基于低影响开发的海绵城市景观化途径*

刘　颂　陈长虹

同济大学建筑与城市规划学院　上海　200092

基于低影响开发的海绵城市景观化途径*

刘颂陈长虹

同济大学建筑与城市规划学院上海200092

摘要：作为一种改变传统城市建设模式的生态化、景观化的雨水管理方法，海绵城市建设正在全国范围内推广。低影响开发的理念和景观方法是海绵城市建设的核心。文中首先阐述实施海绵城市转变的重要意义，然后分析海绵城市建设的关键点，最后从微观、中观、宏观3个层面着重提出海绵城市的景观规划设计内容和方法途径。

关键词：海绵城市，低影响开发(LID)，城市雨洪管理，景观设施，景观化途径

水资源匮乏、结构性缺水、季节性内涝是目前我国许多城市面临的灾难性问题。为此，住建部发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》[1](以下简称《技术指南》)，并在迁安等16个城市进行海绵城市建设试点。

海绵城市是一种形象的比喻，其核心是低影响开发(low impact development，简称LID)。低影响开发是一种生态化、景观化的雨水管理方法，倾向于在场地内利用软性工程技术，通过植物的特性就地处理和管理降水。因此，低影响开发的景观技术方法成为海绵城市建设的核心环节。景观化的海绵城市不仅是解决城市雨洪安全和水资源循环利用问题的途径，而且成为人与自然环境相融合的桥梁。

1 海绵城市与低影响开发

一般情况下，自然界的雨水达到地面时，经过截留、渗透、洼地蓄水、地表径流等过程，最终汇入河道沟渠。其中，渗透和地面径流是雨洪管理的主要研究对象，而地表覆盖(植被和土地利用)、土壤组成和质地、地表坡度是影响渗透和地表径流的主要因子。在传统城市开发中，地面整理、高度硬质化和植物减少导致雨水径流系数剧增。一般情况下，林地的雨量径流系数约为0.1～0.2，农田的雨量径流系数为0.5～0.6，城市的雨量径流系数为0.9～1.0[2]。

低影响开发就是要通过景观方法缓解雨水径流，净化污染的雨水。其目的在于，通过从源头控制雨水径流，使用下渗、过滤、存储和缓释等技术维持场地在开发前的水文特征不变，包括雨水径流总量、峰值流量、峰现时间等。自然地貌往往按照绿地考虑。一般情况下，绿地的年径流总量外排率为15%～20%(相当于年雨量径流系数0.15～0.20)[3]，大大降低了硬质化城市的雨水径流系数和总量。

海绵城市(sponge city)指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。通过低影响开发的景观建设，海绵城市可以发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境[3-4]。

2 海绵城市是城市建设理念和方式的重大转变

“海绵城市”的提出体现了城市开发方式和基础设施建设管理等一系列转变，通过对城市雨洪管理方式的提升，进一步加强对城市生态环境的保护。

2.1 城市建设模式和思路的转变

处于工业文明时代的现代城市采用超越自然、改造自然的城市建设模式，对土地进行高强度开发，从而改变了原有土地的生态环境。粗放式的城市建设方式和高度硬质化的地面导致地表径流大幅增加，既威胁城市水文安全，又造成水资源的浪费，造成严重的城市问题和生态危机。

海绵城市的本质是改变传统城市建设理念，实现城镇化与资源环境的协调发展[4]。海绵城市遵从顺应自然、与自然和谐共处的低影响开发模式，充分尊重原有水生态环境，城市建成后保持地表径流量不变，从而实现人与自然以及土地利用、水环境、水循环的和谐共处。

2.2 刚性设施到弹性城市的转变

海绵城市的建设强调优先利用绿色、生态化的“弹性”或“柔性”设施，并注重与传统的“刚性”设施进行有效衔接。城市的“弹性”是指城市能够应对相应特定的多重威胁并从中恢复并将其对公共安全健康和经济的影响降至最低的能力。通过“刚柔相济”，可以建立和完善城市的“海绵体”，强化对城市径流雨水的排放控制与管理，从而实现缓解城市内涝、削减径流污染负荷、提高雨水资源化水平、降低暴雨内涝控制成本、改善城市景观等多重目标，最终为城市构建起可持续、健康的水循环系统[5]。

2.3 雨水排放到雨水循环利用的转变

城市排水方式从雨污合流到雨污分流是一种进步，但是在本质上没有考虑到水资源的循环利用，认为雨水排得越多越快越顺畅就越好。

海绵城市体现出“回归自然的水文循环”，将雨水视为重要的水资源，将雨水的渗透、滞留、集蓄、净化、循环使用和排水紧密结合起来，统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和生态修复等多个目标。

2.4 独立系统到综合利用的转变

现代城市规划设计过程将环境分为不同要素，在解决河流、湿地、公园、道路、停车场、建筑、排水设施等问题时将各个要素视为相互独立，分别加以解决，因此各专业法规和规范以及技术标准之间不仅缺乏平衡和协调，而且有的地方相互冲突。

水是所有环境问题和规划的中心环节。通过海绵城市的雨水管理规划可以将各种土地规划、水环境规划、生态规划衔接起来，寻找相互补充的系统将其组成一个可持续的体系。综合性的水管理系统可以统筹河流湖泊、湿地、地下水、农业灌溉、城市供水、雨水的景观治理和洪水径流等多方面内容。

3 海绵城市景观建设的关键

3.1 从源头控制到全程控制

低影响开发理念的提出最初是强调从源头控制径流，通过源头控制方法增加河流的平时流量，降低高峰流量，消除下游的洪涝，最终使整个流域恢复到近似于未开发前的状态。发达国家往往人口较少、土地开发强度较低、绿化率较高，在场地源头有充足空间来消纳场地开发后径流的增量。而我国大多数城市土地开发强度普遍较大，面临的城市内涝、径流污染、水资源短缺、用地紧张等问题比较突出，仅在场地采用分散式源头削减措施难以实现开发前后径流总量和峰值流量等维持基本不变。所以在城市开发建设过程中不仅应重视暴雨水的源头控制，还需要采取中途转输和末端调蓄等多种手段对雨水进行全程控制，实现城市良性水文循环。在低影响开发雨水系统中，源头控制包括雨水花园、绿色屋顶等相对小型、分散的源头；中途转输以缓释慢排为基本特征，运用植草沟、渗透沟、渗透渠等收集、输送和排放径流雨水，在运输过程中植物对雨水具有一定的净化作用；末端调蓄需要建设湿塘、雨水湿地、多功能调蓄设施等相对大型、集中的末端雨水汇集、调节和储蓄基础设施，以实现对高重现期暴雨的控制。

3.2 从小范围降雨到瞬间大暴雨综合管理

低影响开发的应用主要针对较小的降雨事件而非偶然的大暴雨事件，强调的是雨水的缓释慢排。面对突如其来的大暴雨，低影响开发的景观设施容量有限，必须与城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统相结合，形成从小范围降雨到瞬间大暴雨的多形式雨水利用和管理。

城市雨水管渠系统主要控制1～10年重现期的降雨，主要通过管渠、泵站、调蓄池等传统灰色雨水基础设施实现，也可结合低影响开发雨水系统工程设施来提升其排水能力。超标雨水径流排放系统主要针对高于管渠系统设计重现期的暴雨排放，包括自然水体、地表行泄通道和大型多功能调蓄设施等。因此，3个系统之间如何通过规划设计衔接相互配合，将是海绵城市建设的重点。

3.3 绿地的生态与美化功能相结合

低影响开发技术强调利用自然土壤和绿地的渗透功能来减少地面径流。但是在我国，城市本身现状绿地较少，公园绿地承担着城市居民主要的日常游憩功能，因此在强调绿地功能复合的同时应该保障绿地的游憩功能不受影响，在景观设计和建设时将低影响开发的工程设施与周边景观环境相结合，达到美化与生态的和谐统一。

3.4 技术难点和政策导向

目前对低影响开发的技术还需要进行探索。对长三角绿色住区雨水利用的调查发现，雨水磷污染偏高、雨水回收量不足、水处理效果差、经济效益太低等问题突出。因此，对于现有建筑及居住区、市政管网的改造，需要根据实际情况判断是否适合建设低影响开发的雨水设施，考虑对于地下车库、地下设施的影响等综合因素。

海绵城市建设不仅需要各个专业的相互配合，还要考虑现行各种技术规范与海绵城市目标的衔接。目前，住建部出台的《技术指南》仅仅只是倡导并非强制性的规范。海绵城市的推行除需要其他相关的雨水规范标准支持外，还需要政策和法规等强制性手段的支持。近期新编的《城镇内涝防治技术规范》和《城市雨水调蓄工程技术规范》以及修编的《城市排水工程规划规范》和《绿色建筑评价标准》等，已在一定程度上纳入了海绵城市相关目标和指标要求。但是如何系统整合和协调各项规范标准，使其能更加清晰、全面、实用，仍需要进行不断研究和完善[6]。

4 海绵城市的景观化途径

海绵城市的景观建设从微观着手，采取各种技术方法有效循环利用雨水资源；中观尺度上控制不透水地表面积，重视绿地的渗透功能；宏观上注重河流、湖泊、湿地等自然水体的保护与修复，与城市规划顶层设计相衔接；层层推进，由点及面，由局部到整体，由具体实施到上层规划，共同实现对雨水径流的控制与雨水循环利用。

4.1 微观层面——低影响开发技术应用

传统城市地面通常以硬质为主，有的城市建设中要求“城市不见土”，尽可能硬化地面。与传统直接排放的雨水管理方式不同，海绵城市针对雨水的渗透、储存、调节、转输、净化各个阶段分别进行控制利用，形成一种生态化、可持续、循环利用的雨水管理方式(图1)。

图1　海绵城市低影响开发雨水系统典型流程

与之相配合的，海绵城市中的大部分工程设施，如雨水花园、下沉式绿地、植被浅沟、雨水塘和雨水湿地、嵌草砖、渗滤树池等，都依托园林景观进行建设[7]，不仅具有雨水渗透、储存、净化等功能，还具有景观美化、生态教育等功能。《技术指南》提供了透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、雨水花园(生物滞留设施)等17类低影响开发设施[1]，美国《城市地区低影响开发(LID)设计手册》提供了从一般性工程实施到生态的景观雨水设施等21种设施[8]。

根据雨水的流动序列，可以分为源头控制、中途转输、末端调蓄3个阶段，每个阶段根据不同类型用地的功能、用地构成、土地利用布局和水文地质等特点，可以选用不同的低影响开发景观设施(表1)。

表1　各阶段的雨水控制及LID景观设施

4.2 中观层面——载体优化

把雨水排放系统与风景园林物质空间规划设计相结合，可以使暴雨径流从建筑、社区、道路、公共绿地，经过各个层次的雨水保持、滞留、渗透和再利用，再排泄到城市排水管线中，以达到最佳利用效率[9]。在海绵城市构建载体过程中，采用的技术不一定是最领先的，而是对适用技术的有机整合，强调生态和技术的融合。

我国有很多地区早已采取不同方式对雨水进行回收利用，常见的有景观生态处理方式和设备处理方式等。景观生态处理方式主要利用场地的地形，将雨水通过管道排放在已有或人工设置的湿地区域，经过植物的生态净化处理再排放至景观水系中。这种方式生态自然，景观效果好，但是受到植物面积和水处理周期长的限制，一般在高档住宅项目和公园、高速路等市政项目中采用。而通过精密过滤设备处理收集雨水的方式适用范围相对较广，是目前使用较多的方式，在长三角地区采用雨水回收利用的居住区大多采用此方式，但是在实际应用中存在许多问题：一是水质易恶化。许多居民将洗衣机放置在阳台上，直接将洗衣污水排入雨水落水管中，进而流进雨水收集装置。洗衣污水中含磷量偏高，通过过滤装置无法去除，这种水进入景观补水系统中会造成水景中水质富营养，容易滋生蓝藻，造成水质恶化。二是受季节降水以及植物生长需水量的影响，设计时按照规范值计算绿化用水量容易造成前几年收集回用的雨水不够用而后几年用不到的结果，造成雨水利用经济效益下降。三是目前利用雨水回收利用可节省的费用与工程造价没有明显优势，投资收益太低，影响雨水利用设施的普及[10]。

4.2.1 绿色屋顶成为补给地下水和收蓄雨水的生产者

建筑屋顶雨水径流是雨水径流生成、转移以及污染的重要场所。因此首先应控制源头，对建筑屋顶、墙面、雨水管分别应用绿色屋顶、垂直绿化、雨水桶等雨水管理景观设施收集滞留雨水；其次是对雨水流经路径进行管理，汇集的雨水结合雨水花园、雨水渗透池、雨水树池、雨水湿井、透水铺装等雨水景观设施，通过绿色植物、土壤、砂石等实现对建筑雨水的最后管理。渗透设施应该至少应距离建筑3 m，以避免引起土壤收缩和膨胀，影响建筑基础。

4.2.2 绿色道路有利于雨水渗透和促进雨水管理

通常道路的路面采用不透水材料，是雨水径流生成、雨水污染物生成的主要场地。出于对路基的保护，传统道路路面与绿地之间采用侧石隔绝，雨水径流沿侧石流向雨水口，未经过处理的雨水径直排向市政管网。初期的城市暴雨水流的污染物要高于未处理的污水。针对道路雨水污染问题，可以利用植物控制退化或去除污染物，缓解土壤、水和空气的污染：1)合理化、最大化应用透水性铺装景观设施材料。人行道可以采用透水砖铺装，车行道采用透水混凝土、透水沥青等，园林化道路可以采用鹅卵石、碎石铺装等，停车场可采用植草砖等。2)将侧石开口或者不需要侧石，利用各种道路绿地(分车绿带、行道树绿带、路侧绿带、交通岛绿地、停车场绿地等)设计应用各种雨水管理景观设施，如下沉式绿地、雨水种植池、雨水花园等。3)在道路两侧绿地设计植草沟，用来承接传输至路面的地表径流。但是对于城市高密度开发建设区域，因其现状已经设置过多不透水地面，并且沿道路已经形成了高强度的地下管网设施，则不适合采用植草沟方式。植草沟不适宜布置在径流污染严重的地方，如加油站、汽车站等，以避免污染物质对地下水的影响。

低影响开发方法和景观工程设施比较适宜在城市支路、林荫路、景观性道路、绿道等对生态、景观要求比较高的道路形式上使用。在交通流量大的地方，侧石是作为分隔人行道和车行道的安全要素，取消侧石不利于行人和行车安全。车行道上铺设透水混凝土、透水沥青，需要采用真空吸尘器保持路面干净，减少地面污染，建造和维护成本都高于现有材料。交通主干路上汽车尾气排放、重金属污染严重，雨水未经过净化处理直接排放到绿地里可能会超过植物净化能力，从而影响植物正常生长。

4.3 宏观层面——规划控制

4.3.1 保护和修复自然水环境

过去城市建设对于建设用地的极大需求促成了一系列填湖平山等破坏城市自然地形地貌行为的出现。海绵城市则需要通过科学合理划定城市的“蓝线”“绿线”“生态红线”等开发边界，保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，使其不受城市开发活动的影响，维持城市开发前的自然水文特征，实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化，提高水生态系统的自然修复能力，维护城市良好的生态功能。其次，对于已经受到破坏的自然水体，应通过综合运用物理、生物和生态等手段逐步修复，使受到破坏的水体、湿地等水文循环特征和生态功能逐步得以恢复和修复。再者，城市内部要维护一定比例的生态空间，留有足够的林地、草地、湖泊、湿地并且控制不透水地面的面积，减少对水环境的破坏。另外，根据城市排水防涝的实际需求，适当开挖河湖沟渠、扩充水域，增加绿地林地，以促进雨水的调蓄、渗透和净化。

4.3.2 多层次的构建体系

海绵城市规划需要审视城市的自然环境，根据水文条件、土壤渗透性、地形坡度等自然条件整合城市用地布局，确定城市分水岭和集水区。LID采用的“分水岭法”是将集水区作为一个规划单位的全面的暴雨水管理系统，而不是基于政治或行政管理的边界，将发展过程中的经济、生态科学和社会动态整合到分水岭的背景下。研究表明，一个集水区不透水面积达到10%时，河流生态系统呈现退化迹象，其覆盖达到30%时就伴随着严重的不可逆转的退化[8]。

低影响开发雨水系统规划必须从区域规划入手，结合城市总体规划，与城市水系规划、绿地系统规划、道路与交通规划、环境规划和综合防灾等相关专项规划相衔接，要结合我国现行的规划体系，海绵城市建设通过规划的顶层设计和与相关规划的衔接，针对河湖水系、绿地等各自特点，将低影响开发设施的量化要求纳入专项规划，明确各地块的控制目标及控制措施，构建从上至下多层次的建设体系(表2)。

4.3.3 规划重点

在风景园林学科实践中，城市总体规划、城市水系规划、城市绿地系统规划等是海绵城市景观规划建设的重点。

城市总体规划中确定海绵城市开发的理念和要求，以场地的水文特征为基础进行土地的适应性分析。通过洪涝安全格局分析识别出水文敏感区域，划定非建设用地，将适宜雨水下渗和收集的低洼地、土壤渗透性好的区域规划为开放空间，用于建设公园、广场、绿地等。

表2　海绵城市建设与现行规划体系的衔接

注：根据《城乡规划法》《城市规划编制办法》《城市规划强制性内容暂行规定》《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》等梳理。

城市水系和湿地是城市生态环境的重要组成部分，是城市径流雨水自然排放的重要通道、受纳体及调蓄空间。湿塘、雨水湿地等低影响开发末端调蓄设施也是城市水系的重要组成部分。城市水系规划应做好“蓝线”控制，保持城市水系结构完整，维护城市水系结构的完整性，优化城市河湖水系布局；尽可能采取生态驳岸，优化水域、岸线、滨水区及周边绿地布局，明确低影响开发控制指标。

城市绿地是建设海绵城市、构建低影响开发雨水系统的重要场地，是雨水收集、渗透、滞留、调蓄、传输、净化的中间环节。城市绿地系统专项规划首先合理确定城市绿地系统低影响开发设施的规模和布局，统筹水生态敏感区、生态空间和绿地空间布局；其次根据不同类型的绿地提出低影响开发控制目标和指标以及适用的低影响开发设施类型；再次对园林植物进行筛选，选择耐盐、耐淹、耐污等能力较强的乡土植物。

城市绿地中公园绿地是城市最重要的公共空间，是城市建成环境中最大的绿色生态系统，是城市最重要的绿色基础设施。在保障公园休闲游憩功能的前提下，可将公园景观设计与雨水管理功能结合。一般城市综合公园内部都会有大面积的景观水体，利用现有湖面溪流可以设计大型景观渗透水池、雨水湿地等，沿公园道路设计植草沟、下沉式绿地等，在公园边缘区设计应用雨水种植沟、雨水过滤带、雨水种植池、透水性铺装等雨水景观设施；在条件允许情况下，公园雨水管理可以与城市其他公共绿地雨水管理组成系统，获取城市绿地最大的雨水管理效能[11]。

5 结语

“景观赋予城市应对气候、地理及历史的变化而不断进化的功能。”[12]海绵城市理念的推广和实现与城市景观环境建设密切相关。景观规划设计师们突破原来在城市中建造公园的形式，现在尽可能让城市具备多渗透性，收集雨水，让雨水成为可持续的宝贵资源。通过绿色屋顶来降低城市的热岛效应，通过生态景观系统来净化雨水，通过绿色道路将自然引入城市各个角落，从而使整个城市在自然环境中生长。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.住房城乡建设部关于印发《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》的通知.[EB/OL].[2015-07-19].http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjcsjs/201411/t20141102_219465.html.

[2]威廉·M·马什.景观规划的环境学途径[M].朱强，黄丽玲，俞孔坚，译.北京：建筑工业出版社，2006.

[3]住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建[Z].2014.

[4]仇保兴.聚焦海绵城市建设：海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J].中国勘察设计，2015(7)：28-41.

[5]海绵城市：让城市回归自然[N].中国建设报，2014-11-03.

[6]王文亮，李俊奇，王二松，等.海绵城市建设要点简析[J].建设科技，2015(1)：19-21.

[7]刘家琳.基于雨洪管理的节约型园林绿地设计研究[D].北京：北京林业大学，2013.

[8]UACDC.Low impact development:a design manual for urban areas[M].Fayetteville,AR:University of Arkansas Press,2010.

[9]刘颂，章亭亭.西方国家可持续雨水系统设计的技术进展及启示[J].中国园林，2010(8)：44-48.

[10]杨靖.长三角地区绿色住区适宜技术集成研究与应用[M].南京：东南大学出版社，2013.

[11]张善峰，宋绍杭，王剑云.低影响开发：城市雨水问题解决的景观学方法[J].华中建筑，2012(5)：83-88.

[12]巴尔莫里.景观宣言[M].董瑞霞，译.北京：电子工业出版社，2013.

Landscape Approaches to Sponge City Based on Low Impact Development

Liu SongChen Changhong

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

Abstract:The Sponge City is an ecologically-oriented and landscape based stormwater management approach different from traditional city development model, which has gradually been promoted nationwide. Low Impact Development (LID) and landscape approach are the core of developing the Sponge City. The paper expounded firstly the significance of shifting from traditional urban development to the sponge city, then analyzed the keys to construct a sponge city, and finally came up with the landscape planning and design as well as the approach for Sponge City at micro-, mid-and macro-dimension.

Key words:Sponge City, Low Impact Development (LID), urban stormwater management, landscape facility, landscape approach

收稿日期：2015-08-19

*基金项目：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(2015KY06)”

作者简介：刘颂，博士，教授，博士生导师，研究方向为景观规划设计和技术方法、城乡绿地系统规划，E-mail：liusong5@tongji.edu.cn 通信作者：陈长虹，在读博士，研究方向为景观规划设计和技术方法及城乡绿地系统规划，E-mail:chench426@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.02.003