基于海绵城市理念的城市生态公园空间设计——以长沙市星沙生态公园概念设计为例

刘 扬，潘 登，程 霞

(国家林业和草原局中南调查规划设计院，长沙 410014)

引言

海绵城市概念是针对当今环境问题提出的较为前沿的概念规划设计手段。海绵城市又称为低影响开发雨水系统，可以将生态雨水调蓄成城市的“绿色海绵”[1]，它在生态廊道建设、城市公园设计、道路以及庭院设计等绿地规划中都得到有效的利用[2-4]。海绵城市的提出是在针对城市雨洪管理的基础之上，通过吸收、渗透、引流、收集等形式对城市雨水径流的回收利用，补充地下水层和城市用水需要。城市生态公园设计是一种以城市生态保护和恢复为目的的城市绿地类型[5]，绿色设计或者生态设计是指任何与生态过程相协调，并尽量使其对环境的破坏影响达到最小的设计形式[6]。

目前，在城市化进程中，工业的高速发展与经济水平提升的同时，也付出了牺牲环境的代价。城市绿地系统被硬质水泥铺装分割成破碎的小空间，生物栖息地遭到严重破坏，生态廊道的阻断导致生物多样性交流困难，城市由此出现越来越严重的城市病，噪音、植被减少、空气和水质的污染等成为城市建设需要解决的问题[7]，最直观的城市问题体现为城市内涝。北京7.21暴雨事件，大量的雨水在短时间内聚集，导致城市严重内涝；广州降雨径流超过城市排水量，大量的硬化设施导致雨水渗透能力差，年年发生洪涝灾害。所以城市公园的功能应是多元化的，不止要满足城市人口的娱乐休闲需求和生物栖息地的恢复与建造，更要发挥城市公园的生态功能作用，解决城市问题，特别是在建设生态廊道、形成生态斑块中发挥重要作用。英国设计师伊恩·伦诺克斯·麦克哈格主张城市空间设计结合自然，提出“千层饼分析法”，利用场地的生态因子进行叠加处理、价值评定、矩阵分析，强调景观设计需顺应自然肌理与固有属性；约翰·奥姆斯比·西蒙兹认为设计不是形式、空间与形象，而是一种空间体验[8]，认为设计不应孤立人与植物之间的关系，应将场地作为整体概念考虑。国内的生态设计理念在很早以前就已经出现，从古人提出的“天人合一、无为而治”思想到 “五位一体”的生态文明建设，遵循“虽为人作，宛自天开”的生态设计一直是国内的潮流。但较之国外成熟系统的城市空间生态设计理念与技术，国内对于如何利用城市绿地空间解决城市发展所带来的生态问题还处在缓缓的研究与发展中。自《2012低碳城市与区域发展科技论坛》首次提出的“海绵城市”概念以来，我国依次实施了30个城市试点，建立良性水循环系统以解决城市内涝等问题。本文以长沙星沙生态公园(二期)概念性规划为例，结合场地自身资源，借鉴国内外生态设计经验，将当下流行的“海绵城市”理念与生态绿色设计结合，给出在城市生态公园设计过程中所能想到的问题和对策，为以后城市公园空间设计提供一些借鉴与思考。

1 国内外案列分析

1.1 康斯伯格生态社区

康斯伯格生态社区位于德国萨克森州汉诺威市，规划面积为150 hm2，社区利用一系列生态措施实现区域能源最佳化，其中采用半自然雨水管理系统有效提高康斯伯格地下水位，依靠植物土壤过滤功能将城市雨水汇集于蓄水池中。

半自然雨水管理系采用地表明沟与地下管洪共同协作，包括泄洪管道、蓄水区域、雨水收集池、排水壕沟等技术措施。当雨洪来临时，雨水通过地形引导流入植物明沟内，流经明沟内的雨水大部分得到渗透，延长汇入地下管道时间；同时，蓄水池内雨水经排水沟壕内植物与砾石的过滤，可再次成为再利用水，形成良好的水循环系统。[9]

1.2 金华燕尾州公园

获得2015年WFA大奖的金华燕尾州公园位于浙江金华市，处于金华江、义乌江和武义江三江交汇处，总面积为26 hm2。在设计初期，场地破碎，良好的河滩地资源基本已被建筑开发侵蚀，为防止雨季洪水的威胁，金华市修建两条水泥防洪堤，大大加重了公园的生态问题。

面对永绝水患与保护河滩生境之间的矛盾，俞孔坚[10]提出弹性设计策略，一是保护自然与生态修复的适应性设计：保留原有植被，将破碎地形整理为摊、塘、沼、岛、林等生境，丰富植物群落设计，进而增加生物多样性，稳定群落发展；二是以水为友的弹性设计：去掉冰冷水泥防洪堤，采用梯田式挡墙带，不仅能缓解水流速度还能兼顾步行功能，在梯田上种植可淹没的乡土植被，每一块梯田都将成为雨水收集池，过滤水体污染物最终流入河流中；三是连接城市与自然、历史与未来的弹性桥：以当地民俗“板凳龙”为设计形象，将曲线桥主体置于200年一遇的洪水线之上，连接两岸交通，直线桥梁连接多个公园，使游客穿梭于自然之中；四是动感流线编织的弹性体验空间：以流线为设计纹理基地，无论是空中步道还是地面铺装都采用圆弧形线条，形成动感的体验空间。

上述的两个案例对水的处理是海绵城市理念运用于实践中的典型案例，一个是历史悠久的城市社区，一个是在新型理念下形成的生态公园，这其中所运用的前沿思想和解决方式值得我们进一步思考。

2 基于海绵城市理念的城市生态公园空间设计研究

2.1 生态公园基本情况

星沙生态公园位于长沙星沙，处于长沙县中部偏西。星沙为长沙县城区和工商业中心，面积68 km2，属于亚热带季风性湿润气候区域，降雨充沛，年降水量达到1 358.6～1 552.5 mm。星沙生态公园以开元西路以北，特立路以南，京珠高速为东，交通便利，公园周边环绕松雅湖湿地公园、世界之窗、月湖公园、星沙文化公园等景点，毗邻长沙县政府，区位优势明显。星沙生态公园总共分为二期，一期总占地面积104 hm2，二期总占地面积70 hm2，截至2021年都已建设完毕并投入使用。本文是以二期的原始地形为基础，将海绵城市理念融入设计中，是重新思考城市空间与人类发展之间关系的概念性设计。

2.2 景观现状分析

分析原始地形图(图1)可知星沙生态公园景观资源丰富，地形从南至北起伏变化大，区域分区明显，南面为环绕的山体景观，中心水体集中，北面地形平坦。全园中心有三个明显的雨水汇集点，承接南北方向来水。南面山体树种多以乡土树种为主，包括马尾松、枫香、悬铃木、泡桐、南酸枣、栾树等；北面多以灌木为主，包括山茶、红枫、枸骨、杜鹃、继木、紫叶桃等。在公园的东面有京珠高速和穿越公园的500 kV高压红线，西面地下有铁路穿行，土层结构薄弱。土地利用规划图中居民点主要位于公园西南面，为人流聚集地和景观观赏面分布点。

图1 星沙生态公园二期特征分析图

星沙生态公园虽有良好景观资源，但也存在许多景观劣势。如：内部的景观点分散，地形割严重，易形成孤岛效应，其中中心水体分割为独立的三块，水体承载性低，生物的栖息地脆弱；区域内先锋树种种类少，生态稳定性差，物种多样性低，生态结构单一；场地内遗留大量的搬迁屋，硬化度高，影响水体流向与渗透。

2.3 指导思想与规划目标

通过对星沙生态公园的考察与分析，确定其主要分区和景观面，借鉴国内外案例启示，对设计提出以下指导思想：

1)恢复动物的栖息地，加强生物多样性交流。对于自然的改造势必会导致地形地貌的变化，在这期间已经安置家园的生物应得到友善处理，特别是边缘生物的多样性保护，栖息地的恢复与重建，让动植物能在公园内与人友好相处。

2)强调自然群落的演替。后期的维护成本与前期的设计工程都应注重经济性，用自然来管理自然，用自然的自我演替替代人工修理和干预。

3)整理破碎地块。将区域内地形整理形成山体、水体、平原于一体的空间系统，尊重原地形的基础上，让植物自发生长。

基于对长沙星沙生态公园设计的指导思想、分区策略思路、规划目标以及在未来所要达到的景观效益的考虑，星沙生态公园规划目标如下：

1)生境丰富度逐步提高。利用地形的起伏变化，打造多变的景观空间，逐步恢复生物栖息地，进而维护区域生态稳定，平衡旅游开发与自然发展的协调性与互动性。

2)边缘效应影响突出。异质地域之间的交错区由于生境的特殊性，群落结构更为复杂，物种活跃，其生产力相对较高，稳定交错区的生态环境能够增大了物种的强度和生产力，形成正效应增长。

3)雨水生态池作为主要蓄水途径。提供系统雨水收集系统，主要运用地形、植物、沟渠等自然设施实现对城市雨水吸水、蓄水、渗水、净水。

4)科普教育面向全区域人群。城市生态公园不仅提供游戏休闲功能，与教育结合，形成教学基地，通过接触大自然学习生态知识，提高成人和儿童对环境的认知。

2.4 空间分区策略

根据公园地形合理将公园按照地形地貌划分为三大区域，即山地景观区、水体景观区和平原景观区(图2)。提出“一轴，两廊，三中心”，一轴是指一条景观廊道，生态公园主要景点主要处在一条轴线之上，次要节点分散其间；两廊是指两条景观廊道，一条防护廊道一条生态雨水廊道；三中心是指三大区域均有一个对应的主要景观节点，展现一条从人文到水景到绿林的景观道路。另外，在公园的东面有京珠高速和穿越公园的500 kV高压红线，根据《电力设施保护条例和实施细则》 500 kV安全距离为8.5 m，东面应为生态隔离带，且不宜设置很多的人流活动场所。场地内西面有铁路在地下穿行，此概念设计是在去除铁路因素下成为一个整体来设计说明。

图2 星沙生态公园分区图

2.4.1 山地景观区:

利用山体因势利导，多方式排水

山地景观区主要由生态林和雨水花园组成。生态林中重新根据等高线梳理道路系统，在保留原来的植物资源的基础上——现先锋树种以马尾松为主的松科植物，将增加其他速生型树种，例如：香樟、柳杉、枫香、朴树等阔叶树种，加快生态林的自然演替过程以达到更加稳定的生态坏境系统，而植物涵养水源和固定土壤为更多生物提供栖息地。在原有的陆地道路上增加一条林间空中高桥，体验不同的景观感受，在高桥上增设望远镜和科普图片，提高游客对环境保护的意识。

雨水花园则分布于地形低洼处，承接来自山体中多余的水流。当出现暴雨天气，雨水从山体向下流动时，生态林中的植物与土壤吸收一部分水量，缓解水流速度，最后停留在地形处理好的低洼雨水花园内，这时雨水花园中的植物承接并层层净化水质，汇入地下的雨水收集池，在干旱期间重新利用。雨水收集池一旦达到预期的水量，将多余的水排除，涵养地下水层，形成一个雨水的循环利用过程，详见图3。

图3 雨水收集利用图

2.4.2 水体景观区:

利用湖区净水、蓄水，稳定区域生态多样性

水体景观区以中心湖和湿地花园为主。湿地植物是作为净化水质的主要方式之一，湿地花园分布在中心湖的周围，当水流最终汇入中心湖时，湿地作为生态滞留地，缓解水流速度，减少表层土质的冲刷，将地面垃圾杂质留在陆地上。借鉴梯田模式，植物层层分布，并且往下延伸至水面。中心水体原本为三处独立洼地，阻断了生物多样性的交流，而现在将三块水体整合成一个整体，增加了生物的丰富度与活动度，生物链增加，生态系统内部更加稳定，在水体边缘增加石质景观，最后一次阻挡来自湿地植物未能过滤的杂质，同时多变的景观材料成为更多生物的栖息地。

2.4.3 平原景观区:

利用草坪微地形渗水，丰富景观趣味

平原景区地形平缓，以阳光草园和市民活动中心广场为主。中心广场是以硬质铺装为主，雨水渗透受到一定的困难，并且考虑到暴雨期间，瞬时雨水得不到渗透等问题。除了在材质上将硬质铺装换成新型透水性材料之外，还考虑微地形的设计，中心广场可以采用传统的以中间高，四周低的竖向设计，这样在暴雨期间，雨水短时间得不到快速蒸发情况下，能将雨水迅速引流至向广场周边，排入固定的雨水收集池中。阳光草原注重的是微地形的设计，连绵起伏，再加上动物雕塑分布期间，宛如一幅牧原风光景色。草地同样作为一个生物滞留池，其实质是将地形变成一个个下凹的洼地，在连绵雨季时，将雨水汇聚在洼地内，成为天然蓄水池。

3 结语

城市公园空间设计应对自然和人类活动做平衡处理，生态公园的建立不仅要在雨洪管理、调节气候、保护生物上起到良好的作用，而且应该成为城市居民接触自然、学习生态知识的场所[11]。故在长沙星沙生态公园概念设计中，将雨水渗透与科教发挥出最大的作用，用“无设计”代替“有设计”。我们也应当看到城市洪涝无法依靠某一个城市公园去解决，而是应当形成多点分布的绿地系统，才能使各处雨水合理导流与收集。目前小部分的城市公园采用老一套的设计思路，公园面积与分布密度达不到海绵城市要求标准，城市排水效果差强人意。本次概念设计正是处于这样的契机，为之后缓解城市洪涝和城市公园生态设计提供一丝经验。当然，在本概念设计中是将铁路的影响降至最低，在现实情况下还需考虑铁路隧道对土壤，以及铁路通行对地面的震动效果等因素是否会影响到雨水花园的设置，还可进一步讨论与研究。