李 威,周佳昱,李佳倩
(桂林理工大学艺术学院,广西 桂林 541006)
海绵城市是指现代城市可以建设得像海绵一样,在雨水多发时期自然蓄水,以“慢排缓释”和“源头分散控制”为核心理念,给予传统的城市排水系统更生态化的扩建和减轻其负担[1]。海绵城市理念是采用一种自然的雨水管理方法,充分利用自然降水,通过生态水循环系统,增强城市对大自然变化的适应性,使其有更强的应对能力来抵御自然灾害,尤其是洪涝灾害。海绵城市理念重视生态水循环系统健康发展,注重人与自然的和谐共生,有效协调资源环境问题,为现代城市公共区域建设的可持续性和生态性提供参考范例。
海绵城市理念大大提高了城市公园局部区域自然水循环系统的运行效率,通过减少坚硬的混凝土路面,增加水域、绿地和花园区域等措施,增强了城市公园雨期储水、排水、渗水、净水的能力,并能够在旱期有效利用雨期以不同方式储存的雨水,形成更加生态的城市公园水道系统,减少了渍水的概率。同时制定相应的管道安装措施,使城市供水系统更加完善。
我国的海绵城市理念在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中首次被提出。2013年12月在中央城镇化工作会议上,习近平总书记指出“要建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。海绵城市试点工作逐渐在国内多个城市开展,并且取得不错的成效。随后,国家拟定了多个文件继续推行海绵城市理念。 “海绵公园”于2014年首次在北京香山公园实现,建设成功后,该公园的雨水收集规模可达约1 500 m3,预计全年雨水收集量可达77 000 m3。香山公园对自然雨水的收集,可以为60 000 m2公园用地提供一整年绿化用水,为一个卫生间提供一整年冲厕用水,为花卉区域提供半年生产用水。雨水全年储存总量约为香山公园内出水量最大的静翠湖的10倍。地面和海绵体通过吸收自然雨水径流,实现了海绵体概念的运用。海绵公园的实现不仅能增大公园绿化面积,形成一道亮丽的风景,还为市民们提供了高美观性及娱乐性的休闲场所。
近几年来,随着中国城市化进程的加快,城市发展迅速,并由此带来了诸多的城市问题。在城市化进程中大部分土地被硬化或被各类硬性建筑覆盖,自然界的水循环系统被破坏。采用新的方法修复并完善水循环系统,减少对水资源的浪费,提高城市排水能力、蓄水能力和应对洪涝的能力,实现可持续发展,对人类社会生存和发展有着深远意义。运用海绵城市理念收集和利用自然水资源,减少地表径流,增强园内储水能力,缓解雨季洪涝和旱季干旱问题,建设生态型城市公园,对于环境保护和城市发展建设都具有重要意义。
1)应以本土植物为主,适当搭配外来植物。本土植物具有以下几个优势:一是它们具备适应当地气候、土壤和其他不利因素的能力;二是本土植物生长旺盛,对于城市公园的养护要求不是很高且维护成本低;三是丰富的地方特色可以反映城市绿化的地方风格,同时体现城市生态系统的稳定性。海绵绿地的生长状况比普通公园绿地差,因此需要更多的本土植物来提高其适应性。
2)选择根系发达、截流能力强的植物。所选植物不仅需要防止水土资源的流失,还需要增加土壤的渗水性,要能够降低水流速度,提高土壤过滤、截留、吸收地表径流和泥沙、营养盐和有机质的能力,降低污染物在水体中的浓度和毒性。它们是水体净化的第一道屏障。柳树、云杉、夹胡桃、紫藤、葛藤、白檀等植物根系深广且生长快,不容易产生病虫害,适合种植。
3)选择耐浸、雨水收集能力强的植物。在极端天气气候事件频发的情况下,应增强植物的耐浸能力和雨水滞留能力,可以利用海绵绿地代替管道收集雨水。海绵绿地从上到下分为冠层滞留、表土疏渗和根际滞留3个层次。调查研究发现,树木高度越高,树冠密度和叶片密度越大,其雨水的收集能力越强。雪松、悬铃木等因树根怕水而不宜栽种,水杉、落羽杉、池杉等乔木的树根较为耐浸,适宜栽种。
4)选择相互搭配、观赏性强的植物。城市公园的植物除了要满足集水功能外,还要兼顾其生物的多样性。为避免植物种类过于单一,在保持公园高观赏性的同时,可选择相互搭配共同生长的植物,提高公园涵养水源能力和净化水体能力。
城市公园设计中采用生态型雨水管理设施,如生态型透水铺面、下沉式绿地、植草沟、雨水花园等,与公园现状结合可以形成有组织有效率的绿色雨水管理系统。海绵理念下的城市公园设计颠覆了传统的排水观念,对传统的只排水不用水不处理水系统进行改造升级,形成了更完善的生态型雨水管理系统。
1)生态型透水铺面。城市公园的广场、走道、车道、休息娱乐区、停车场等多采用大面积传统不透水铺装,强降雨后难以有组织地收集和排放地面积水。将人行走道改为碎石铺装,地面形成多孔间隙结构层,初步过滤后的雨水下渗到地下,从而减少周边地面径流,涵养土壤和水源。车道、停车场、休息娱乐区则采用不同的透水材料建成透水路面,如陶瓷透水砖、透水混凝土、透水沥青等。透水沥青路面表层为新型透水沥青,底层是传统沥青,底层两侧加设碎石进行暗沟排水,在暗沟中修建收集管道,实现有组织的雨水排放、收集、再利用[2]。有效地排水使城市公园路面雨天防滑性提高,从而安全性得以提高。
2)下沉式绿地。将城市公园内大型阳光草坪修建为下沉式绿地,雨水通过下沉式绿地进行调蓄、下渗与净化,而不是直接通过下水道排放[3]。雨水由高地顺流至下凹处,在下凹处修建集水管、雨水净化器、集水箱,然后利用连接水箱的回用管道将雨水变为浇灌水、厕所用水等。旱期可将雨水作为草地和高地植物灌溉用水,实现雨水的高效利用。另外,还可对停车场附近的绿地坡度进行调整,构建下沉式绿地,在补充地下水的同时高效管理雨水,形成生态停车场。
3)植草沟。渗透型植草沟主要设置在城市公园道路两侧,配合生态透水型路面渗透、净化雨水,将雨水收集到水箱;将临近公园水体的道路设置传输型植草沟,通过修建的地下导水管将雨水收集到水体之中,涵养水源,让水成为流动的活水。植草沟选择透水能力较强的砂质土以提高植草沟排水速度和能力,选择耐旱耐浸植物如鸢尾,再适当增加碎石、本土植物,增加其观赏价值。
4)雨水花园。雨水花园可以收集建筑物房顶和地表雨水。雨水花园从上到下包括湿地植物群、溢流管、蓄水层、覆盖层、种植土壤层、砂层、砾石层,砾石层中间设穿孔管收集预计雨量以外的雨水[4]。花园内种植耐浸的植物,和本土植物搭配,为多样化的生物提供良好的生长环境。雨水花园对于雨水的收集、净化和利用十分有效,同时美化了公园一隅[5]。
5)植物池。植物池从上到下依次为盆栽大小的景观植物、椰糠、沙子、肥料、火山渣、垃圾陶粒,能在强降雨时减轻地面径流压力。这种多样化的雨水储存方式还能增强景观的多样性,减轻大面积地表雨水径流压力。同时,收集到的雨水可作为蓄水池内小型喷泉用水,实用性提高的同时,美观性也大大提高。
6)生态树池。将城市公园道路和绿化带旁的行道树栽种于圆形或方形树池中,树池低于地面,从上到下分别为细砂砾、石砾、排水管道。雨水顺地形而下,经过细砂砾、石砾净化后引流至排水管道的同时,土壤也得到适当的滋养。
基于海绵城市理念的城市公园设计结合了原有地形地貌,搭配雨水管理设施的合理设计,如雨水花园、植物池、蓄水池等。在局部设计中应注意“海绵体”地形的坡度、坡向,使景观的衔接合理化。在屋顶设计绿化集水系统,即将屋顶雨水收集到储水箱,然后通过传输管道浇灌下方纵向阶梯状生态花坛;花坛区滞留净化下渗雨水,净化后的雨水与透水铺面下渗的雨水一同通过雨水收集管道进入下方蓄水池,作为公园用水储存。不同区域雨水管理搭配的设置和循环结构不同。蓄水池地势偏低、植草沟地势偏高时,将雨水传输管道与水泵搭配设置,蓄水池多余水可浇灌高处植物。园内海绵体分布安排应考虑地形和雨水管理设施的收集、净化能力,分布的疏密和净水强度的大小合理搭配,以达到雨水管理整体最佳化。雨水净化程度应达到公园用水标准,避免造成水体污染。
深圳市光明新区新城公园占地面积超500 000m2(50 hm2),其通过植草沟、滞留塘等来输送、净化、滞留雨水,削减洪峰。同时,公园配建900 m3地下蓄水池用来收集、利用雨水,不再另建雨水管道。径流系数控制在0.1,年收集回用雨水15 000 m3、回补地下水250 000 m3,减轻了下游雨水管道的排水压力,见图1。
图1 深圳市光明新区新城公园
将城市公园的空间结构、绿化植被、水域分布和低影响开发雨水管理系统进行规划设计。通过改造城市公园空间结构,人与自然空间隔绝的状态得以改善。将人类活动场景与自然空间连接,响应了人与自然和谐共处的号召,让人类回归大自然,实现了人与自然融为一体。基于海绵城市理念的城市公园设计中,优化雨水管理设施如生态型透水铺面、下沉式绿地、植草沟、雨水花园等,与城市公园现状结合,构建有组织有效率的绿色雨水管理系统,形成可持续发展的水循环系统,有力促进了绿色生态城市公园的建设。