城市雨水基础设施景观设计——以延庆创意产业园区为例

刘东云 邵韦平 李淦 吕娟 王诗鑫 / LIU Dongyun, SHAO Weiping, LI Gan, LV Juan, WANG Shixin

1 引言

随着我国城市化的进程，我们开始全面考察全球化时代所面临的社会、经济和生态环境方面的问题。在城市雨水基础设施方面，频发的城市水环境危机已经对传统发展模式提出质疑。构建安全、可持续、符合城市长期发展目标的城市雨水基础设施，寻求以知识、技术和领导力为依托的城市发展道路已成为城市发展迫切需要解决的重大策略问题。

2 基础设施景观

城市基础设施是城市生存和发展所必须具备的工程性基础设施和社会性基础设施的总称①。常见的城市基础设施分为3类：一类是确保工业化经济正常运作的“灰色基础设施”，如城市道路、桥梁、铁路、市政管线、污水处理厂、垃圾处理厂等；其次是为城市居民提供新鲜空气、食物、体育、游憩、安全庇护以及审美等生态服务的“绿色基础设施”，如城市绿地系统、农林系统、自然保护地系统等；第三类是社会基础设施，如教育、科技、医疗卫生、体育、文化等社会事业。

基础设施景观（Landscape of Infrastructure）是将城市基础设施的运行和自然生态过程、城市公共生活需求结合并作为重要的公共景观，以在围绕城市发展、城市公共政策、城市规划设计和环境的可持续发展等议题的争论中发挥更大的作用（Waldheim，Charles，2006）。基础设施景观是在景观设计领域与传统基础设施领域间寻找契合点，对未来景观的发展方向和内容进行有意义的拓展。

2.1 多学科性

基础设施景观首先强调当代城市基础设施不再是单纯的技术问题，它综合了传统的市政工程学、景观设计学、建筑学和城市设计学，并融入生态学、地理学、城市经济学、社会学等相关学科的原理，在城市公共领域积极寻求融合自然生态、社会功能和基础设施功能的新型景观。

图2 园区雨水基础设施景观设计原则

2.2 系统性

系统的概念由贝塔朗菲（Ludwig von Bertalanffy）最先提出，指由协同完成某个任务的相关组成部分的整体②。基于系统原理，城市基础设施景观化将复杂的城市公共环境分解成若干相互耦合的系统要素，通过各专业和领域的共同参与，依赖多元整合的组织形式，实现城市可持续发展。

2.3 多目标性

基础设施景观不仅是对传统基础设施单一功能和技术化模式的反思，它更致力于将城市基础设施作为首要的规范秩序，并放在大都市环境和政治、经济约束中来考虑，从而形成城市形态发展和演变的框架和城市多功能的载体。

3 雨水基础设施景观

作为城市基础设施的重要组成部分，雨水基础设施对于城市的健康发展起着非常重要的作用。自1990年代以来，发达国家首先意识到城市发展中的雨洪问题，逐渐形成系统的雨洪管理方法。美国低影响开发理论（Low Impact Development，LID）和基于微观尺度景观控制的最佳管理实践（Best Management Practices，BMPs），模拟自然水文状态并维持自然水文过程，以分散式小规模措施对雨洪进行管理；澳大利亚的水敏感性城市设计（Water Sensitive Urban Design，WSUD），强调通过城市规划和设计的整体分析方法将雨洪管理、供水和污水管理一体化，减少对自然水循环的负面影响并保护水生态系统的健康；英国的可持续城市排水系统（Sustainable Urban Drainage System，SUDS），由传统的以“排放”为核心的排水系统上升到维持良性水循环的可持续排水系统，综合考虑城市环境中水质、水量和地表水舒适宜人的娱乐游憩价值（车伍 等，2009；张伟 等，2011；王思思 等，2014）。

城市街道是展示城市形象和城市景观的核心，其中的雨水基础设施承载着雨水收集与排放的功能。城市雨水基础设施建设，不仅要实现可持续的城市雨洪管理，减少洪涝灾害带来的危害，维持城市良性的水循环体系；还应该超越单一市政工程设施的界限，将其作为一种未被完全开发的城市公共空间资源进行重新定位，在城市的可持续发展中发挥更大的作用。

4 延庆创意产业园雨水基础设施景观设计

4.1 园区概况

延庆创意产业园区西距县城2km，规划总用地面积21.02万m2，总建筑面积约14.5万m2，按照全程绿色设计的原则，着力打造集创作、培训、科研、成果展示、文化交流于一体的文化创意产业聚落，并成为北京市创新型生态环保园区的典范（图1）。园区所在地延庆多年平均降水量为493mm，降水量年内分布不均，6～8月份降水量占全年总降水量的72%，属水资源缺乏型城市。园区周边无市政排水条件，场地内地势北高南低，雨水沿地势排入南侧妫河。妫河为城市二级保护区。

图3 园区道路布置平面

图4 市政路和非市政路剖面

图5 雨水基础设施综合技术方案

图6 雨水自然循环过程

4.2 设计目标

如前文所述，传统城市基础设施建设在满足高标准技术要求的同时，正变得越来越工程化。创意产业园区雨水基础设施景观设计摒弃了以排放为单一目标的传统雨水系统建设模式，在遵循场地、生态、社会、过程和技术等方面质量控制的原则下，力图构建城市良性水文循环体系，从而实现可持续的生态园区建设目标，并增强园区活力（图2）。

4.3 技术方案

4.3.1 街道布局和剖面设计

按照园区总体规划，园区道路体系共分为两级：市政路和非市政路。市政路宽15m，采用“三纵一横”布局形式，南北向3条，东西向1条。其中南北向道路均与妫河垂直，以获得最佳视角，东西向市政路将南北向市政路串联起来。市政路双向2车道宽7.5m，道路横坡1.5%；两侧绿化带1.75m，人行道宽2m。非市政路宽9m，车行道单向宽5m，道路横坡为单坡1.5%，两侧人行道各宽2m （图3、4）。

4.3.2 雨水基础设施景观综合技术

在缺少行业规范和标准的情况下，景观设计师利用一切可能的条件，规划设计了一套完整的雨水基础设施景观综合技术（图5），实现了预期的目标。

根据该技术方案，按照最大限度减少雨水排放的原则，设计师充分利用绿地及人行道使雨水尽可能地滞留下渗。人行道设计为透水混凝土材质，绿化带设计为下凹式，低于道路5～10cm。地表雨水先就近排入下凹绿地，并通过渗排一体化系统就地下渗；多余的雨水溢流至雨水暗沟，通过主路上的雨水管排入雨水花园，实现最大程度的滞留。雨水经过渗透、溢流和物理净化后，最终溢流排入妫河（图6）。

雨水排放总量按照暴雨强度公式：

其中：t—降雨历时，min ；P—设计重现期，y ；qj—设计降雨强度，L/s·hm2。

设计重现期为5年，综合径流系数取0.5，园区雨水排放总量约为4 219.7L/s。根据计算，道路两侧设置宽400mm的雨水暗沟，渗排一体化系统按照道路雨水口密度设置在下凹绿地中。

图7 市政路雨水基础设施剖透视

图8 非市政路雨水基础设施剖透视

图9 雨水花园

通常街道上的行道树被种植在独立的种植池内。在本项目中，设计师将市政路的树池精心分组，每组连在一起形成带状下凹绿地，设置雨水收集口，让车行区域的雨水通过道路横坡汇集到下凹绿地内。雨水在下凹绿地中滞留、沉淀并被植物和碎石净化后下渗，余量溢流进入雨水暗沟。非市政路由于没有行道树，景观设计师创造性地设计了双道牙，双道牙之间填充碎石，碎石内设置渗排水管。雨水在渗入地下的同时，多余的雨水经渗排水管排入市政路下的雨水暗沟。非车行区域均采用透水混凝土铺装，雨水能快速渗入地下（图7、8）。所有道路除柏油路面和道牙、水池等收边外，其余均为透水区域。

下凹绿地竖向设计要求比车行道低，以汇集路面雨水，减少地面雨水径流量；地被植物不仅耐水湿，植物、沙石的综合作用还能够去除径流中的部分悬浮颗粒和污染物等有害物质。合理的植物配置，同时为昆虫提供良好的栖息环境，植物的蒸腾作用还可以调节街道景观中空气的湿度与温度，改善局部小气候环境。

园区部分雨水渗入地下，多余的雨水溢流进入雨水暗沟。由于场地北高南低，本项目在南侧设置第2层汇水区——雨水花园，以消纳雨水暗沟收集的雨水，在进一步滞留、下渗回灌的同时，多余的地表雨水被雨水花园净化后排入妫河。雨水花园的规模大小不等，按照5层构造进行设计。最上层是为暴雨提供的暂时储存空间，雨水中的部分沉淀物在该层沉淀；往下是树皮覆盖层，树皮帮助保持土壤湿度，避免表层土壤板结而造成渗透性能降低，从而在树皮土壤界面上营造了一个微生物生长和降解的环境；第3层是种植土层，采用渗透系数较大的砂质土壤，为植物根系吸附以及微生物降解碳氢化合物、金属离子、营养物和其他污染物提供了良好的场所；第4层为土工布、细砂层，可防止土壤等颗粒物进入下层；第5层为砾石层，由直径不超过50mm的砾石组成，厚度200～300mm，在其中埋置穿孔管，经过渗滤的雨水由穿孔管进入妫河（图9）。

下凹绿地和雨水花园选择乡土植物，并综合考虑植物的姿态、色彩、质感、花期的搭配，形成色彩鲜明的景观，品种包括各类景天植物、荷兰菊、狼尾草、紫菀、马蔺、黄菖蒲等。

4.3.3 交通缓流和竖向处理

交通缓流措施是将机动车的速度降低到“理想”程度，减少机动车行驶对街道景观造成不利影响的交通工程实践。西方国家的实践证明，交通缓流措施在有效改变驾驶员的行为、降低街道事故发生率的同时，大幅提高了行人过街的安全感和舒适感（沃特森 等，2006）。景观设计通过抬升道路交叉口标高，改善行人的步行环境，从而达到以人为本。原本道路具有纵坡，抬高道路交叉口车行区域至人行道标高，从道路转弯弧线起点需要向两侧找小的坡道与两侧道路衔接。由于道路纵坡的存在，每个道路交叉路口有2个局部最低点，需要设置雨水收集口，将车行区域的雨水导入下凹绿地（图10）。

4.3.4 实施建设

目前园区仍处于建设阶段。作为首期建设的工程之一，街道雨水基础设施景观于2013年得以实施。在实施后至今1年多的时间内，经设计团队多次进行项目回访发现，在此期间，无局部积水情况，排水效果良好；下凹绿地和雨水花园植物生长旺盛，吸引了蜜蜂蝴蝶等各类昆虫，逐渐展示出预期的景观效果（图11）。

图10 道路交叉口竖向处理

图11 建成后效果

5 讨论

完善的雨水设施景观建设不仅可以替代传统雨水管网排放的模式，在保证城市水系统循环延续性的同时，还能够极大地丰富城市景观的内涵。值得注意的是，本案例城市街区尺度较小，道路系统基本上属于城市支路和小区道路级别。因此，本技术方案对于较大规模的城市建设和较高等级的城市街道虽具有一定参考意义，但仍需按照严格的水力学计算，对其安全性和可靠性进行进一步验证。

注释

① 参考百度百科中“基础设施”的定义。来源：http://baike.baidu.com/view/211721.htm?fr=aladdin。

② 参考百度百科中“系统”的定义。来源：http://baike.baidu.com/view/25302.htm?fr=aladdin。

[1] 车伍, 吕放放, 李俊奇, 等.发达国家雨洪管理体系与启示[J].中国给水排水, 2009（10）.

[2] 张伟, 车伍, 王建龙, 等.利用绿色基础设施控制城市雨水径流[J].中国给水排水, 2011 （11）.

[3] 王思思, 苏义敬, 车伍, 等.景观雨水系统修复城市水文循环的技术与案例[J].中国园林, 2014（1）.

[4] 沃特森, 布拉特斯, 谢卜利编著.城市设计手册[M].刘海龙 等,译.北京：中国建筑工业出版社，2006.

[5] Waldheim, Charles.The Landscape Urbanism Reader(C).New York: Princeton Architectural Press, 2006.