自然力驅(qū)動(dòng)的景觀化海綿城市水系統(tǒng)構(gòu)建

劉 爽

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

海綿城市理念的提出為傳統(tǒng)的景觀設(shè)計(jì)提供了一個(gè)全新的、系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)維度，也提供了一系列新的設(shè)計(jì)語(yǔ)言和造景元素。“海綿”即是以景觀為載體的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施[1]。景觀綠化是海綿城市建設(shè)的重要載體，同時(shí)也是其重要的外在表現(xiàn)形式。鑒于對(duì)之前海綿城市建設(shè)項(xiàng)目中經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)的總結(jié)，以及建設(shè)效果及后期管養(yǎng)中存在的問(wèn)題，在新的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定利用景觀設(shè)計(jì)方法，融合海綿城市建設(shè)與水相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)建的理念及思路，進(jìn)行統(tǒng)籌考慮及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

本文以上海市臨港滬城環(huán)路海綿城市建設(shè)示范段的設(shè)計(jì)及建設(shè)實(shí)踐為依托，闡釋在該項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)理念及應(yīng)用實(shí)踐。該項(xiàng)目在改造過(guò)程中，重點(diǎn)將海綿城市建設(shè)理念與景觀設(shè)計(jì)思路在宏觀、理念層面進(jìn)行融合，構(gòu)成元素與設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行融合，協(xié)同構(gòu)建一個(gè)自然力驅(qū)動(dòng)的海綿城市建設(shè)水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀的融合系統(tǒng)。

1 項(xiàng)目背景

1.1 基本情況

滬城環(huán)路位于上海市臨港滴水湖西側(cè)，示范段在滬城環(huán)路上海海事大學(xué)四號(hào)門與古棕路之間，如圖1所示，在臨港海綿城市建設(shè)規(guī)劃中的第6匯分區(qū)內(nèi)。項(xiàng)目全長(zhǎng)約650 m,景觀設(shè)計(jì)面積約為7 hm2。本文主要介紹改造范圍內(nèi)的道路南側(cè)和北側(cè)各50 m寬綠化帶內(nèi)的建設(shè)情況。

圖1 項(xiàng)目主入口

1.2 現(xiàn)狀條件

如圖2所示，滬城環(huán)路南側(cè)綠化帶全部為綠地，滬城環(huán)路北側(cè)綠地內(nèi)有一段為帶狀水體，與中間河道連通，另一段為獨(dú)立水體。

圖2 項(xiàng)目紅線范圍改造前衛(wèi)星圖

1.3 南側(cè)綠化帶現(xiàn)狀分析及改造思路

在原有現(xiàn)狀條件的基礎(chǔ)上，保留現(xiàn)狀較好的綠化條件，利用現(xiàn)狀地形坡度組織場(chǎng)地排水，將道路雨水引入綠地進(jìn)行消納凈化處理。

1.4 北側(cè)綠化帶現(xiàn)狀分析及改造思路

利用現(xiàn)狀場(chǎng)地高差，調(diào)整優(yōu)化現(xiàn)有岸線形式，保留利用背景林帶、豐富綠化種植，構(gòu)建水環(huán)境、水生態(tài)系統(tǒng)保障水質(zhì)條件。

2 目標(biāo)策略

目標(biāo)與策略如圖3所示。

圖3 目標(biāo)與策略示意圖

2.1 滿足海綿城市建設(shè)指標(biāo)要求

根據(jù)《臨港海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)三年計(jì)劃項(xiàng)目管控指標(biāo)（2016—2018）》，該項(xiàng)目海綿城市建設(shè)主要任務(wù)及指標(biāo)要求如下：

主要在源頭消減徑流和污染產(chǎn)生；海綿化改造的主要指標(biāo)為年徑流總量控制率80%（對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為32.96 mm）；年徑流污染控制率55%；5 a一遇不積水，100 a一遇不內(nèi)澇。

2.2 景觀效果提升

對(duì)場(chǎng)地的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行梳理，對(duì)功能設(shè)施布局進(jìn)行完善，對(duì)視覺(jué)觀賞路線點(diǎn)位以及種植設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)化提升。

2.3 示范展示效果

通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的利用，并通過(guò)重力、生物等進(jìn)行生態(tài)凈化，構(gòu)建系統(tǒng)化的水環(huán)境、水生態(tài)保障系統(tǒng)。并以此來(lái)體現(xiàn)展示、科普教育等示范效果。

3 水環(huán)境、水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方案

相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)建主要涉及重力驅(qū)動(dòng)的雨水消納凈化系統(tǒng)、太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的水體循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的富氧曝氣系統(tǒng)、人力提水凈化互動(dòng)展示系統(tǒng)、生物能驅(qū)動(dòng)的水體凈化保質(zhì)系統(tǒng)。

3.1 重力驅(qū)動(dòng)的雨水消納凈化系統(tǒng)

（1）道路南側(cè)雨水消納凈化系統(tǒng)

南側(cè)將道路上原有的平篦雨水口改成立篦雨水口。中分帶與機(jī)動(dòng)車道上的雨水通過(guò)道路坡度進(jìn)入立篦雨水口連接的蓋板溝，然后匯入南側(cè)下凹式綠地內(nèi)。并在雨水進(jìn)入綠地前端設(shè)置火山巖濾料基質(zhì)，通過(guò)吸附、沉降等作用有效去除初期雨水中的污染物質(zhì)，控制外源污染。下凹式綠地為傳輸型植草溝與雨水花園的結(jié)合體，具有傳輸、消納、滯蓄、下滲、凈化等功能，并設(shè)置溢流口提供安全溢流通道。

（2）道路北側(cè)雨水消納及凈化系統(tǒng)

一方面針對(duì)內(nèi)源污染，對(duì)現(xiàn)狀水體進(jìn)行底泥清淤處理，移除水體底部污泥,以削減累積在底部的氮、磷、有機(jī)物等污染物質(zhì)。從而增加河道水體容量和降低內(nèi)源污染,改善水體水質(zhì)。另一方面針對(duì)外源污染，北側(cè)道路雨水首先經(jīng)過(guò)環(huán)保雨水口進(jìn)行初期雨水處理，然后經(jīng)由管道排至水體邊的雨水滯留池進(jìn)行第二級(jí)的消納凈化處理，最后下滲和溢流雨水進(jìn)入水體，如圖4所示。

圖4 道路北側(cè)雨水消納凈化系統(tǒng)建設(shè)效果實(shí)景

（3）六角亭雨水收集利用系統(tǒng)

六角亭雨水收集系統(tǒng)主要由六角亭、息壤、生物滯留帶組成。

如圖5所示，六角亭自身有雨水收集作用，頂面的雨水通過(guò)雨落管進(jìn)入到種植壇內(nèi)，種植壇內(nèi)放有息壤，能在下雨時(shí)像海綿一樣大量吸水，在平時(shí)慢慢釋放其中的水份確保植物的生長(zhǎng)。溢流的雨水通過(guò)集水溝排入就近的生物滯留帶內(nèi)。

圖5 六角亭雨水收集利用系統(tǒng)示意圖

息壤遇到降雨時(shí)能夠就地或者就近吸收、存蓄、滲透、凈化雨水；雨停后將蓄存的水釋放到周邊土壤，補(bǔ)充土壤水分，供給植被生長(zhǎng)。

3.2 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的水體循環(huán)系統(tǒng)

太陽(yáng)能水循環(huán)系統(tǒng)位于六角亭休閑廣場(chǎng)。太陽(yáng)能六角亭為整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)提供能源保障。

六角亭上鋪設(shè)了18塊異形組件太陽(yáng)能板蓄電,使用156×156單晶電池片為河道里的循環(huán)泵提供能量。河道自西高東低水位高差0.55 m，將河道水抽入高處出水口，再通過(guò)石籠種植池、跌水汀步、綠島等設(shè)施對(duì)河道里的水進(jìn)行層層過(guò)濾與凈化。

3.3 風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的富氧曝氣系統(tǒng)

通過(guò)景觀化處理的陣列小風(fēng)車，給河道曝氣裝置供電。通過(guò)增加水中含氧量，防止水質(zhì)腐臭，同時(shí)也豐富場(chǎng)地的視覺(jué)及聽覺(jué)體驗(yàn)。

小風(fēng)車通過(guò)風(fēng)能發(fā)電至控制器，控制器可以將風(fēng)機(jī)的交流電整流成直流電，對(duì)蓄電池進(jìn)行智能充電。逆變器可以將蓄電池中的直流電逆變成交流電供交流負(fù)載使用。在蓄電池有電的情況下，啟動(dòng)曝氣系統(tǒng)自動(dòng)充氧。

風(fēng)能裝置景觀建設(shè)效果實(shí)景如圖6所示。

圖6 風(fēng)能裝置景觀建設(shè)效果實(shí)景

3.4 人力提水凈化互動(dòng)展示系統(tǒng)

提水凈化互動(dòng)展示系統(tǒng)位于阿基米德休閑廣場(chǎng)。為參觀者提供一個(gè)互動(dòng)體驗(yàn)的活動(dòng)區(qū)，讓人直接參與感受濕地過(guò)濾凈化的過(guò)程。

如圖7所示。通過(guò)人力手動(dòng)將河道的水提到人工濕地，人工濕地內(nèi)構(gòu)建高密度的沉水植物，并輔以少量水生植物和軟體動(dòng)物，保障該區(qū)域水體透明度和景觀效果，最后過(guò)濾完的水再返回河道，形成一個(gè)模擬凈化的循環(huán)系統(tǒng)。

圖7 人力提水凈化互動(dòng)展示系統(tǒng)示意圖

3.5 生物能驅(qū)動(dòng)的水體凈化保質(zhì)系統(tǒng)

（1）底棲凈水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

向水體引入滴水湖地區(qū)本土底棲生物，包括底棲螺類和底棲貝類，并通過(guò)人工監(jiān)測(cè)確保其形成優(yōu)勢(shì)種，并形成自我繁衍的能力。

（2）水下草坪復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

選取的沉水植物為多年生密齒苦草低矮種，秋冬季節(jié)不死亡不脫落，管理簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低。同時(shí)沉水植被能夠提供底棲動(dòng)物和魚類的棲息場(chǎng)所，對(duì)夏季水體中的蚊蟲滋生有抑制作用。

水下草坪復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建效果實(shí)景如圖8所示。

圖8 水下草坪復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建效果實(shí)景

4 建設(shè)效益

本工程是臨港海綿城市試點(diǎn)區(qū)路網(wǎng)骨架海綿化建設(shè)工程的重要組成部分，通過(guò)對(duì)道路雨水徑流進(jìn)行合理規(guī)劃，徑流系數(shù)由0.69降低為0.54，海綿城市年徑流總量控制率達(dá)到85%（調(diào)蓄量2260 m3），年徑流污染控制率達(dá)到55%，同時(shí)海綿設(shè)施可起到對(duì)雨水的削峰、延鋒作用，提高道路排水能力。

海綿城市理念的踐行及海綿設(shè)施的建設(shè)可以產(chǎn)生多重的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及社會(huì)效益。項(xiàng)目建設(shè)減少了排入管網(wǎng)及河道水系的污染物，減輕了管網(wǎng)的運(yùn)行壓力及河道排澇壓力，降低了城市內(nèi)澇的幾率，提升了生物多樣性，豐富了周邊居民的游憩空間，提升了人民獲得感。

如圖9所示。本工程的實(shí)施，對(duì)改善試點(diǎn)區(qū)的水生態(tài)、水安全和水環(huán)境現(xiàn)狀、減弱城市熱島效應(yīng)具有促進(jìn)作用，并助力了臨港生態(tài)文明建設(shè)。

圖9 跌水汀步生態(tài)風(fēng)貌建設(shè)效果

5 結(jié) 語(yǔ)

本案例將系統(tǒng)化的建設(shè)思路很好地融入到海綿城市建設(shè)實(shí)踐中。統(tǒng)籌考慮了海綿功能、景觀需求、示范功能及互動(dòng)體驗(yàn)等內(nèi)容，進(jìn)行系統(tǒng)化統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。在滿足海綿城市建設(shè)指標(biāo)的同時(shí)，達(dá)到了多項(xiàng)綜合性效益的提升，并為后期運(yùn)營(yíng)中建設(shè)效果的長(zhǎng)期保持提供了系統(tǒng)化的保障。