低影响开发理念下我国场地景观优化设计研究进展*

刘　颂　毛家怡　刘悦来

同济大学建筑与城市规划学院　上海　200092



低影响开发理念下我国场地景观优化设计研究进展*

刘颂毛家怡刘悦来

同济大学建筑与城市规划学院上海200092

低影响开发是以可持续水循环为核心的现代雨洪管理理念，越来越多地应用于场地景观优化设计中。基于我国低影响开发理念研究动态和场地景观优化实践，从景观雨水设施、场地雨洪调控能力影响因素、雨水设施量化、相关设计规范标准及规划设计方法等进行了总结，为优化场地景观设计提供参考。

低影响开发，景观雨水设施，场地优化设计，进展

低影响开发(Low Impact Development, LID)，是20世纪90年代由美国马里兰州环境资源署首次提出，其初始原理是通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术，以达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，减少开发行为活动对场地水文状况的冲击，是一种发展中的、以生态系统为基础的、从径流源头开始的暴雨管理方法[1]。低影响开发理念对场地的景观规划设计提出了更高的要求，在满足场地景观美化、保护生态平衡、提供休闲场所等功能外，对如何吸纳、滞留、净化雨水，缓解暴雨时场地雨水径流带来的排水压力，营造健康水文环境等成为景观设计师们研究和实践的热点。

1　景观雨水设施及场地雨洪调控能力的影响因素

1.1 低影响开发景观雨水设施

景观雨水设施是低影响开发技术在解决城市雨水问题的景观化途径。张善峰等[2]总结了21种景观雨水设施模式及6种作用原理。王思思等[3]总结了不同尺度下景观雨水设施的功能及适用范围。柳骅[4]总结了不同雨水设施在景观效果、生态价值、建设成本、维护管理和公众接受度方面的优劣对比。

根据下垫面的不同，可将雨水设施分为下沉式绿地、透水铺装和绿色屋顶3类。

1) 下沉式绿地。下沉式绿地又称下凹式绿地，是良好的雨水分流场地。广义的下沉式绿地包括洼地、雨水花园、雨水塘、雨水湿地、多功能调蓄等生态雨水设施[5]，形式多样，应用广泛，可以用于绿地、道路、广场、停车场等改造设计。其中雨水花园是下沉式绿地的常见形式。向璐璐等[6]总结了典型雨水花园的结构，即从地表到内部分别为植被层、蓄水层、覆盖层、溢流管、种植土层、人工填料层、砂石层、砾石过滤层、穿孔渗水管，国内雨水花园基本以此为依据进行建设。这种结构具有建造费用低、管理简单、生态环保、自然美观及易于场地环境结合等特点。

2) 透水铺装。透水铺装在雨洪中的作用主要体现在控制雨水径流量上，铺设透水铺装比未采取措施时径流削减能力提升10%，张书函等[7]根据多年的实践经验，建立了透水砖铺装的技术指标体系，提出一套铺装层结构的设计方法。

3) 绿色屋顶，或称屋顶绿化。绿色屋顶具有降低城市热岛效应，改善城市生态并能有效消减雨水径流量及改善屋面径流水质等作用。当前对绿色屋顶的研究主要集中在相关技术体系[8]、生态效益、结构设计、绿化植物设计等几个方面。

景观雨水设施是低影响开发规划设计与实施的基本单元。低影响开发实现的核心途径即将各种雨水设施整合规划设计于场地中，建造一个由点状、线状、面状雨水设施构建的景观网络[2]。

1.2 影响场地雨洪调控能力的因素

低影响开发雨水设施规模、布局方式、用地类型、土壤类型、地下水位高低、植物种类等是影响场地雨洪调蓄能力的主要因素。聂发辉[9]等测量了上海市5个功能区的土壤容重和通气孔隙度，发现不同功能区土壤入渗速率相差较大，低影响开发改造效果因场地性质而不同。文教区和居民生活区的绿地土壤渗透速率最快，更适合进行改造，而交通道路区由于受人为活动干扰最大，土壤下渗能力差，低影响开发雨水设施能力也相对较弱。王佳等[10]认为植物的合理选择与配置是长期维持低影响开发与雨水设施效能的关键因素之一，雨水设施中植物的选择，关键是要根据雨水设施的结构和功能要求，充分考虑水分、淹没时间和场地尺寸等特殊条件，提出不同雨水设施内的植物选择原则和设计要点。而低影响开发雨水设施规模与场地所需吸纳的雨水总量、下沉式绿地的深度、场地雨洪优化目标以及工程预算等变量相关。余绍武等[11]对下沉式绿地雨水蓄渗效益及影响因素进行分析，结果表明，绿地下沉深度、下沉绿地面积、土壤稳定渗透系数、设计暴雨重现期、植物耐淹时间以及其他等是主要因素。

因此，场地景观优化的对象不仅限于绿地、植物和建筑，还包括土壤和水文循环，通过合理调节这些影响因素可以达到场地优化的效果。

2　基于雨洪模拟的场地景观雨水设施量化

2.1 雨量分析计算

目前普遍运用推理公式法和设计降雨量两种常用的水文计算方法，或利用暴雨管理模拟软件进行场地雨洪模拟，以定量确定低影响开发雨水设施的布局和规模。苏义敬等[12]通过水量平衡法计算下沉式绿地的设计参数，即在壤质砂土地区，绿地下沉率为50%，年径流总量控制率在5%的条件下，绿地率为20%、30%、40%时，合理的下沉式绿地设计深度分别为200、120、75 mm。张洁[13]以构成北京市内涝威胁的强降雨过程为研究对象，根据高、中、低3档径流量情况进行产流量计算，对超出现行城市管网排水能力的降雨径流由功能性绿地进行消纳，从而定量计算出绿地可储水的平均深度及面积。姜昕等[14]以青岛市东山公园为例，计算不同重现期和降雨时长的暴雨强度和雨水收集量，计算出公园雨水设施规模。王晓晨[15]以改造成本最低、年径流削减总量最大和年径流污染物削减量最大为目标，使用多目标优化求解的方法，分别计算改造下沉式绿地、渗透路面和绿色屋顶的面积。

上述定量分析计算为场地景观设计及雨水设施布局提供了有力依据，但大多基于经验公式，针对水量或洪涝控制等单一目标，对其他如水质净化、雨水利用等综合功能及其他涉水系统的核算还有待进一步研究。

但必须了解的是，已有相关学科如水环境科学与市政工程学等科学家开发了多种城市雨洪模型，用于对水质水量进行单独或连续模拟及实时运行管理，以指导市政排水管网系统规划及防洪实践。风景园林专业人员应积极引入这些研究成果，为场地景观规划设计的精确化及设计能效定量评估提供重要技术支持。

2.2 场地雨洪模型模拟

国外的雨洪模拟模型较为成熟，王海潮[16]在总结国内外城市雨洪模型研究进展的基础上，对SWMM、Info Works CS、MOUSE 3个模型从多角度进行对比分析，为模型选取提供依据。目前国内主要以国外雨洪软件的应用为主，为场地洪水风险管理、雨水资源化利用、水污染治理和低影响开发建设等提供决策依据。如牛志广等[17]用SWMM暴雨管理模型建立研究地的雨水径流模型，模拟不同重现期下的雨水径流，然后以景观河作为汇流雨水排放的受纳水体，采用WASP水质模型模拟景观河的水质变化，辅助雨水景观设计。我国对雨洪模型的开发晚于西方国家，1990年岑国平提出国内首个自主开发的城市雨水径流计算模型SSCM，后又自主开发了城市雨水径流模型(CSYJM)、平原城市水文过程模拟模型及城市分布式水文模型(SSFM)等[16]；赵东泉等[18]开发了一套基于我国实际应用需求的数字排水平台(DigitalWater DS)可在同一平台下进行雨洪控制方案设计、动态模拟、分析评估与优化调整，为解决场地雨洪管理提供了高效的数字化管理工具。但国内的雨洪模型缺乏市场化运作，可视化、可操作性不强，主要为开发者团队使用[16]。

3　以低影响开发设计为导向的相关规范标准体系

国家或地方标准为低影响开发雨水设施的设计提供了依据，近年来，由规划设计单位参与编制的规范性技术标准文件也陆续出台，成为场地低影响开发优化建设和改造的重要支撑。较早编制的《城市排水工程规划规范(GB 50318-2000)》《室外排水设计规范(GB 50014-2006)》《绿色建筑评价标准(GB/T 50378-2006)》和《建筑与小区雨水利用工程技术规范(GB 50400-2006)》等在近几年相继完善。2014年10月住建部发布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》(试行)，指出了海绵城市建设—低影响开发雨水系统构建的基本原则，规划控制目标分解、落实及其构建技术框架，明确了城市规划、工程设计、建设、维护及管理过程中低影响开发雨水系统构建的内容、要求和方法，并提供了中国部分实践案例，为推广和应用低影响开发建设模式提供了有力的依据。2015年7月《海绵城市建设绩效评价与考核办法》(试行)，从水生态、水环境、水资源、水安全等6个方面对海绵城市低影响开发雨水系统构建绩效进行评价；2016年1月《城市综合管廊国家建筑标准设计体系》和《海绵城市建设国家建筑标准设计体系》发布了包括新建、扩建和改建的海绵型建筑与小区、海绵型道路与广场、海绵型公园绿地等相关的技术及相关基础设施的建设、施工验收和运营管理；同时《海绵城市建设国家建筑标准设计图集》出版。

地方技术标准编制方面，北京和深圳较早制定了低影响开发建设的技术标准。2005年，《北京市节约用水管理办法》规定，凡北京建设项目达到一定规模的必须建设雨洪利用设施。此外还编制了《城市雨水利用工程技术规程(DB11/T685-2009)》和《透水砖路面施工与验收规程( DB11/T 686—2009)》《雨水控制与利用工程设计规范(DB11/T 685-2013)》，指出新建或改建城市道路绿化隔离带可结合用地条件和绿化方案设置下沉式绿地，并规定了下沉式绿地的规模、竖向设计参数及与周边路面的衔接方式；凡涉及绿地率指标要求的建设工程，绿地中至少有50%为用于滞留雨水的下沉式绿地。深圳光明新区2008年率先引入低影响开发雨水综合利用模式。新区管委会先后编制了《光明新区雨洪利用规划》《启动区低冲击开发详细规划》和《建设项目低冲击开发雨水综合利用规划设计导则》等，明确新区的年径流控制率为70%，初期雨水污染控总量削减不低于40%的总体要求，并对相关指标进行细化控制，用于指导各类低影响开发项目。随着海绵城市的推进，上海、武汉、杭州等城市也将陆续出台相关技术规范，用于指导低影响开发工程建设。

4　基于低影响开发的场地景观优化设计方法

低影响开发技术与景观规划设计融合带来的可持续效应激发了越来越多的场地景观优化实践，涌现出许多公园、居住区、城市道路景观改造成功案例。如清华大学的胜因院是近现代教师住宅群之一，由于处于低洼地带饱受内涝灾害，刘海龙等[19]通过在各汇水分区设置了6处雨水花园和相关雨洪管理措施，使最低洼片区能够解决两年一遇以下的暴雨内涝，使雨洪管理设施和历史文化景观环境自然融为一体的同时，保护了场地重要的历史文脉。《深圳市光明新区再生水及雨洪利用详细规划》通过开展再生水及雨水综合利用，缓解城市水资源危机、建立城市健康水循环，成为创建光明绿色新城的重要组成部分。

一些学者对基于低影响开发的雨水景观工程设计方法进行了探讨，场地雨水改造实践一般流程包含以下5个阶段。

1) 场地现状条件调查。场地的自然地形、地貌、植被、土壤、排水、土地利用、公共与公用设施信息、地下水的水位与土壤透水性；场地全时期( 从几个月一遇降雨，到半年、1 年、2 年，直至 10 年、20 年、100 年一遇洪水) 降雨信息、场地径流量、峰值径流量、径流频率与历时及水质相关资料；排水设施及市政管网资料等。

2) 场地及水文分析。最为重要的是对场地水文环境的分析，以及对地表径流与地表水水质的分析。其中，水文环境分析包括流域汇水分区与微汇水分区的分析。分析1年以下一遇的雨水对补给地下水与控制地表水质有重要意义，1～2年一遇降雨对控制受纳渠道的土壤侵蚀有重要意义，5～10 年一遇降雨对于降雨传输体系设计与小型防洪设计有重要意义，100年一遇降雨主要用于分析大规模洪水对场地设计的限制性因素和对场地的影响[20]。

3) 制定优化设计目标。应综合考虑降雨条件、场地特征、空间需求、成本投入等多方面因素，因地制宜地提出水资源利用、雨水消纳蓄滞、水质净化或生态敏感区保护等目标。

4) 场地优化方案设计。科学选择雨水设施、计算设施规模、合理布局技术设施、提升功能绿地率以及优化植物种植设计等，结合场地历史文化背景，营造环境友好、舒适宜人的景观空间。

5) 方案评估与实施。形成初步设计方案后，可以运用SWMM等水文模拟模型对初步方案进行评估，反复修正使方案满足最初设计目标，并制定后期维护和管理策略。

5　结语

把雨洪管理融入到城市景观中，提升景观价值的同时节约了城市发展成本，绿色雨水设施是将低影响开发理念融入城市空间规划设计的景观化途径。对场地景观优化要求设计师首先考虑排水条件和雨洪控制需求，用竖向设计和搭配植物材料，在展示优美景观的同时解决好场地雨水的排放、消纳、调蓄等功能。同时场地景观低影响开发具有地域性和复杂性的特点，在实践中除了遵循一般的设计流程和相关标准规范外，也要根据不同场地的绿地率、土壤渗透条件、雨洪控制目标等特殊情况，因地制宜提出规划方案。

场地规划设计涉及的学科多，将LID 理念与场地规划的各个阶段进行有效结合，需要综合性地运用多学科知识，加强规划、景观、道路、给排水等多个专业和设计人员的配合与协调，才能实现可持续场地雨水管理要求。

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Review on Optimized Site Landscape Design Based on Low Impact Development Concept

Liu SongMao JiayiLiu Yuelai

(College of Architecture and Urban Planning, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Low Impact Development (LID) is a modern stormwater management concept which is focused on sustainable water-cycling. This concept has been more and more applied in the site landscape design.By reviewing the LID research and successful cases of optimized site landscape design, this paper concluded the stormwater management facilities, affecting elements to stormwater regulation at sites,quantitative analysis method for rainfall, relevant design criteria and planning approaches, which was aimed to provide references to the optimized design of site landscape.

Low Impact Development(LID), stormwater management facility, optimized site design, review

2016-02-12

国家自然科学基金“转型期城乡绿地系统优化方法研究：以长江三角洲区域为例”(项目编号：51378364)；同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司重点项目研发基金，高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室自主与开放课题的支持(项课题编号：2015KY06)

刘颂(1968-)，女，博士，教授，博士生导师，研究方向为景观规划设计及其技术方法，城乡绿地系统该规划。E-mail：liusong5@tongji.edu.cn

10.3969/j.issn.1672-4925.2016.04.001