城市居住区集雨型绿地设计研究

董磊 毛丽

关键词：城市居住区 集雨型绿地 景观

引言

绿地是城市居住区重要的组成部分，发挥不可替代的环境美化与休闲服务功能，在经典造园理论熏陶、美学法则与实践经验指导下，城市居住区绿地空间得以设计颇具艺术意境与形式美感的观赏型户外景观环境[1] 。随着自然生态理念的推广，绿地空间的生态化雨水管理潜能得到确认，构建雨水功能型绿地逐步成为优化空间布局、改善城市洪涝敏感的重要途径，而集雨型绿地[2] ，便是这种以实现雨水收集、蓄渗等生态化雨洪管理为主要功能的绿地空间。

居住区在城市总体结构中占据重要比重，充分利用其内部绿地空间并通过科学的方法找到雨洪管理的最佳场地进行雨水管理[3] ，对于减轻城市雨水管网压力、缓解内涝灾害，形成顺应自然规律、遵循场地环境的场地生态化雨水管理具有重要意义[4] ，考虑到城市居住区绿地还起到美化住区景观环境，提供多种户外休闲、娱乐的功能，有必要从集雨型绿地的设计原则、方法与具体实施过程展开研究，统筹实现绿地设计的雨洪管理效益、景观效益与经济效益。

一、城市居住区集雨型绿地设计原则与方法概述

（一）设计原则

集雨型绿地作为兼具雨水生态化管理与景观营造的功能型绿地，其设计原则应在雨洪管理空间定位与雨洪管理措施规模明确基础上，结合雨水管控的景观途径分析，进行整合设计与协同优化。

（二）设计方法

本文研究中主要通过“雨洪-景观-设计”三个环节展开集雨型绿地设计方法的探讨，其中雨洪与景观环节重在分析，设计环节重在整合。

雨洪环节中通过分析居住区下垫面空间分布、地形竖向与雨水径流排放特点，构建雨水径流最小累积阻力模型明确场地中雨洪管理空间最佳落位，厘清场地水循环的关系;通过场地水文负荷计算，明确雨洪调蓄容积，得到设计所遵循的水文边界条件。

景观环节中，主要分析场地生态化雨水管理过程中可利用的诸多雨水景观单元，如天然的绿地、水体，人工改進的雨水花园、下凹式绿地、绿色屋顶、高位花坛、调蓄池等，依据其自身雨水调控特性、景观效果与场地适建条件等进行合理选型。

在雨洪与景观环节分析与成果之上进行两者的整合设计环节，如雨洪管理措施的布局、雨洪空间同景观空间的功能复合、雨洪空间水土条件特性同植物景观营造的品类优选、雨洪景观风貌同景观服务设施及小品设计的协调呼应等，形成景观与水文有效融合的集雨型绿地设计方案，技术路线见图 1。

二、城市居住区集雨型绿地设计实施流程

（一）雨洪环节

1.雨洪管理空间的优化落位

城市居住区中，建筑屋面雨水往往被雨水斗收集，并通过雨落管实现有组织排放，道路及广场径流也常通过雨水豁口进行集中引流，雨落管径流、道路广场雨水豁口可视为雨水径流的“源”;基于生态化雨水管理，相应的，雨洪管理空间则成为雨水径流的“汇”，因此城市居住区雨水径流呈现明晰的“源—汇”特点。

最小累积阻力模型作为一种多用于模拟物种在从“源”出发到达“目的点”运动过程中所需要花费某种代价的量化模型[5] ，反映了潜在的可达性。如果将上述城市居住区雨水产汇流理解为扩展主体（地表径流）克服阻力做功的过程，则可以借助最小累积阻力模型实现所规划出的区域在景观面上所受阻力最小，从而确定场地中用于雨洪管理的最佳场地，其内容包括阻力层因子、阻力面及“源”数据。

假设城市居住区的中小尺度下，气候、地形、地质、人类活动等影响雨水径流的因素均质统一，依据城市居住区下垫面类型并参考王琦和付梦娣[6] 等、洪步庭和任平相关研究[7] ，结合起到划分空间以提供多种户外公共场地同时，又和雨水产汇流密切相关的地形竖向内容[8] ，将场地高程、坡度、建筑、道路铺装、绿地、地形作为阻力层因子，根据各因子对雨水径流扩展的敏感性，设置1-100取值范围，基于生态化雨水管理目标，指定扩展主体（地表径流）对绿地具有优先选择性，各阻力因子相对阻力值系数分级参考相关文献与设计经验，权重分配参考洪步庭[7] 采用AHP确定，见表1。

使用ArcGIS栅格计算器按确定权重将上述标准化处理图层进行计算，得到雨水径流阻力面栅格;以建筑雨落管、道路雨水豁口的数量与位置为“源”数据对阻力面栅格进行成本距离计算，得到城市居住区雨水径流最小累积阻力栅格，该栅格中的数值大小反映了雨水径流空间扩展的阻力，值越大表明阻力越高雨水径流越难以扩展，即越不适宜雨洪管理空间的布局落位，低阻力值区域表明雨洪管理空间落位适宜性优。

2.场地水文负荷计算

基于景观设计内容，结合场地雨洪管理目标，使用容积法可计算得到场地水文负荷，公式为：

式中：V为场地雨水径流量体积，单位m?;

H为设计降雨量，单位mm，来自于年径流总量控制率对应设计降雨量;

φ为综合雨量径流系数，由各典型汇水面径流系数加权平均计算获得。

所得数值即为对应雨洪管理目标下的场地水文负荷，据此作为相关雨洪管理措施所必须满足的雨水调蓄容积参照，进而确定雨洪管理措施的规模。

（二）景观环节

城市居住区中，空间有限且人工开发强度高，自然土壤、水体、开敞绿地等要素所占比重较小，满足雨水自然渗蓄的景观单元（要素）往往并不具备。鉴于此，以维持场地水文特性为目标，并兼具一定景观效果而设计的相关雨洪管理措施成为维持场地自然水文情形的有效途径。考虑到雨洪管理措施种类及各自适用场地、景观效果等特性多样，结合集雨型绿地研究对象将部分措施进行梳理（见表2），以综合多方面因素进行措施的合理选型。

（三）设计环节

设计环节所强调的雨洪与景观的整合，主要体现在雨洪管理措施的布局、内部空间的功能复合设计、植物选型优化设计、服务设施与小品设计四个方面。

1.雨洪管理措施协同布局：以雨洪管理空间落位为位置依据，以场地水文负荷为规模依据，结合景观审美需要进行相关雨洪管理措施的平面布局。

2.雨洪空间与景观空间的功能复合设计：由于城市居住区用地紧凑，将雨洪管理空间与景观功能空间进行功能复合的叠加设计，有助于集约用地、优化户外空间并创造具有亲和力的水文景观体验，如在雨水花园中设置架空平台，既能提供户外交流、休闲游憩等开放场地，又不影响雨洪管理空间中雨水处理功能的运行;在绿色屋顶中通过将屋顶花园与活动平台等相结合，有利于在削减屋面降雨径流的同时创造别样户外观光与休闲场地。

3.雨洪管理空间的植物栽植设计：雨洪管理空间的植物栽植需统筹考虑特殊水土环境、不同位置的径流冲刷强度、水淹深度及时间等，结合耐旱抗涝要求与根系特点进行植物品类的合理选型，如优选短期耐涝、长期抗旱的观赏草植物等，并可搭配景石、雕塑小品进行景观效果提升。

4.服务设施与景观小品设计：服务设施主要包括户外家具、标识标牌及垃圾箱等内容，可结合雨水景观自然野趣的特点，在形式、材料等方面进行设计呼应，使两者和谐统一。

景观小品设计可利用雨水径流所具有的物理特性展开设计，利用其可塑性，可通过不同容器或喷淋管道，塑造出多种形态并彰显雨水静谧性或活泼性的景观小品;利用雨水从高处自然流至低处的位移变化或雨水径流的的运动状态可创造动态的雨水景观或参与性雨水景观小品（装置）设计，见图2。

综合以上内容与成果，形成城市居住区集雨型绿地设计方案。

三、实证案例

实证案例为山东省济南市某小区，作为典型暖温带大陆性季风气候区，场地四季特征分明，夏季湿热，降雨集中，易发暴雨洪涝灾害，展开集雨型绿地设计具有一定现实意义。小区红线范围面积14.24公顷，用地类型以居住用地为主，地形地貌为平整后的残丘坡地，整体东侧高，西北侧低。依据场地功能需求结合场地下垫面空间分布特征进行景观功能分区划分，进一步进行地形要素设计以组织户外空间并落位园路、铺装、构筑物等设计要素，见图 3。

（一）小区集雨型绿地设计的雨洪环节分析

通过ArcGIS构建基于源-汇路径的小区雨水径流最小累积阻力模型，得到场地中雨洪管理空间的优化落位适宜性评价，见图 4。

在景观设计内容与场地子汇水分区划分基础上，结合场地水文目标（年径流总量控制率不低于85%，对应降雨量41.3mm）通过容积法计算得到场地设计雨水调蓄容积为2724.13 m?。

（二）小区集雨型绿地设计的景观环节分析

小区中参与雨水过程的诸多景观单元中，虽有较大规模绿地空间，但并不适合雨洪管理空间落位（见图4）;部分建筑屋面虽满足绿色屋顶建设条件，但考虑施工与后期管养的成本与难度系数，经沟通亦不采用。鉴于此，通过空间适建、景观效果、成本造价等综合分析，最终以雨水花园、下凹式绿地作为雨水与景观问题解决的关键，配合超量雨水溢流管网，实现场地雨洪的精细化管理。

（三）小区集雨型绿地设计的雨洪与景观整合设计

1.小区雨洪管理措施平面布局：依据场地雨水调蓄容积，结合措施自身水文效率，确定雨水花园、下凹式绿地规模分配分别为7112 m?、9825m?，参考景观功能分区属性对于造景要求，在小区主入口空间、休闲交流空间、运动健身场地等人流与视线相对集中之处，优先布置景观效果较好的雨水花园设施，并结合审美视线优化其平面形态，在其他非主要观赏空间中布置普通型下凹式绿地设施，形成小区集雨型绿地设计平面布置方案，见图 5。

2. 小区雨洪与景观的空间叠加设计：为有效利用户外空间，营造自然亲切的雨水景观体验，以入口景观区雨水花园景观节点为例，在雨洪管理空间中设置架空木平台作为休闲观赏空间，为了不对其雨水处理过程中相关蓄、渗、净、排等水文功能的正常运作產生干扰，通过底层架空的设计方法实现雨洪空间同景观休闲空间的功能复合（见图 6），并在架空平台侧面设计拦污格栅避免杂物进入其中影响雨水花园的水文效能，见图 7。

3.小区雨洪管理空间的植物栽植优化设计：小区雨水花园、下凹式绿地中植物设计统筹了雨洪管理空间种植基质保水性差、有机营养物质低及长期缺水、短期淹渍的特点，优选抗旱性好、耐一定时长水淹的济南乡土树种，进行小区集雨型绿地空间植物品类选型与栽植设计。

以人文商业区为例：该分区中主要有小区幼儿园、小区商业会所及部分居住单元，幼儿园处的儿童户外活动场地周围绿地空间中考虑采光通风与视线监护，绿地景观营造主要以乔木与活动草坪为主;商业会所一侧绿地拟结合商业气氛的造景需要，选取女贞、银杏、栾树等抗旱耐涝乔木作为骨干树种，以樱花、海棠、红枫等开花、色叶中小乔木为中层植物，以鼠尾草、细叶芒、鸢尾、白茅等草本花卉组合为集雨型绿地地被，并结合不锈钢金属鹿群雕塑进行组合与点缀设计，提升户外景观效果、烘托环境气氛，见图 8。

4.小区集雨型绿地中服务设施与景观小品设计：小区公共服务设施主要有户外家具、信报箱、宣传标识牌、垃圾桶与音响系统等，其中标识牌以铁锈板结合石笼设计，整体质朴自然，与雨水花园景观相映成趣，发挥信息指引、美化环境的同时不影响场地雨水径流路径及下渗。

户外休闲坐凳的设计，材料上通过防腐木与石笼相结合，自然亲切;形式上以模块化组合设计入手，便于结合使用空间而灵活选型与组合实现可坐可躺的休憩效果，该休闲坐凳设计同样不会对周围环境的雨水路径、入渗效能等造成干扰、破坏，且与雨水花园等雨水景观自然衔接，见图 9。

以生态化雨水管理为切入点进行小区集雨型绿地中部分景观小品的设计优化，结合集雨型绿地空间内的由“水”而联想到 “鱼”，设计金属鱼群景观小品，配合集雨型绿地空间中细叶芒等观赏草种植设计形成“浪涌鱼潜”的动势景观效果，增添小区雨水景观趣味性;雨水溢流井作为集雨型绿地空间与雨水管网链接的纽带，发挥重要作用且广泛布置，设计中以“山水交融”的主题构思展开溢流井的景观途径优化，见图 10。

结语

结合实例论证可知：通过雨洪环节的相关分析能够明确场地水文循环关系与雨洪管理最优空间定位，保障场地雨洪管理的空间可达性，通过场地水文负荷计算，能够确立场地雨洪管理目标的边界条件;凭借景观环节的相关分析，能够结合场地实际，优化兼具雨水生态化管理与景观效果的适用措施选型。在综合雨洪与景观分析基础上实现雨洪管理措施的平面布置、功能空间的复合叠加、其他景观要素优化等集雨型绿地中雨洪内容与景观途径的整合设计，从而形成了较为完整的城市居住区集雨型绿地设计与实施流程，并弥补了相关研究与实践中空间性缺失或依赖主观判断的不足，有利于提高设计方案的系统性、科学性，促进场地景观营造与雨洪效益的结合，塑造面向未来的城市居住区新型雨水景观。

限于知识水平与时间精力，本文研究对于雨洪环节中最小累积阻力模型的阻力层因子选取、权重分配，虽有参考了相关文献并进行专家打分确定，但仍存在着对象厘定与数值分配的一定主观性，有待进一步研究;鉴于雨水径流同自然重力之间的密切联系，研究中初步选取了地形相对明显场地进行实例论证，如何在平坦场地检验及改进该方法，也是下一步工作的方向。