設施搭配的需要以及潛在環境效益。

表6 雨水資源利用目標下采用的GSI 類型和相應的公園數量

表7 雨水景觀營造目標下采用的GSI 類型和相應的公園數量

4 結論與展望

本文搜集了伯明翰鐵路公園等20 個采用了GSI 措施的城市公園案例，基于不同的雨洪管理目標，分別統計了選用4 類12 種GSI 措施的城市公園數量（圖1），并得出如下結果：1）在4 種雨洪管理目標下，都有不少于50%的公園選用了蓄水池、生物滯留設施和雨水濕地3 種GSI 措施，表現出了較強的選用偏好；2）在雨水資源利用和雨水景觀營造2 種管理目標下，有50%以上的公園選用了滲管/渠型GSI 措施，表現出了部分目標下的選用偏好；3）由于其他GSI 設施應用較少，未能體現出選用層面的傾向性。

雖然我國目前的《指南》以及國外的一些雨洪管理手冊[9～10]認為需要根據場地雨洪管理目標，因地制宜地確定GSI 技術選擇與設施平面布局。但本文研究結果表明，城市公園在不同雨洪管理目標下的GSI措施選用差異并不明顯，都傾向于選用蓄水池、生物滯留設施和雨水濕地。顯然，這一結果有助于設計人員在項目初期確定城市公園GSI技術選擇的重點。

同時，該結果也進一步為《指南》中強調城市綠地使用入滲型GSI 措施的思路提供反饋。在案例公園中，景觀設計人員存在傾向選用蓄水池、滲管/渠等硬質設施的現象，原因可能在于這些設施相比于同類型的GSI措施，具備較佳的防滲性能，方便雨水回收利用，而在雨水回收利用的過程中，設計師通常可以引入親水互動裝置來增加游人體驗。對于城市公園而言，這種雨洪管理過程所帶來的趣味性和科普價值可能更為重要。

由于以往的GSI 概念基本上在各國城市化進程中后期才開始出現，導致目前涉及完整雨洪管理設計的城市公園的數量仍然有限。研究受限于案例數量和質量的影響，所得結論仍需進一步考慮和完善。希望后期的城市公園在具體設計時應根據城市控規、專項規劃及詳細規劃的控制目標，并結合場地特征以及GSI 措施的功能性、經濟性、適用性、景觀效果等因素綜合考慮，從而使城市公園在發揮休閑游憩、環境美化功能的同時，具備更多應對城市雨洪管理方面的能力。