基于海綿城市理論的下沉式綠地選址及設計要點研究

吳勝蘭 文斌 周晨 周兵

摘要 下沉式綠地是海綿城市理論下解決城市水問題的一個有效途徑，但個別城市盲目推行下沉式綠地帶來了新一輪的生態(tài)破壞。通過文獻研究和實踐總結(jié)，探討了下沉式綠地的概念、功能等，提出了城市下沉式綠地的相地原則及要求，為科學建設具有城市雨洪系統(tǒng)的調(diào)控功能、城市水資源的收集利用功能的海綿城市提供了有力的理論基礎。

關(guān)鍵詞 下沉式綠地；選址原則；設計要點

中圖分類號 S731.2文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）31-0097-04

Abstract Sunken green space is an effective way to solve urban water problems under the theory of sponge city. However，blindly promoting the sunken green space in some cities has brought about a serious of environment damage.We reviewed the current concept and functions of the sunken green space.Moreover， principles and requirements of the sunken green space construction were also proposed based on the literature and practice.The present study provided a strong theoretical basis for the scientific construction of sponge city， which had the multifunctions of regulating and controlling urban rainwater， collecting and utilizing urban water resources.

Key words Sunken green space；Location selection principles；Design points

海綿城市是指城市如同海綿一樣，在蓄水方面可以體現(xiàn)出良好的彈性，該理念是在2012年低碳城市論壇上首次被提出。俞孔堅[1]曾指出我國古代的陂塘系統(tǒng)、三角洲的?；~塘系統(tǒng)等體現(xiàn)了人類的生存智慧：將水作為財，就地蓄留、就地消化旱澇問題，“海綿”的哲學即是就地調(diào)節(jié)旱澇。開展海綿城市建設是解決目前我國城市水環(huán)境面臨的“逢雨必澇、雨停即旱”、雨水徑流污染、水資源短缺等問題的有效途徑[2]。

2014年海綿的概念引起了全國相關(guān)專家的重視，在各種聲音的推動下，國土資源部印發(fā)了《海綿城市建設技術(shù)指南（試行）》（以下簡稱《指南》）。海綿城市在《指南》中有明確定義：指城市在應對自然災害等方面問題時，能夠像海綿那樣發(fā)揮其“彈性”功能。海綿城市能夠?qū)τ晁M行吸收、積蓄、下滲、凈化，在必要時釋放利用[3]。海綿城市的建設通過實現(xiàn)對雨水的“滲、滯、蓄、凈、用、排”，充分利用原始地形地貌對降雨的積存作用，恢復自然下墊面對雨水的滯納滲透作用，充分利用植被、土壤、微生物對水質(zhì)的自然凈化作用，緊密結(jié)合雨水的滲透、滯留、集蓄、凈化、再利用、排水，最終綜合實現(xiàn)城市內(nèi)澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用、緩解城市熱島、水生態(tài)修復等多個目標。海綿城市的目的是構(gòu)建低影響開發(fā)的雨水系統(tǒng)，《指南》中提出了行之有效的低影響開發(fā)設施及其組合系統(tǒng)，如“下沉式綠地、植草溝、雨水濕地、透水鋪裝、多功能調(diào)蓄”等。下沉式綠地是海綿城市理論下解決城市水問題的一個有效途徑，但個別城市盲目推行下沉式綠地帶來了新一輪的生態(tài)破壞。通過文獻研究和實踐總結(jié)，探討了下沉式綠地的概念、功能等，提出了城市下沉式綠地的相地原則及要求，以期為科學建設具有城市雨洪系統(tǒng)的調(diào)控功能、城市水資源的收集利用功能的海綿城市提供有力的理論基礎。

1 下沉式綠地概述

1.1 下沉式綠地概念

下沉式綠地的概念曾有過爭議，主要是集中在廣義的下沉式綠地和狹義的下沉式綠地上。廣義的下沉式綠地，有專家認為是處在道路路面以下[4]的綠地，也有專家認為綠地低于周邊地面5～30 cm乃至50～100 cm，蓄積來自相鄰地面的徑流[5]；狹義的下沉式綠地也有不同的看法，主要集中在下沉量上，有的專家認為下沉量為5～25 cm，也有專家認為綠地的下沉量在10～20 cm且雨水溢流口設在綠地中或綠地和硬化地面交界處，雨水口高程高于綠地高程且低于硬化地面高程[6-7]。

目前行業(yè)內(nèi)最為認可的下沉式綠地概念為《指南》中的概念：下沉式綠地有狹義和廣義之分，狹義的下沉式綠地指低于周邊鋪砌地面或道路在20 cm以內(nèi)的綠地；廣義的下沉式綠地泛指具有一定的調(diào)蓄容積，且可用于調(diào)蓄和凈化徑流雨水的綠地，包括生物滯留設施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調(diào)節(jié)塘等[3]。該研究對象是狹義的下沉式綠地。

1.2 下沉式綠地功能

下沉式綠地具有滲水性能，周圍硬化地面上的雨水無法滲透到地表之下時，可以匯聚到下沉式綠地上再滲透到地表之下，起到削減徑流量、減輕城市洪澇災害的作用；下沉式綠地通過減少地表徑流，有組織地匯集雨水，有利于城市地表污水的集中排放和處理，綠地植被也可以吸收雨水中的各種礦物質(zhì)元素，再結(jié)合微生物的分解作用，能夠?qū)τ晁鸬絻艋饔?；下沉式綠地可以將超出土壤吸收能力的那部分雨水流入人為設置的蓄水管網(wǎng)中，將雨水存儲起來，當水資源稀缺的時候，可以利用綠地蓄滲的雨水；下沉式綠地蓄積降水時的地表徑流可以補充和節(jié)約綠地灌溉用水，從而有助于城市節(jié)水[5，8-11]。

下沉式綠地不僅具有滲水、凈水、蓄水、節(jié)水四大功能，還可以營造不同生境，通過不同植物的配置以增加景觀和物種的多樣性。因此，它是海綿城市理論中解決城市水問題的一個有效途徑，可以保證海綿城市理論的有效實施，也能提升城市綠地的復合生態(tài)功能。

2 下沉式綠地研究存在的問題

下沉式綠地是海綿城市建設的一種關(guān)鍵措施，然而下沉式綠地對城市防澇的功能有限，盲目推行下沉式綠地會出現(xiàn)一系列問題。

2.1 城市海綿體系不夠完善

海綿城市的實施是一個復雜的過程，它需要對城市的給排水現(xiàn)狀、水文環(huán)境、城市綠地現(xiàn)狀等進行全盤分析，并經(jīng)過嚴密計算才能進行合理的規(guī)劃，此外還需要長時間的可行性研究。在這之前，城市公共綠地建設不可能停滯，只能依據(jù)海綿城市的設計理念適當做出下沉式綠地的設計，但是這些設計不一定符合海綿城市規(guī)劃的雨水要求，若為了達到要求而進行重新建設必然造成大量人力、物力、財力的浪費。

2.2 部分地區(qū)難以推行下沉式綠地

不是所有城市所有位置都適合建設下沉式綠地，有些城市若盲目推行下沉式綠地反而會對環(huán)境造成更大影響。比如在廣州西關(guān)等南方地區(qū)，雨量大，再加上該地土壤本身水含量高，吸水蓄水的能力有限，若建設下沉式綠地，則易出現(xiàn)地面滯水，無法有效緩解洪澇[4]。

2.3 下沉區(qū)域常規(guī)植被長勢不佳

在建設下沉式綠地的過程中，有些城市為了能夠達到海綿城市建設50%下沉式綠地的標準，直接在現(xiàn)有道牙下方開設孔洞，方便雨水盡快流入下沉式綠地，而有些綠地并未考慮設置溢水口或使用耐淹植物，一旦出現(xiàn)長時間暴雨，則會使常規(guī)植物被長時間淹沒，影響植物生長，甚至死亡。

2.4 盲目推行下沉式綠地會帶來生態(tài)破壞

盲目推行下沉式綠地，若排水不當，植物長時間積水，不僅會影響大片植被生長，也會損害生物多樣性和景觀多樣性；若大面積下沉式綠地積水，綠地很難在短期內(nèi)為市民提供活動的空間，同時，綠地的避災救災功能、防災減災功能、游憩娛樂功能都無法在短期內(nèi)實現(xiàn)。

3 下沉式綠地選址原則

下沉式綠地可以緩解城市洪澇以及水資源缺乏的問題，但是其他綠地功能很難兼顧。為了避免盲目推行“下沉式綠地”出現(xiàn)的一系列問題，下沉式綠地應該具備一定的選址要求。

3.1 系統(tǒng)性原則

海綿城市建設的目的就是解決水的問題，各地應當將灰色與綠色基礎設施有機結(jié)合[12]，依據(jù)當?shù)亟涤暌?guī)律、降雨量、城市內(nèi)澇情況、水資源狀況等要求，合理確定各地的徑流情況，并通過各種模擬計算科學規(guī)劃布局下沉式綠地、植草溝、雨水濕地設施及其組合系統(tǒng)。下沉式綠地設施的建設不是孤立存在的，它是在海綿城市建設系統(tǒng)規(guī)劃的指導下，經(jīng)過相關(guān)的數(shù)據(jù)分析才能得到相對準確的面積、位置、深度等。每個城市應該做出完整的海綿城市規(guī)劃，通過利用ArcGIS、STRAHLE[13]等軟件模擬計算，對每塊場地需要滯留雨水進行計算，并得到相應的下沉式綠地的面積、深度，在后續(xù)設計中依據(jù)需要的面積、深度，再考慮下沉式綠地的位置及形式。

3.2 適宜性原則

下沉式綠地設施的建設應該遵循因地制宜的原則，選擇適合的城市和位置來建設下沉式綠地。應選擇一些土壤結(jié)構(gòu)合理的且有較好排水系統(tǒng)的城市及區(qū)域，避免選擇南方降雨量大、暴雨多的城市，地下水位高的城市，鹽堿嚴重的城市[5]，從而避免因地面滯水或長期積水造成的植物死亡及暴雨后綠地空間的使用，避免鹽堿嚴重的地區(qū)通過雨水流動污染更多的土壤，使下沉式綠地可以真正起到節(jié)水、蓄水、截水等作用。要努力做到“就城論城，就事論事”，在適宜的位置建設下沉式綠地[5]。另外，下沉式綠地既是公園綠地、城市道路、城市廣場、居住小區(qū)等綠地的組成部分，又是海綿城市設施的重要部分，因此，下沉式綠地的選址面積不宜過大，城市綠地既要滿足人們的文化及休憩需求、防災避災需求，又要符合海綿城市整體規(guī)劃和設計。

3.3 生態(tài)性原則

生態(tài)性原則即盡可能少地干預自然條件，在必須出現(xiàn)下沉式綠地的地方再考慮進行保護性開發(fā)。首先遵循《園冶》中 “高阜可培，低方宜挖，高方欲就亭臺，低凹可開池沼”的理念，在地勢相對較低處進行開挖（圖1），盡量用破壞最小的方式保證下沉式綠地的建設及場地的土方平衡。另外，盡量在暴雨易積水路段地勢較高處設置下沉式綠地，進行層層截流，在地勢低洼處綠地考慮設置面積相對較大的下沉式綠地，容納部分水量，從而緩解城市洪澇。

4 城市下沉式綠地設計要點

4.1 科學的豎向設計

下沉式綠地需要收集周邊屋頂、道路、硬化鋪裝等硬質(zhì)場地的雨水，因此下沉式綠地必須低于周邊硬質(zhì)或綠地，其下凹深度一般為10～20 cm[5]，且坡度坡向都指向下沉式綠地。另外，路緣石的高度也很重要，路緣石一般要與地表平齊，并設置入水口，坡度坡向朝向綠地（圖2），若在路緣石高于地面高度的已建成道路或綠地與道路中被人行道隔離，可通過設置缺口（圖3、4）進行補救，徑流通過缺口集中匯入下沉式綠地，以保證雨水的順利流入[14-15]。

4.2 合理的土壤結(jié)構(gòu)

下沉式綠地要求土壤含水量低、總孔隙度大、飽和導水率高，盡量避免黏重和被硬化土壤，以保證有較好的緩解洪澇效果。若在土壤滲水力強、吸收雨水徑流速度快的粉土和砂土地區(qū)，植物可直接種植在原有土壤上[16]。若綠地土壤黏重、滲透系數(shù)低，則應改良土壤結(jié)構(gòu)，在土壤中添加碎小顆粒，如爐渣等物質(zhì)，以增強土壤水滲透能力，避免綠地滯水和積水[17]。若是在下沉式綠地施工過程中，對綠地正常土壤過度碾壓，出現(xiàn)土壤夯實現(xiàn)象，那么可在土壤中適當添加有機質(zhì)來改變土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲水速率[14，18]，實踐證明“土∶砂∶綠化植物廢棄物∶有機肥=7∶5∶2∶1”的改良土壤配比是較好的改良方案[19]。

4.3 耐澇耐旱的鄉(xiāng)土植物

下沉式綠地植物首先應選用根系發(fā)達、凈化能力強、耐水淹和耐水濕的多年生鄉(xiāng)土植物[20]，一方面這些植物能適應本土環(huán)境、抗性強、養(yǎng)護成本低，另一方面能利用植物吸附消納水中的污染物來凈化水質(zhì)。其次，針對一些地區(qū)（如長沙、武漢等城市）降雨充沛期和無降雨期交替的情況，選用不僅能耐澇而且有一定抗旱性的植物。適宜在下沉式綠地的植物有黑麥草、細葉芒、八寶景天、高羊茅、狼尾草、黃菖蒲、香根草、細枝葉下珠、紅葉石楠、金邊黃楊、美人蕉、萱草等 [19，21]。還有一些北方城市冬季降雪后會在路面上播撒主要成分是醋酸鉀和氯鹽的融雪劑，易損害植物根系，因此要選用耐堿性的植物，如大葉黃楊、金葉女貞、旱柳、構(gòu)樹等[22]。

4.4 避免次生危害

下沉式綠地建設的目的是解決城市問題，要盡量避免因為下沉式綠地建設出現(xiàn)滯水、積水、植物死亡、土壤流失等次生危害，不能因為解決老問題而產(chǎn)生新問題。既要在下沉式綠地設置溢流口，且頂部標高一般高于綠地5～10 cm[3]，以保證暴雨時溢流口及時排放過多雨水，又要在雨水集中入口鋪設卵石[14]（圖5）以避免因長期雨水的沖刷而造成土壤流失。還應結(jié)合不同匯水面的徑流水質(zhì)分類研究[23]，利用GIS技術(shù)對雨水處置方案進行規(guī)劃設計[24]，并設計截污雨水口、截污檢查井或截污樹池等[14]，以避免污染較重的道路、停車場等場地的雨水將污染物帶入綠地，避免次生危害的發(fā)生。

5 結(jié)語

下沉式綠地能夠?qū)崿F(xiàn)綠地多功能化、就地消納雨水徑流、減少外排雨水量、雨水資源化利用、改善生態(tài)環(huán)境等多種目標[26]，除了要滿足科學性、適宜性、生態(tài)性三大原則進行合理選址外，還要有科學的豎向設計、合理的土壤結(jié)構(gòu)、耐澇的鄉(xiāng)土植物，盡量避免次生危害。這些選址應當因地制宜，依據(jù)不同城市的環(huán)境特點進行調(diào)整和變化，應針對不同類型城市的選址原則及要求進一步開展研究。

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