海綿城市設計理念在河道水環境綜合治理中的應用

王 超

(西安建筑科技大學 華清學院，陜西 西安 710043)

近些年來，隨著城市化建設的推進，城市河流濕地均遭到不同程度的污染破壞，嚴重制約了綠色城市的發展。為解決日益惡化的城市環境、城市內澇、水資源污染問題，推進海綿城市建設成為一個重要的方向[1-3]。作為海綿城市建設的重要蓄水載體，構建完整的生態景觀體系能夠提升區域調蓄能力，實現城市建設與自然生態、人類與自然濕地緩解的和諧[4]。目前國內外針對海綿城市的建設進行了多方面探討研究，并在多個城市得到實踐應用[5-7]。歐美多個國家將城市河流濕地納入城市建設體系中，如德國提出的“自然開放式排水系統”(NDS)[8]，歐盟實施的“水框架指令”(WFD)[9]，美國提出的“低影響開發”(LID)等[10-11]，通過合理的規劃設計管理城市雨洪資源，并結合城市周邊環境、建筑、施工公園景觀結合，建立海綿城市生態景觀體系[12]。國內相關研究將LID雨水系統應用于城市建設中，將自然與人工結合，協調好水循環系統，實現城市和水生態環境的結合[13-15]，如武漢、重慶、廈門、南寧等城市先后作為海綿城市建設試點工作[16]。

本文針對北方某一城市建設過程中存在的水土污染問題進行了分析，提出海綿城市發展理念，結合地域文化特色和基址條件，建立海綿式生態規劃區，實現該地區水體、植被、城市建設的綠色協調發展。

1 項目概況

1.1 項目位置

A市地處華北平原，地勢落差小，以平原為主。城市南部為沖積平原，東南向為濱海平原土壤的棕壤、褐土、水稻土。氣候以暖溫帶半濕潤季風性氣候為主，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。隨著地區一體化發展的推進，A市憑借著得天獨厚的區位優勢獲得了長足的發展。本文開展的研究項目AI位于A市西南側，地勢西高東低，地區交通便利、人流量大，其中西南側河道長4.2 km，由北向南流經。片區總面積約500 km2，東連高速路，南至高鐵線，北至子牙河，西至外環線，具體位置如圖1所示。

圖1 項目位置分布情況Fig.1 Project location distribution

1.2 現狀分析

AI項目建設用地情況復雜，包括各類工業園區、居民區、農田和村莊。西南河道原為農灌渠，近些年隨著區內地面硬化面積增加，河道徑流系數增大，排澇斷面難以滿足排水需求，大部分雨水直接排入西南側河道，使得河道水質和水量變化相對較大。而河道周邊鐵路管涵進一步限制了排水能力，由于河道設計排水量15 m3/s，鐵路管涵排水量5～6 m3/s，河道排水難以進入下游至南運河。

片區河道上游區域堆放建筑垃圾和生活垃圾，水質較差，河道中游多為工廠，人群活動多，但植被覆蓋率高。河道區下游段周邊為化工廠和廢棄工廠，污染源眾多，水質差(圖2)。根據現場調查分析，該地區河道水體水質為地表劣Ⅴ類，在非雨季節，各項水質指標均超過了Ⅴ類水質標準。由于片區大部分為合流制區域，降水造成河流污水溢流，加上沿河分散的污水直排，對河道水質影響較大。

圖2 現場實物Fig.2 Physical scene

1.3 項目設計定位

項目設計目標是將西南河道與其他河渠聯動，建立完整的水體循環與雨洪調序結合的水系統，并建立自然與人工進化的凈水系統改善水質，打造城市濕地公園。具體執行過程中，在梯形河道護坡選擇生態網格磚，護腳采用混凝土，兩岸分別設置寬2.0 m的綠化帶和慢行通道。河道上游以海綿城市為背景設計雨洪調蓄系統、水體凈化系統、公園休閑系統結合的城市濕地公園。水體凈化系統采用曝氣增氧、臨時凈化和人工凈化相結合方式改善河道水體質量。公園休閑系統充分利用周邊環境條件，形成連續、動靜結合的休憩系統，并打造區域內最大雨水收集、儲存、凈化區域，滿足不同人群對游憩休閑、戶外建設、文化體驗等功能。

2 項目生態景觀設計

2.1 總體規劃

景觀設計中以“水”的紋理提取平面元素，采取“一池兩軸五園”的總體布局。園區景觀軸線打造動靜結合的功能景觀序列，并結合地方文化特色、景觀功能需求，建立濕地保護區、公共活動區、休閑游覽區、濱海體驗區、密林游覽5個園區，組成整體平面布局。濕地公園采用地表水體調蓄凈化，護體上下游與河道聯通，以閘控制，打造城市濕地公園。

2.2 空間布置

道路空間布局如圖3所示。園區內主要道路分為3級，一級園路寬3.0 m(由1.8 m游步道和1.2 m寬慢跑道組成)，二級園路寬1～2 m，連接各個親水節點，形成親水園路。景觀布置結合現有條件和周邊環境布置主要和次要景觀節點，營造五大區功能，并形成交叉軸線，建立動靜結合的景觀序列。

圖3 道路分析Fig.3 Road analysis

2.3 植物種植規劃

植被設計整體保留本土植物，引進部分外來植物設計方案。園區植物主要分為水生植物、灌木、喬木以及草本、花卉類。水生植物采用具有水體凈化的植物品種，如苦草、荷花、香蒲等，結合景觀視線要求，形成駁岸景觀效果。喬木主要采用側柏、華山松、欒樹等樹種，搭配上采用“四季常綠”方式，并配以不同季節開花、結果的長葉樹種，形成圍合空間。灌木和花卉植物結構形成花灌草植物群落，可以選用接骨木、連翹、金葉女貞分別在河道、路橋周邊營造植物生境和植被空間。

3 城市功能區景觀

項目分區設計因地制宜，根據周邊居民和游客需求，劃分為濕地保護區、濱水體驗區、密林游覽區、公共活動區和休閑游憩區，如圖4所示。濕地保護區主要選擇濕地面積較大、生物相對完整的區域，在濕地周邊或接駁位置進行濱水景觀設計作為濱水體驗區，拉近人與濕地間的距離。將密林生態景觀劃分為景觀區和休閑空間，一方面向人提供天然的森林氧吧；另一方面，打造大草坪空間的休閑娛樂場地，以豐富游園體驗。

圖4 區域劃分Fig.4 Regional division

3.1 濕地保護區

濕地保護區利用項目西北部公園綠地建設調蓄和凈化功能的海綿空間，打造人工濕地。在灰色合流制雨水調蓄池上部基礎上擴寬原有水系，采用地表水體調蓄凈化，并將濕地湖與河道連通。根據濱水休閑空間構建河暢、岸綠、水清的凈水調蓄空間。蓄水池在旱季作為生態景觀湖供人觀賞、游憩，雨季則作為雨水海綿調蓄空間，緩解城市內澇災害，如圖5所示。同時，在湖面種植浮水、挺水植物，雨水過后，由植物對雨水進行沉淀、凈化，作為周邊商業、工業用水。

圖5 生態調蓄空間坡面Fig.5 Ecological storage space slope

在景觀設計上，通過微地形處理豐富景觀設計要素，使景觀富有層次感，豐富視覺效果。將臨水區處理成微斜波狀，連接綠地和水系，采用水質植物將綠地由沙地延伸至水體，用自然過渡方式打破水陸接線，并在水平鋪設四季常綠水生植物。

3.2 濱水體驗區

濱水體驗區包括濕地到岸邊100 m范圍內空間，區域利用開挖生態蓄池后產生的土方量進行微地形景觀設計。在設計規劃上，為考慮洪水位線要求，一級園路設計50年一遇洪水位線，二級園路設計20年一遇洪水位線。

濕地岸邊對駁岸設計中，利用現狀高差形成不同豎向設計空間，對植物進行保留，并在局部設計挑出親水平臺，在駁岸區設置緩坡草地形成植物滲透帶，坡草地外設置沉式綠地消納多余的雨水(圖6(a))。人流量較大的商業用地周邊，結合透水鋪裝、生態花臺等相結合的海綿設施打造景觀帶，對雨水進行滯蓄和初步凈化，再設置親水木棧道，滿足人員親水需求圖6((b))。對于局部較窄的濱河空間，通過拋石駁岸，濱河步道和生態種植池解決高程差異，建立獨特的景觀風貌(圖6(c))。臨近道路兩側設置雨水花園，通過植物保留雨水徑流中的沉積物，由土壤和植物根部幫助過濾和分解微觀污染物。

圖6 濱水體驗區綠地設計Fig.6 Green space design of waterfront experience area

3.3 密林游覽區

密林游覽區主要通過設置高低錯落的植物群落以及采用花灌木、花鏡進行空間圍合。在生態景觀設計上，利用區域綠色基礎設施打造寬10 m綠化空間，土壤層設置高200～300 mm，周邊布置過濾布的清潔石頭形成滲透層，當雨水經過土壤表層進入到下層時，經過清潔石頭將雨水排至地下儲水空間。

3.4 公共活動區

公共活動區充分利用園區綠地系統提供必需的運動基礎設施。園區北部較平坦開闊區域周圍用密林圍合，形成綠化過渡空間；南部依水建立網球場，用小喬木隔離，適宜居民活動。此外，在園內部分分散地區設計公共健身活動區域，供老年人和兒童健身休閑。

圖7 公共活動區設計Fig.7 Design of public activity area

3.5 休閑游憩區

休閑游憩區采用開敞草坪的設計方式，區域內規劃處開敞空間作為陽光草坪，在開敞草坪外圍利用景觀樹池、廊架構造休憩空間，形成供人們休憩、露天宿營的空間。

4 結論

當前城市高速發展的進程下，城市工業污染嚴重，水資源面臨嚴重污染，海綿城市建設得到多方重視。濕地作為人類賴以生存的環境，對濕地的保護迫在眉睫。依托具體項目工程進行海綿城市景觀設計，結合地域文化特色和基址條件，通過構建水體循環與雨洪調蓄結合的水系統，保證生態水量，為解決片區水質問題，建立自然凈化和人工凈化結合的凈水系統，改善水質。在城市河流周邊構建濕地，旨在擴寬原有河流水系，采用地表水體調蓄凈化，通過生態調蓄空間連接引河，以閘控制，構建河暢、岸綠、水清的凈化調蓄空間。進行項目分區設計時，應根據各自承擔的職能不同，建立調蓄空間、雨水花園、生態滯留園、拋石駁岸、濱河步道以及生態種植池，根據所在地形特征，保留大部分本土植物、引進部分植物，應用灌木、喬木、花卉等植物景觀，形成駁岸景觀和“四季常綠”的效果。