海綿城市設計在城市生態景觀建設中的應用

摘" " 要：為解決嚴重的水資源與生態問題，以上海市云錦路下沉綠地為例，對城市生態景觀建設進行研究，提出構建海綿城市生態景觀下沉式綠地，通過計算雨水滲透率、有效蓄水量、地表流水率變化情況等，評估海綿城市生態景觀的效能。針對化學需氧量、氨氮、總磷等污染指標，計算化學需氧量的去除率情況，實現雨水資源循環利用與凈化，有效應對水資源短缺與環境污染，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：海綿城市；下沉式綠地；城市生態景觀；雨水滲透率；滯留時間

中圖分類號：TU992" " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " 文章編號：1005-7897（2025）01-0028-03

0" 引言

海綿城市借助了自然生態系統的運作方式，實現雨水的高效吸納、儲存、下滲和凈化，優化城市水環境，同時還注重城市的生態環境與生物多樣性，促進城市與自然的和諧共生[1]。然而，當前許多城市在建設過程中采用了“硬化鋪設”的方式，導致雨水下滲困難，僅依賴傳統排水設施，造成了水資源的浪費和生態景觀的破壞[2-3]。

1" 海綿城市設計概論

1.1" 海綿城市設計的內涵

海綿城市理念在改善目前城市對環境影響、實現人類生活與自然環境有機融合共生方面起到至關重要的作用。作為一種城市建設的創新理念，近些年來海綿城市建設工作在我國取得了較快的應用發展，并且對我國城市化建設進程產生了重要的影響。在城市生態景觀規劃、設計、建設中，該理念均得到廣泛應用。在海綿城市理論體系下，充分利用城市的水系統，使降水不再是對城市有負面影響的因素，而是城市可持續發展循環利用的資源。同時，海綿城市還運用了自然生態系統的凈化功能，對雨水進行過濾和凈化，改良城市水環境，提高城市用戶用水的水質量。在規劃與設計的過程中，海綿城市全面考慮自然環境，對生態環境、綠色發展的理念進行統一，以實現城市和自然環境的融合共存。這種城市發展理念突破了傳統的建設模式，注重綠色基礎設施的構建，如下沉式綠地等，讓城市在改善生活環境的同時也實現了生態環境的優化。海綿城市作為一種實用的城市設計模式，體現了以生態和可持續發展為核心的城市發展理念。在未來的城市建設中，海綿城市理念將占據主要地位，成為引領城市可持續發展、構建生態環境的重要理念。

1.2" 海綿城市的關鍵特征

海綿城市的核心特征在于生態化和可持續性，其創新性有效解決了現代城市中水資源管理和環境保護兩大難題[4]。這種城市發展模式觀察到自然界水循環復雜而精妙的過程，并在實際建設中借助和融入這些自然機制。因此，海綿城市設計并不局限于簡單的雨水收集和排放，而是從雨水處理的開始到結束，每個環節都精心設計，充分利用土壤、植被和水體等自然元素，構建一個完整且高效的雨水處理系統，形成閉合的雨水循環鏈條。

2" 海綿城市理念在城市生態景觀建設中的應用策略

2.1" 海綿城市理念的實施原理

當前，我國經濟快速發展，使得城市現代化建設也同樣快速發展，但城市設計與城市發展還存在一定的差距。特別是城市基礎設施設計不能滿足城市發展需要的現象已較為普遍，因此需要在當代城市設計中進一步推廣海綿城市理念。

海綿城市是一種創新的城市雨洪管理設計，其核心在于通過構建包括下沉式綠地在內的多種綠色基礎設施，有效地提升城市透水性，從而有效收集、滯留并自然凈化雨水資源[5]。海綿城市生態景觀建設中，可通過下沉式綠地收集市政道路及園區道路周圍區域雨水徑流。具體而言，周圍園區道路與市政道路的建設高度約為4.3m，溢流口的建設高度為3.9m，底部建設的高度為3.5m，種植土層建設深度為0.4m，碎石排水層建設厚度為0.4m，并設置防滲土工布。下沉式綠地建設流程如圖1所示。從建設流程和構造中可以清晰地看出，先通過線性排水溝收集周圍園區道路及綠地廣場內的徑流，隨后自然流入下沉式綠地。同時，周圍市政道路的雨水徑流也經過雨水口內的截流裝置處理，最終匯入下沉式綠地。下沉式綠地底部設計有碎石排水層，使得下滲的徑流能夠迅速通過排水層內的管道排出。這些收集到的下滲徑流，可以用于周邊綠化的澆灌，實現水資源的循環利用。在緊急情況下可以直接排入市政管網，以確保城市排水系統的正常運行。例如，天氣極端的情況下，徑流量超過下沉式綠地的滲透能力時，下沉式綠地上方設置的500mm×500mm溢流口開始發揮作用，可以將多余的徑流排入市政管網，從而防止因積水過多而對下沉式綠地和周圍的環境造成破壞。

2.2" 海綿城市生態景觀的計算依據

在生態景觀水系統設計時，應用海綿城市理念不僅能實現生態景觀的功能化作用，還能設計符合現代審美的生態景觀。在海綿城市建設模式下，設計時能將水系統生態景觀以及其他類型的生態景觀有機融合，因此從審美角度看，以海綿城市為理念設計的生態景觀更能滿足審美的需要。同時，海綿城市設計理念能提升生態景觀體系中水系統的利用效率，能夠達到較好的應用效果。海綿城市生態景觀雨水滲透率公式：

Q1=K×A×t。（1）

式中：Q1——雨水滲透量；K——土壤滲透系數；A——滲透面積；t——滲透時間。

海綿城市生態景觀雨水滯留時間公式：

T=Ｖ/Q。（2）

式中：V——雨水滯留體積，m3；Q——雨水流出速率，m3/s；T——雨水滯留時間，s。

海綿城市生態景觀每平方米蓄水量涵蓋有效蓄水量Vs與調節蓄水量Vd，雨水調節空間與設施調節蓄水量Vd相對應。設施有效蓄水量Vs由設施頂部和結構內部的蓄水容積構成，運算公式如下：

Vs=V1+V2。（3）

式中：Vs——設施每平方米的有效蓄水量，m3/m2；V1——設施頂部每平方米的蓄水量，m3/m2；V2——結構內部每平方米的蓄水量，m3/m2。

海綿城市生態景觀減少地表流水率公式：

R3=[（Q3-Q2）/Q3]×100%。（4）

式中：Q3——傳統地表水流率；Q2——改進（如建設下沉式綠地等）后地表水流率；R3——減少地表流水率。Q3-Q2計算得出的是由于采取改進措施而減少的地表水流的量，而最后乘以100%是將該比例轉換為百分數的形式，以更直觀地表示地表水流量減少的程度。

海綿城市生態景觀土壤含水量的公式：

wv=[v1/v]×100%。（5）

式中：wv——土壤含水量；V1——土壤水體積；V——土壤總體積。

海綿城市生態景觀降低內澇風險率公式：

R=（R1-R2）/R1×100%。（6）

式中：R1——傳統內澇風險率；R2——改進后內澇風險率；R——降低內澇風險率；R1-R2——傳統綠地內澇風險率與改下沉式綠地內澇風險率的差值。

在評估不同污染物指標（如化學需氧量、氨氮、總磷等）的去除率時，針對化學需氧量這一特定指標的去除率公式如下：

η化學需氧量=（C進-C出）/C進×100%。（7）

式中：η化學需氧量——化學需氧量平均去除率；C進——進水化學需氧量濃度，mg/L；C出——出水化學需氧量濃度，mg/L。

本文基于海綿城市理念，設計了城市生態景觀系統，通過該系統，能夠打造出具有城市個性特征的生態景觀區域，并為城市居民創造更為舒適的綠色生態環境福祉。

3" 實驗對比分析

3.1" 實驗配置

實驗地點：上海市云錦路下沉綠地。

降雨模擬：參考歷史降雨數據。

降雨天數：3d。

降水量：第一天大雨（40mL/d），第二天中雨（25mL/d），第三天小雨（6mL/d）。

數據收集：人工收集。

具體時間：2024年5月10～13日07：30-21：30。

3.2" 下沉式綠地與傳統綠地對比分析

針對海綿城市設計的下沉式綠地與傳統綠地進行一系列實驗對比，結果如表1所示。在雨水滲透率方面，下沉式綠地為74%，而傳統綠地為56%。這表明下沉式綠地獨特的設計結構，更有利于雨水快速滲入土壤，從而使更多雨水滲透到地下。在雨水滯留時間上，下沉式綠地可達7h，傳統綠地為4h。由于下沉式綠地地勢較低，擁有更大的蓄水空間，所以能更長時間地留存雨水。每平方米蓄水量方面，下沉式綠地為8L，傳統綠地為3L，下沉式綠地的蓄水能力更強，有助于在降雨時存儲更多雨水。在減少地表雨水流失率方面，下沉式綠地達86%，傳統綠地為49%，下沉式綠地能更有效地降低水流速度。在土壤含水量方面，下沉式綠地為78%，傳統綠地為51%，下沉式綠地能使土壤保持更高的含水量，有利于植物生長和維護土壤生態。在降低內澇風險率方面，下沉式綠地為87%，傳統綠地為47%，很顯然下沉式綠地在降低內澇風險方面表現更為出色，能更好地應對強降雨引發的內澇問題。

3.3" 下沉式綠地與傳統綠地污染控制率對比分析

減少徑流污染是海綿城市雨水管理系統設計的重要目標之一。上海市下沉式綠地與傳統綠地徑流污染平均濃度的對比如表2所示。從表2可以看出，下沉式綠地在化學需氧量、5日生化需氧量、懸浮物、NH4+-N、總磷和總氮等污染物指標上的濃度均低于傳統綠地，具體差值分別為75mg/L、28mg/L、15mg/L、0.98mg/L、0.22mg/L和1.08mg/L。這表明下沉式綠地在降低徑流污染物濃度方面效果更為顯著，能更有效地實現生態景觀建設中的水質凈化，減少污染對生態系統的影響。對于懸浮物的去除率，下沉式綠地的下限數據為67%，上限數據為99%，而傳統綠地的下限數據為48%，上限數據為79%，兩者的差值分別為19%和20%。這進一步說明下沉式綠地在去除懸浮物方面的能力更強，效率更高，能有效改善生態景觀中水體的透明度和底質質量。所以下沉式綠地在控制徑流污染、減少徑流量和懸浮物去除率等方面都明顯優于傳統綠地，對生態景觀建設的發展具有更好的促進作用，能夠創造更優質的生態環境和更可持續的水資源管理模式。

4" 結語

海綿城市理念下，通過構建下沉式綠地等綠色基礎設施，實現了對城市雨水的有效收集、滯留和自然凈化。研究結果表明，在與傳統綠地的對比中，下沉式綠地雨水滲透率為74%，滯留時間達7h，每平方米蓄水量為8L，減少地表雨水流失率為86%，土壤含水量為78%，降低內澇風險率為87%。在污染控制率方面，下沉式綠地在化學需氧量濃度低于傳統綠地，懸浮物去除率為67%～99%，而傳統綠地為48%～79%。通過以上對比實驗發現海綿城市設計在改善城市生態環境、提升水資源管理能力方面具有優勢，為城市生態景觀建設提供了有益參考，實際應用中應根據需求合理選擇和配置相關設施與植物，以實現最佳效果。

參考文獻

[1]" 孫秀麗.海綿城市設計方案研究：以寧波市某新建小區為例[J].給水排水，2022，58（增刊1）：328-331.

[2]" 張朦靜，朱姝靜.城市內澇問題在城市更新過程中的改善研究[J].科技創新與應用，2024，14（22）：148-152.

[3]" 劉暢，張曉瑞.城市綠色空間研究進展與展望[J].河北地質大學學報，2024，47（1）：92-98.

[4]" 翟小潔，翟璐璐，朱家葆，等.不同天然海綿體特征條件下的海綿城市建設適宜性研究[J].地質與勘探，2024，60（1）：33-41.

[5]" 朱正威，趙雅，馬慧.從韌性城市到韌性安全城市：中國提升城市韌性的實踐與邏輯[J].南京社會科學，2024（7）：53-65，77.

作者簡介：楊碩（1994— ），男，漢族，北京人，本科，研究方向為園林景觀設計。