长沙银星湾公园海绵城市设计初探

田原 许志焕 李加强

摘要：海绵城市设计是新兴的设计内容，推行适宜区域措施的海绵城市设计是必要的，银星湾公园海绵城市设计工程项目结合气候环境等因素，因地制宜，全面按照海绵城市“渗、蓄、滞、净、排”的理念进行营建，采用低影响开发设计策略，雨水管网系统与LID设施相结合，综合源头削减、中途转输、末端调蓄等手段，成为区域内海绵城市设计的示范工程案例，为海绵城市规划发展提供理论价值与实践经验。

关键词：海绵城市节流调蓄绿色基础设施实践

1.  项目概况

银星湾公园是具有地域文化和空间特征的综合性公园，位于长沙市望城区。公园总体植物景观结构为一带（江堤花带）五片（常绿色叶林片、常绿观花片、杨柳绿堤片、湿地花镜片、芦荻花影片）。公园景观及给排水系统全面按照海绵城市“渗、蓄、滞、净、排”[1]的策略，采用绿色基础设施与低影响开发（LID）相结合的手法，成为区域内海绵城市设计的示范工程案例。

1.1气象水文及地质概况

长沙市望城区属于亚热带季风湿润气候，雨水充沛。年平均降水量为1200～1700mm，年平均蒸发量为1316mm。银星湾公园地下水类型主要为填土的上层滞水、圆砾层的潜水和基岩裂隙水3种。上层滞水为降水后渗入补给，向地势低洼处排泄，水量较小;圆砾层的潜水接受大气降水补给及河流的侧向补给，水量较大;基岩裂隙水水量一般较为贫乏。

1.2场地现状和海绵建设条件

基地内分布少量民居建筑，有零星坑塘及取土后的洼地。场地标高基本在黄海标高30～40m之间，周边道路设计标高在黄海标高36～38m之间。公园的规划设计地形周边高，中间低，且在公园最低处设计了景观水系，有利于海绵城市的地表径流管理和净水蓄水策略的实现（见图1）。

1.3现状雨水排水

银星湾公园周边规划地块以居住、商业办公功能为主。根据上位规划及现状调研，项目西南侧潇湘北路南侧规划建设3.6×1.8m箱涵作为区域雨水排水干管，排至潇湘北路西侧白石湖内进行调蓄，多余雨水通过管涵连接至本区域内白石湖排涝泵站，净化后排至湘江。

1.3.1公园内部排水

根据竖向设计先排至区域内景观湖内，然后通过溢流管排至白石湖泵站。而根据区域上位海绵城市设计规划，项目毗邻的银星路和潇湘景观道雨水作为客水汇流至本项目。

1.3.2银星路排水

银星路根据道路中心线往道路两侧排水，因此对靠近项目区域一侧的道路雨水进行收集，该道路的雨水径流控制率为75%（对应的设计降雨量取24.14mm），TSS污染物控制率为60%，汇水面积为3750㎡，道路综合径流系数取0.9，需要消纳的雨水量为81.5m³。

1.3.3潇湘景观道排水

潇湘景观道由于道路纵坡是全部往本区域内排水，因此对该段整幅道路雨水进行收集，该道路的雨水径流控制率为75%（对应的设计降雨量取24.14mm），TSS污染物控制率为60%，汇水面积为15500㎡，道路综合径流系数取0.9，需要消纳的雨水量为336.8m³。

本项目区域的水源主要来自与本项目毗邻的银星路半幅路面和潇湘景观道全幅路面的雨水径流，需要消纳总的雨水径流量为418.3m³，对该部分雨水的TSS去除率为60%。

2. 工程设计

银星湾公园是望城区城建新型的综合型公园，是城市重要的绿色基础设施[2]，设计按照海绵城市设计的“渗、蓄、滞、净、排”策略，采用低影响开发设计理念，雨水管网系统与LID设施相结合，综合源头削减、中途转输、末端调蓄等手段，在主要道路上敷设雨水管道，雨水部分下渗至种植区的土壤中，少量通过收集排入市政雨水系统中;园路及铺装广场区域雨水经植草沟、线性排水沟导流、收集排入LID设施中。超出设计雨量的雨水将雨水溢流至雨水管网（如图2）。

2.1设计原则

2.1.1安全为重

低影响开发设施与传统的管网系统相结合，构建源头雨水控制系统、雨水管道系统及内涝防治系统，提高城市雨水排水设计标准，削减地表径流污染，有效应对50年一遇的强降雨，并充分考虑道路路基结构及其他市政基础设施的安全稳定性，做到功能性、经济性、实用性有机统一，既实现雨水的缓释，又保证排水安全[3]。

2.1.2生态优先

充分利用道路红线内外绿地布置海绵设施，进行源头滞蓄、分散控制，实现雨水的自然渗透、储存、净化，满足海绵城市建设标准。

2.1.3景观协调

LID设施和景观空间形式紧密协调，既可发挥出LID设施的功能作用，又能实现景观效果的最美化、最优化。

2.2设计标准

2.2.1雨水徑流量控制标准

银星湾公园属于绿地性质，参照典型用地年径流总量控制率的目标为85%，根据海绵城市专项规划要求，本地区的年径流总量控制率为91.7%，年径流污染物负荷控制率（以SS计）为60%。

2.2.2雨水管道系统标准

暴雨强度公式：

q=1392.1（1+0.55lgP）/（t+12.548）0.5452

设计重现期取P=10年，集水时间t=t1+t2，其中t1=10～20min。

2.2.3 内涝防治标准

本次设计防涝标准为暴雨径流有效应对为50年一遇。

2.2.4 年径流总量控制率

年径流总量控制率取为91.7%，对应的设计降雨量取50mm。

2.2.5 年TSS削减率

根据望城区对海绵城市建设规划要求，本项目TSS削减率控制目标为60%。

2.3系统方案

银星湾公园海绵方案由雨水源头控制系统（径流量控制）、雨水管道系统和内涝防治系统三部分组成。

2.3.1雨水源头控制系统

银星湾公园占地面积21.1hm²，将该区域分为8个汇水区域，命名为A1～A8，汇水区域平面布置图如图3所示，各汇水区域内雨水源头控制系统方案如下（见表1）。

（1）种植区域内雨水通过茎叶表面蒸发、根系吸收和土壤下渗等形式消耗一部分，余下部分通过地表径流排入生态滞留草沟内，经草沟引导，汇至雨水花园。

（2）铺装上雨水部分通过透水铺装下渗，部分排至铺装外侧生态滞留草沟内，汇至雨水花园。草沟之间通过过水暗涵相连，少量雨水在草沟内下渗、调蓄、净化后经溢流雨水口收集排入附近水系。

（3）银星湾公园内共有4栋建筑，建筑屋面均为绿化种植屋顶，其中北入口游客中心及地下停车库和南入口游客中心面积较大，地面建筑面积分别为3234㎡和1023㎡，分别单独划分了汇水分区详见汇水A6和A4。由于这两栋建筑均位于公園入口位置，因此建筑周边铺装相对较多，在建筑一侧设计了植草沟和植被缓冲带，降雨时雨水首先被植被层吸收，多余的雨水通过屋顶排水沟内雨水斗和雨水立管将雨水散排至室外植草沟内，然后经过植草沟转输至其他汇水区域的雨水花园和雨水湿塘。

（4）区域范围周边道路潇湘景观道、银星路半幅路面客水通过自然坡度排至道路周边植草沟内，然后由植草沟转输至区域内雨水花园中，再由雨水管网排至雨水湿塘内。潇湘北路道路红线外设置植草沟，通过潇湘北路道路雨水收集系统集中收集，排入潇湘北路道路雨水系统。

2.3.2雨水管道系统

结合植被缓冲带、生态滞留草沟、雨水花园等海绵设施的布置，分段设置溢流雨水口，超渗雨水进入溢流检查井，通过雨水管道系统排放到区域中间雨水湿塘内。

2.3.3内涝防治系统

设计区域最低点位于雨水汇水区A8区，该区域内雨水湿塘总面积12282㎡，具备的调蓄的容积总共约为6000m³。当发生50年一遇的强降雨时，24h降雨量为232.54mm，暴雨强度为378.565L/s·ha，本汇水区域内总的总流量为3028.518L/s，总的径流量为14789.5m³，需外排水量6491.1m³。因此本次设计对该区域的内涝防治方案采用蓄、排结合（以蓄为辅，排为主）的方式，即雨水湿塘内先蓄积部分雨水，待雨水水位超过境界水位时，通过溢流口将涝水通过行泄通道引至白石湖泵站蓄水池，雨水湿塘同时起到调蓄错峰的目的。

3.海绵城市建设目标可达性分析

3.1 年径流总量控制率

根据容积法计算本项目区域内需要消纳的径流总量：

V=10HφF

式中，V为径流总量，m3;H为设计降雨量，mm（91.7%的年径流总量控制率对应50mm）;φ为综合雨量径流系数，可参照进行加权平均值;F为汇水面积，hm2。

经统计，本区域总设计为面积为212000m2，其中F绿地为162049m2，占76%;F水面为12770m2，占6%;F硬质路面（包括屋面）为7976m2，占4.2%;F透水铺装地面为29205m2，占15.6%。

φ=（φ绿F绿+φ水F水+φ硬F硬+φ透F透）/（F绿+F水+F硬+F透）=（0.15162049+112770+0.97976+0.629205）/212000=0.30

经计算，综合径流系数为φ=0.3;其中，F为汇水面积，hm2。

V=10×50×0.3×21.2=3165m³

项目区域内设计各海绵设施面积及雨水蓄水容积如表2所示，总的蓄水量为8160.45m3，按照91.7%的年径流总量控制率对应50mm的径流总量为3180m3，本区域需要消纳周边道路的雨水客水量为2000m3，因此银星湾公园海绵设计的雨水蓄水量大于年径流总量控制率目标值对应的水量和周边客水水量之和，满足要求。

3.2 TSS削减率

根据年TSS削减率公式计算得本次银星湾公园LID设施对TSS的总量去除率为61.2%，满足年径流污染控制率60%的要求。

3.3 雨水利用

根据海绵城市设计理念，降雨过程中蓄积的雨水应进行合理的利用。本区域内雨水利用主要是供植物浇灌使用，浇灌水源取自雨水湿塘，目前设计了两个浇灌取水泵坑，满足整个区域的浇灌给水。区域绿地面积为138426m2，按照规范规定，绿化浇洒用水定额按5L/m2计算，浇灌次数按照温度、蒸发量、植物类型等考虑。植物浇灌用水量为5L/m2·次，区域浇灌总水量Q浇=138426×5/1000=692m3[4]。

4. LID设施应用

4.1 生态滞留草沟

生态滞留草沟布置在道路两侧规划绿带内，沟断面形式采用倒抛物线形，作用为传输径流、净化雨水、蓄滞雨水[5]。生态滞留草沟内为换填层，换填层土壤级配，采用当地材料进行级配（50%沙、20%腐殖土、30%表土）（如图4、图5）。

4.2 雨水花园

银星湾公园内设置了多处具有净化雨水，蓄滞雨水的功能雨水花园。

4.3湿塘

在湿塘的进水口和溢流出水口设置碎石、消能坎、生植物种植区（雨水湿地）等消能设施，防止水流冲刷和侵蚀。湿塘的驳岸为生态软驳岸，边坡坡度（垂直∶水平）不宜大于1∶6。湿塘设溢流出水口，多余的水经过溢流竖管和溢洪道排入雨水处理设施。湿塘设置护栏或警示牌等安全防护与警示措施（如图6、图7）。

4.4 过水暗涵

暗涵设置位置连接道路两侧的草沟或雨水花园，前端配置植物，便于沉淀，防止阻塞，具体设置可根据现场实际较低点进行位置的适当调整。暗涵出口至草沟底部结合景观绿化及景石堆砌，既美化效果，又扩散消能。

4.5 溢流雨水口（井）

生态滞留草沟、传输型草沟及雨水花园内布置溢流雨水口，就近接雨水检查井。溢流雨水口周围散置卵石，起到缓冲径流、沉淀杂质的作用。

4.6 挡流堰

为控制生态滞留草沟及湿塘前置塘的水位及流速，保证调蓄空间，设置挡流堰。挡流堰堰高比溢流雨水进口高出10cm，采用景观置石的形式。

4.7 植被缓冲带

银星湾公园内所有绿化空间基本都具有植被缓冲带的功能，雨水经植被拦截及土壤下渗作用减缓地表径流流速，并去除径流中的部分污染物，植被缓冲带坡度为2%～6%，寬度小于2m。

4.8 透水铺装

主园路采用透水沥青;南北入口广场采用陶瓷透水砖;广场局部采用丁字麻石结构性透水铺装;次级游步道采用彩色透水混凝土;公园花林区域园路采用砾石透水铺装（如图8）。

5. 景观绿化

5.1生态滞留植草沟

为了符合LID的工程要求，结合公园景观需求，植草沟景观配置建议：卵石+常绿鸢尾、花叶美人蕉、细叶芒占10%，混播草坪占90%[6]。

5.2雨水花园

本设计共有9处雨水花园，根据设计体量及深度，合理搭配特色植物群落，营造特色景观节点，并成为净化水质的植物卫士。

5.3湿塘

公园中部的湿塘，在满足雨水调蓄功能的前提下，打造丰富的滨水景观空间。种植水生植物，利用水生植物吸附、沉淀及吸收作用降低水中的氮、磷及浮游植物，达到水体进行自然净化的目的[7-11]。

6. 结语

海绵城市设计是新兴的设计内容，推行适宜区域措施的海绵城市设计是必要的，银星湾公园海绵城市设计综合气候环境等因素，因地制宜，全面按照海绵城市“渗、蓄、滞、净、排”的理念进行营建，采用低影响开发设计策略，雨水管网系统与LID设施相结合，综合源头削减、中途转输、末端调蓄等手段，工程已完工并投入使用，经过实践证明，银星湾公园海绵城市设计满足公园的功能需求，能够解决公园给排水及景观的可持续发展问题，并为海绵城市规划发展提供有价值的经验。

参考文献

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[4]邹锦，杜春兰.引导过程的主动介入式设计模式：生态智慧启发下的方法探索[J].中国园林，2018，34（7）：59-63.

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