重庆海绵城市建设中园林绿地LID设计策略探析

刘家琳　张建林*

重庆海绵城市建设中园林绿地LID设计策略探析

刘家琳张建林*

重庆是海绵城市建设试点中典型的山地城市，其山地条件增加了径流流量、流速、水质的控制难度，降雨条件增大了径流就地消纳和利用的难度，土壤条件增大了低影响开发工程设施的建造难度，针对上述地域性挑战提出山地海绵城市建设中园林绿地LID设计的主要应对策略，梳理出山地城市绿地的LID设计简要流程，探讨了公园绿地、广场绿地、道路绿地、居住绿地等主要类型在典型坡地条件下的LID设计方法，旨在为山地城市绿地的LID设计提供参考。

低影响开发；设计策略；海绵城市；山地城市

Fund Item： Supported by Fundamental Research Funds for the Central Universities Project “Research on Landscape Stormwater Management Planning and Design of Mountain City” （XDJK2014C093）； Doctoral Scientific Research Foundation of Southwest University Project “Research on Conservation-oriented Landscape Architecture Design Method based on Stormwater Management”（SWU113059）； Application Development Project of Chongqing “Research and Demonstration on Key Technology Integration of Conservation-oriented Landscape Architecture” （cstc2014yykfA90001）

1　引言

重庆主城区主要的洪水灾害类型之一为暴雨洪水，其特点是面积广、汇流快、冲刷强、发生频繁，易造成山地水土流失。目前主城区防洪能力不足，雨洪管理问题严峻。城市低洼地区排水设施设计标准偏低，遇暴雨洪水排泄不畅。城市发展过程中耕地、堰、塘、库及植被的面积缩减，土地的自然蓄水功能遭到破坏，雨水汇流时间缩短，导致中小河流暴雨洪水问题突出［1］。在此背景下，重庆于2015年4月成功申报为海绵城市建设试点。在《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》的推进下［2］，重庆加速开展悦来新城试点建设，启动了相关规划设计导则、技术规程及LID设施标准图集的编制工作。然而，重庆是试点城市中唯一典型的山地城市，要完成2020年建成区20%以上的面积达到海绵城市建设目标，专业人员面临巨大的工程建设难度。如何依据本地气候、土壤及特殊的地貌条件开展因地制宜的设计是当前急需解决的问题。2015年11月笔者参与到重庆市海绵城市建设区规划设计导则的编制工作，对上述问题进行了思考。本文初步提出了重庆海绵城市建设中园林绿地的LID设计策略，旨在为山地海绵城市建设提供参考。

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2　地域性挑战

2.1地貌条件增加径流控制难度

重庆主城区为平行岭谷低山丘陵地貌，区内高差达1 417m，城市高强度的土地利用多分布在海拔高程200～500m的平坝和低缓坡，建设用地内呈现出多级坡度的变化［3-4］。城市道路纵坡明显，3%以上坡度的道路比例占80%以上，局部路段纵坡超过9%［5］。城市绿地坡度明显，以两江新区为例，公园绿地多位于15°-35°的坡地，附属绿地集中分布在0°-25°的坡地［6］。坡度是地表径流产流的主要影响因素，坡面道路与绿地的径流系数均随着坡度的增加而增加，而《室外排水设计规范 GB50014-2006》中的径流系数取值没有考虑地貌坡度因素［7］，实际山地城市绿地与道路的径流系数偏大［8］。表明同等条件下，山地特征增大了地表径流的产流量。同时坡度增加伴随着径流流速增加，初期径流冲刷效应加剧，使初期径流具有更强的污染性［9］。另外坡度越大下垫面的雨水滞留作用越弱，在汇水区下游发生暴雨洪水的可能性更大［10］。与平原城市相比，重庆海绵城市建设中雨水径流的流量、流速及水质控制难度加大。

2.2降雨条件增大了径流流量就地消纳和利用的难度

重庆主城区多年平均降雨量约1 125mm，69%的降水集中在汛期5-9月［11］。主要降雨雨型为中雨和小雨，大雨和暴雨特征为历时短、雨量比例大。短时暴雨致使本地洪水形成涨落明显的尖瘦型洪峰［12］，易形成局部内涝。应对丰沛的雨量、显著的雨季及短时暴雨特征，在山地条件下，要达到《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》提出的“将70%的降雨就地消纳和利用”，其难度较大。

2.3土壤条件增大LID设施建造难度

重庆主城区的土壤主要以中性紫色土（沙溪庙组）为主。老城中道路及街旁绿地土壤质地主要表现为壤土①，部分为粘土［13］。绿地土壤因人为践踏等原因，保水性差，雨水入渗性较差［14］。而海绵城市建设所应用的LID设施多要求土壤有良好的渗透性，如生物滞留设施的种植土层需要渗透性良好的砂质壤土［15］。表明本地的土壤条件增大了海绵城市建设的工程难度，部分LID设施在建造实施过程中需要进行土壤改良工程。其中渗透类设施在雨水滞留下渗的过程中会使下垫面含水量增加，增大山地水土流失隐患。由此本地海绵城市的建设需特别注意相关技术设施类型的筛选应用。

3　总体应对策略

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着眼重庆海绵城市建设的地域性挑战，园林绿地的LID设计应采取针对性策略：（1）考虑坡面径流流速加剧、冲刷力强的特点，设计注重在径流运动过程中控制流速，在竖向设计上可对局部陡坡进行阶地改造、结合地形营造植被缓冲带，陡坡选择截流能力和地表储水能力强的乡土植被以更好地控制坡面径流［16］，并在相应LID设施中采用径流拦截坝、散流式入水口等构筑方式，用以减缓坡面径流速度、减小径流对地表和LID设施的冲刷侵蚀；（2）针对山地径流冲刷效应明显、初期径流污染重的问题，设计应注重初期径流的预处理，采用径流弃流装置、控制弃流量，或应用相应LID预处理设施，起到保护植被生长、提升外排水质的目的；（3）针对降雨特征，一般情况下，场地设计主要应对本地25mm以下的中小雨径流进行滞留渗透，尽可能减少中小雨型的外排流量；而短时暴雨情况下，针对山地坡面径流产流量增加、下游暴雨洪水危害加剧的问题，应在有建设条件的丘陵山地汇水区绿地内多考虑延缓暴雨径流峰值的措施；（4）针对土壤渗透条件，有渗透构造需求时进行表层土壤改良，在粘土地区加入沉砂等改良材料［17］、设置渗水导管等措施；此外为保证山地坡面的稳固性，防治水土流失，建议坡度大于15°的粘土地区和坡度大于30°的壤土地区不宜设置渗透设施②［18］，而在坡度缓和的壤土地区的建设用地可采用经过表层土壤改良的渗透类设施；（5）LID设施的植物种类需适宜亚热带季风湿润气候与场地土壤条件，具备耐涝、耐旱、耐热及抗径流轻微污染的特性，种植设计需兼顾园林美化与径流控制的双重效益［19］，同时考虑炎热夏季的遮阴需求。

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4　山地城市绿地LID设计流程

状溪河、水岸消落带、丘陵山地汇水冲沟、集水洼地、坑塘水体等资源作为自然海绵体；二是基于现状山地径流汇流特征，优先识别集水区布置湿塘、调节塘等设施；三是注重非渗透性场地的集约布局，特别是在适宜坡度的建设用地资源有限的情况下，减少不透水表面的设置；四是设计需要满足城市绿地的基本功能，在此基础上结合绿地设置相应的LID设施以实现雨水径流的有效控制与利用。基于重庆地域特征，提出山地海绵城市建设中园林绿地LID设计的简要流程（图1）。

现状分析需明确降雨条件、汇水分区水文条件、排水条件特征，对场地土壤、径流水质进行检测分析，依据水质特征制定初期雨水弃流量或预处理措施，明确局部土壤结构改良方式，依据现状特征综合确定径流流量、流速、水质的控制目标，制定LID方案。一般而言，山地径流由地表组织汇流引入绿地，绿地中结合地形条件设置滞留渗透类、传输净化类、受纳调蓄类设施，对雨洪实现逐级控制。

重庆城市绿地的LID设计应营造兼顾山地水文生态与园林绿地综合效益的海绵景观。一是尊重山水地貌资源，保留、利用并适当修复场地现状的水生态敏感区，注意识别现

5　山地城市绿地 LID设计策略

笔者基于立地条件、LID设施的径流控制特征及相关实践案例经验，梳理了山地城市绿地的LID设计策略，探讨了公园、广场、道路、居住绿地典型坡地条件下的LID设计的主要策略。由于篇幅有限，所提及的策略主要应对山地径流控制有较强针对性的工程措施，由此未过多提及非工程措施以及绿色屋顶、透水铺装等普遍性应用的LID设施（图2）。

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5.1公园绿地采用分级调蓄缓排措施

公园绿地LID设计策略依据不同地形坡度条件来制定。基于两江新区的绿地坡度统计［6］，0°-15°的公园绿地多位于高强度的土地利用区域，面积较小，以山坡式、半坡式地形为主。15°-35°的绿地多为建成区内坡地地形完整、面积较大的山地公园。公园内径流特征体现为产流点分散、汇水线丰富，局部陡坡面暴雨径流冲刷力大，易造成水土流失。适宜建设条件下，其LID设计除了消纳园区自身内部径流外，需同时考虑承接部分周边街区的地表径流，起到延缓短时暴雨径流峰值的作用。

面积较小的低缓坡山坡式公园绿地，其LID设计针对园内道路场地及园外街道径流进行滞留渗透控制。铺装场地边沿构筑石笼条带，消减径流速度并初步过滤；两侧坡面可营造植被缓冲带，坡度在2%-6%，其下垫面结构层内设置渗排管，以促进坡地径流渗透；公园边界沿街构筑植草沟、石笼等设施，传输并过滤周边街道的径流（包括街道地表径流和经过初期弃流后的雨水管网径流），最终由溢流口引导至市政排水系统（图3）。重庆龙头寺公园景观大道绿地即采用了植被缓冲带结合植草沟的方式，用以滞留公园活动场地与两侧人行道的径流量［20］（图4）。

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低缓坡的半坡式公园绿地，通过单侧坡面连接上下层城市台地，适宜条件下可受纳蓄积周边街区的雨洪。上层台地边沿构筑石笼条带，坡面营造植被缓冲带，下坡低凹处设置前置塘与调节塘，前置塘可连通下层台地街区的雨水管网，由调节塘承接公园内部的径流量以及外部街区经初期处理后适量的雨洪（图5）。此方法适宜用在山地汇水区下游的街旁公园绿地中，可应对短时暴雨洪水的威胁。

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面积较大的山地公园提倡利用较丰沛的雨水资源作为补给水源，结合雨水调蓄功能营造景观水体，同时实现雨洪缓排的目的。一种策略为分级湿塘或调节塘模式，即在山顶、山腰、山麓径流汇集处构建调节塘或湿塘，顺应坡地设计植草沟或旱溪连接各塘，径流传输过程中采用景观化的拦截坝、前置池等构造减缓径流流速。陡坡处结合LID设施进行微地形改造，坡度较陡的单坡绿地可改造为多个坡面，并结合现状地形对径流进行逐级控制，形成竖向上多层次的水景与雨洪调蓄系统（图6）。该策略中，山顶及山麓的调节塘可分别连通上下台地周边街区的雨水管网，适当承接初期弃流后的径流。悦来新城试点区正在改建的会展公园即为典型的山地公园，方案采用了分级湿塘模式，结合地形各级汇流点构筑了多个景观水塘，其雨洪峰值控制效果还有待建成后的应用检验。

山地公园另一策略为阶地式生物滞留设施模式，即满足土壤安息角情况下，在山腰、山麓位置的铺装场地周边设置阶地状的生物滞留设施，种植池之间用石笼作为径流过滤带［21］，能够有效滞留公园广场的径流量。高差较大的场地间通过坡地及植被缓冲带连接，其中25°-35°的陡坡绿地应注重提升植被覆盖度，增加深根性植被，构建多层次的种植，增加植物叶面对雨水的截流，减少地表径流产流量。公园径流汇集的末端集中设置湿塘，营造水体景观，竖向上形成阶地滞留与末端调蓄系统（图7-8）。

5.2广场用地采用逐级滞留渗透措施

本地广场多为坡度小于25°的台地式广场，径流特征体现为产流量大、污染较明显、上下台地间径流冲刷力度大。设计宜结合各级台地设置分散、叠层式的LID设施，主要应对本地25mm以下的中小雨径流量的控制，促进雨水的滞留、渗透，提升广场外排水质。

LID策略上，两层台地之间的过渡绿带可营造为植被缓冲带或阶地式的生物滞留设施，以减缓上下台地间的径流速度与冲刷力，促进雨水下渗。各级台地上垂直于径流方向间隔布置生物滞留设施或下沉式绿地，横向截断地表径流。经过各层台地对径流的逐级控制，多余的径流量再排到市政雨水系统。广场的植物景观需充分考虑夏季遮阴的需求，避免LID措施中栽植单一的草本植物种类，鼓励植被复合层次的搭配（图9）。加州圣贝纳迪诺法院前广场的设计采用植被缓坡和台地形式来缓解15°的坡度变化，同时将雨水引入一系列的生物滞留设施，多余的径流最终流至停车场的低洼绿地（图10）。

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丘陵山地汇水区下游建设用地紧缺的城市区域，广场可设计为多功能调蓄场地，强降雨时迅速蓄积雨洪，能够延缓洪峰排放时间。此类广场可结合地形条件构建为台地形式，采用逐级滞留渗透措施，在径流汇集的末端营造下沉式的调蓄场地，用于受纳上游汇水区的排洪雨量，通过溢流口连接到市政雨水排放系统（图11）。设计需依据城市排洪要求设置洪峰调蓄量，考虑雨水汇入及排出方式、洪峰调蓄时间、游人安全与警示等内容。5.3道路绿地下坡末端应用滞留渗透措施

本地城市道路纵坡明显，径流流速增加，初期冲刷效应明显，需考虑初期雨水处理，设计中注重消减径流流速及冲刷力，针对中小雨径流量进行控制。建议城市道路至少以初期40%的暴雨径流作为控制量［22］，采用弃流或预处理措施。

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设计策略上，路面下坡末端的道路绿带中可应用生物滞留设施，设施宽度不宜低于2m，设施路沿的雨水入流口布置为均匀开口方式，利于坡面径流分散进入绿地，避免集中式进水造成植物冲刷倒伏，建议入流口开口大小50～100mm，间隔1 000～1 500mm③。道路路面可设置引流槽，即在路面开凿下凹深度约150mm的方形槽，可快速截断路面径流，将雨水引入两侧的绿地内。道路两侧的生物滞留带顺应路面坡度布置，纵坡大于4%时设置径流拦截坝［23］，以减缓坡面径流速度，拦截坝布置间距不宜过密（图12-13）。对于排洪压力较大的区域，道路绿地的LID设施可通过溢流口连接到街旁公园的湿塘或调节塘。

LID设施的植物景观营造应与街道整体景观协调，考虑夏季人行道遮阴的需求。此外，由于坡面径流冲刷携带的杂物容易阻塞入流口，应增加养护管理的频率，及时清除阻塞物，清理杂草、修剪植被，增加夏季灌溉，保持良好的街道景观风貌。

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5.4居住绿地采用逐级单元式网状径流控制措施

本地住区多位于25°以内的缓坡地之上，绿地与住宅布局结合各级台地布置为组团式，径流特征体现为产流点多而分散，以居住组团形成汇水单元。设计注重提升径流水质、促进中小雨径流量在各组团场地内滞留渗透，适宜建设条件下考虑缓排措施。

LID设施宜结合各级台地组团布置为单元式网状径流控制系统。屋面径流经初期弃流后由落水管引导至建筑外墙的高位花坛、雨水罐或生物滞留带，溢出的雨量由植草沟或地面引流槽传输至组团绿地中央的滞留池、湿塘或多功能调蓄场地。各组团的LID设计形式多样，以应对本地的降雨汛期和日常使用。各级台地之间的竖向设计宜进行阶地或缓坡改造。在大雨、暴雨来临时，组团绿地溢流的雨洪，由植草沟或雨水沟渠传输至低处的雨水湿地或湿塘（图14-15）。重庆中冶北麓原住区采用上述策略，在缓坡用地上结合住宅组团构建了多个分散的调节塘，深度0.3m-0.6m不等，均用暗管连通，各组团多余的雨量最终汇入低处约1 000m2的湿塘内。

6　结语

本文着眼于重庆地域条件下城市绿地典型的地形特征、径流特征，定性探讨了公园、广场、道路及居住绿地典型坡地条件下LID设计的主要策略，对于非工程措施以及LID设施与市政管网系统、城市水系统的衔接文中未做深入探讨。在此基础上，下一步研究将针对不同坡度与用地性质条件下，典型山地城市绿地的LID设计开展量化分析，以期优化设计方法并得出有效的本地应用设计参数。

注释：

①壤 土渗 透 率 4.0×10-6～7.0×10-6， 粘 土 渗 透 率3.0×10-8～1.5×10-7。表明重庆老城区街道绿地主要类型土壤的渗透性低于砂质壤土的渗透率7.0×10-6～1.7×10-5。

②在湿土状态下，壤土的土壤安息角为30°，粘土的土壤安息角为15°。保守考虑，此临界值坡度以上相应土壤地形条件下不宜采用雨水渗透措施。

③生物滞留设施的宽度与径流入流口设置的数据源于笔者对波特兰绿色街道LID设施的调研数据，从实际应用效果考虑给出建议数值。

④图片来源：图01-02由作者绘制，图04引自文献［20］，图08引自文献［21］，图10引自TOM LEADER STUDIO. San Bernardino Courthouse［EB/OL］.（2013-12）［2015-12-30］. http：//www.tomleaderchina.com/sanbernardino.其余图片均由作者及西南大学园艺园林学院研究生杨棋瑶共同绘制。

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Analysis of LID Design Strategy for Sponge City Construction in Urban Green Space of Chongqing

LIU Jia-lin ZHANG Jian-lin

Chongqing is the typical mountain city in the construction of sponge city. The condition of mountain terrain increases the difficulty of runoff flow， velocity control and water quality control. Besides， its rainfall condition increases the difficulty of receiving and utilization of local runoff. And its soil condition brings the difficulties in construction of Low Impact Development facilities. Based on the above regional challenges， this paper puts forward LID strategies for sponge city construction in urban green space， through the landform， rainfall and soil condition of Chongqing. It presents the LID design process in urban green space of mountainous city， and outlines the LID design methods of green space in park， square， urban road and residential areas， which aims to provide reference for the LID design in urban green space of other mountainous city.

Low Impact Development； Design Strategy； Sponge City； Mountain City

TU986

A

1673-1530（2016）03-0035-10

10.14085/j.fjyl.2016.03.0035.10

2016-01-11

2016-03-05

中央高校基本科研业务费专项资金项目“山地城市园林绿地雨洪管理规划设计研究”（XDJK2014C093）；西南大学博士启动资金项目“节约型园林绿地雨洪管理设计方法研究”（SWU113059）；重庆市应用开发计划项目“节约型园林关键技术集成研究与示范”（cstc2014yykfA90001）共同资助

刘家琳/1986年生/女/重庆人/博士/西南大学园艺园林学院园林系副主任，讲师/研究方向为风景园林规划设计与理论、雨洪管理景观（重庆 400715）

Liu Jialin was born in 1986 at Chongqing， female， and obtained Ph. D. degree. She is vice director and lecturerof Department of Landscape Architecture， College of Horticulture and Landscape Architecture， Southwest University. The research field is landscape architecture planning & design theory， stormwater management landscape. （Chongqing 400715）

张建林/1965年生/男/四川人/博士/西南大学园艺园林学院副院长，副教授/研究方向为风景园林规划设计与理论（重庆 400715）

邮箱（Corresponding author Email）：Zhangjianlin007@163.com