海绵城市设计在城市生态景观建设中的应用

摘" " 要：为解决严重的水资源与生态问题，以上海市云锦路下沉绿地为例，对城市生态景观建设进行研究，提出构建海绵城市生态景观下沉式绿地，通过计算雨水渗透率、有效蓄水量、地表流水率变化情况等，评估海绵城市生态景观的效能。针对化学需氧量、氨氮、总磷等污染指标，计算化学需氧量的去除率情况，实现雨水资源循环利用与净化，有效应对水资源短缺与环境污染，以期为相关人员提供参考。

关键词：海绵城市；下沉式绿地；城市生态景观；雨水渗透率；滞留时间

中图分类号：TU992" " " " " " " " " 文献标识码：A" " " " " " " 文章编号：1005-7897（2025）01-0028-03

0" 引言

海绵城市借助了自然生态系统的运作方式，实现雨水的高效吸纳、储存、下渗和净化，优化城市水环境，同时还注重城市的生态环境与生物多样性，促进城市与自然的和谐共生[1]。然而，当前许多城市在建设过程中采用了“硬化铺设”的方式，导致雨水下渗困难，仅依赖传统排水设施，造成了水资源的浪费和生态景观的破坏[2-3]。

1" 海绵城市设计概论

1.1" 海绵城市设计的内涵

海绵城市理念在改善目前城市对环境影响、实现人类生活与自然环境有机融合共生方面起到至关重要的作用。作为一种城市建设的创新理念，近些年来海绵城市建设工作在我国取得了较快的应用发展，并且对我国城市化建设进程产生了重要的影响。在城市生态景观规划、设计、建设中，该理念均得到广泛应用。在海绵城市理论体系下，充分利用城市的水系统，使降水不再是对城市有负面影响的因素，而是城市可持续发展循环利用的资源。同时，海绵城市还运用了自然生态系统的净化功能，对雨水进行过滤和净化，改良城市水环境，提高城市用户用水的水质量。在规划与设计的过程中，海绵城市全面考虑自然环境，对生态环境、绿色发展的理念进行统一，以实现城市和自然环境的融合共存。这种城市发展理念突破了传统的建设模式，注重绿色基础设施的构建，如下沉式绿地等，让城市在改善生活环境的同时也实现了生态环境的优化。海绵城市作为一种实用的城市设计模式，体现了以生态和可持续发展为核心的城市发展理念。在未来的城市建设中，海绵城市理念将占据主要地位，成为引领城市可持续发展、构建生态环境的重要理念。

1.2" 海绵城市的关键特征

海绵城市的核心特征在于生态化和可持续性，其创新性有效解决了现代城市中水资源管理和环境保护两大难题[4]。这种城市发展模式观察到自然界水循环复杂而精妙的过程，并在实际建设中借助和融入这些自然机制。因此，海绵城市设计并不局限于简单的雨水收集和排放，而是从雨水处理的开始到结束，每个环节都精心设计，充分利用土壤、植被和水体等自然元素，构建一个完整且高效的雨水处理系统，形成闭合的雨水循环链条。

2" 海绵城市理念在城市生态景观建设中的应用策略

2.1" 海绵城市理念的实施原理

当前，我国经济快速发展，使得城市现代化建设也同样快速发展，但城市设计与城市发展还存在一定的差距。特别是城市基础设施设计不能满足城市发展需要的现象已较为普遍，因此需要在当代城市设计中进一步推广海绵城市理念。

海绵城市是一种创新的城市雨洪管理设计，其核心在于通过构建包括下沉式绿地在内的多种绿色基础设施，有效地提升城市透水性，从而有效收集、滞留并自然净化雨水资源[5]。海绵城市生态景观建设中，可通过下沉式绿地收集市政道路及园区道路周围区域雨水径流。具体而言，周围园区道路与市政道路的建设高度约为4.3m，溢流口的建设高度为3.9m，底部建设的高度为3.5m，种植土层建设深度为0.4m，碎石排水层建设厚度为0.4m，并设置防渗土工布。下沉式绿地建设流程如图1所示。从建设流程和构造中可以清晰地看出，先通过线性排水沟收集周围园区道路及绿地广场内的径流，随后自然流入下沉式绿地。同时，周围市政道路的雨水径流也经过雨水口内的截流装置处理，最终汇入下沉式绿地。下沉式绿地底部设计有碎石排水层，使得下渗的径流能够迅速通过排水层内的管道排出。这些收集到的下渗径流，可以用于周边绿化的浇灌，实现水资源的循环利用。在紧急情况下可以直接排入市政管网，以确保城市排水系统的正常运行。例如，天气极端的情况下，径流量超过下沉式绿地的渗透能力时，下沉式绿地上方设置的500mm×500mm溢流口开始发挥作用，可以将多余的径流排入市政管网，从而防止因积水过多而对下沉式绿地和周围的环境造成破坏。

2.2" 海绵城市生态景观的计算依据

在生态景观水系统设计时，应用海绵城市理念不仅能实现生态景观的功能化作用，还能设计符合现代审美的生态景观。在海绵城市建设模式下，设计时能将水系统生态景观以及其他类型的生态景观有机融合，因此从审美角度看，以海绵城市为理念设计的生态景观更能满足审美的需要。同时，海绵城市设计理念能提升生态景观体系中水系统的利用效率，能够达到较好的应用效果。海绵城市生态景观雨水渗透率公式：

Q1=K×A×t。（1）

式中：Q1——雨水渗透量；K——土壤渗透系数；A——渗透面积；t——渗透时间。

海绵城市生态景观雨水滞留时间公式：

T=Ｖ/Q。（2）

式中：V——雨水滞留体积，m3；Q——雨水流出速率，m3/s；T——雨水滞留时间，s。

海绵城市生态景观每平方米蓄水量涵盖有效蓄水量Vs与调节蓄水量Vd，雨水调节空间与设施调节蓄水量Vd相对应。设施有效蓄水量Vs由设施顶部和结构内部的蓄水容积构成，运算公式如下：

Vs=V1+V2。（3）

式中：Vs——设施每平方米的有效蓄水量，m3/m2；V1——设施顶部每平方米的蓄水量，m3/m2；V2——结构内部每平方米的蓄水量，m3/m2。

海绵城市生态景观减少地表流水率公式：

R3=[（Q3-Q2）/Q3]×100%。（4）

式中：Q3——传统地表水流率；Q2——改进（如建设下沉式绿地等）后地表水流率；R3——减少地表流水率。Q3-Q2计算得出的是由于采取改进措施而减少的地表水流的量，而最后乘以100%是将该比例转换为百分数的形式，以更直观地表示地表水流量减少的程度。

海绵城市生态景观土壤含水量的公式：

wv=[v1/v]×100%。（5）

式中：wv——土壤含水量；V1——土壤水体积；V——土壤总体积。

海绵城市生态景观降低内涝风险率公式：

R=（R1-R2）/R1×100%。（6）

式中：R1——传统内涝风险率；R2——改进后内涝风险率；R——降低内涝风险率；R1-R2——传统绿地内涝风险率与改下沉式绿地内涝风险率的差值。

在评估不同污染物指标（如化学需氧量、氨氮、总磷等）的去除率时，针对化学需氧量这一特定指标的去除率公式如下：

η化学需氧量=（C进-C出）/C进×100%。（7）

式中：η化学需氧量——化学需氧量平均去除率；C进——进水化学需氧量浓度，mg/L；C出——出水化学需氧量浓度，mg/L。

本文基于海绵城市理念，设计了城市生态景观系统，通过该系统，能够打造出具有城市个性特征的生态景观区域，并为城市居民创造更为舒适的绿色生态环境福祉。

3" 实验对比分析

3.1" 实验配置

实验地点：上海市云锦路下沉绿地。

降雨模拟：参考历史降雨数据。

降雨天数：3d。

降水量：第一天大雨（40mL/d），第二天中雨（25mL/d），第三天小雨（6mL/d）。

数据收集：人工收集。

具体时间：2024年5月10～13日07：30-21：30。

3.2" 下沉式绿地与传统绿地对比分析

针对海绵城市设计的下沉式绿地与传统绿地进行一系列实验对比，结果如表1所示。在雨水渗透率方面，下沉式绿地为74%，而传统绿地为56%。这表明下沉式绿地独特的设计结构，更有利于雨水快速渗入土壤，从而使更多雨水渗透到地下。在雨水滞留时间上，下沉式绿地可达7h，传统绿地为4h。由于下沉式绿地地势较低，拥有更大的蓄水空间，所以能更长时间地留存雨水。每平方米蓄水量方面，下沉式绿地为8L，传统绿地为3L，下沉式绿地的蓄水能力更强，有助于在降雨时存储更多雨水。在减少地表雨水流失率方面，下沉式绿地达86%，传统绿地为49%，下沉式绿地能更有效地降低水流速度。在土壤含水量方面，下沉式绿地为78%，传统绿地为51%，下沉式绿地能使土壤保持更高的含水量，有利于植物生长和维护土壤生态。在降低内涝风险率方面，下沉式绿地为87%，传统绿地为47%，很显然下沉式绿地在降低内涝风险方面表现更为出色，能更好地应对强降雨引发的内涝问题。

3.3" 下沉式绿地与传统绿地污染控制率对比分析

减少径流污染是海绵城市雨水管理系统设计的重要目标之一。上海市下沉式绿地与传统绿地径流污染平均浓度的对比如表2所示。从表2可以看出，下沉式绿地在化学需氧量、5日生化需氧量、悬浮物、NH4+-N、总磷和总氮等污染物指标上的浓度均低于传统绿地，具体差值分别为75mg/L、28mg/L、15mg/L、0.98mg/L、0.22mg/L和1.08mg/L。这表明下沉式绿地在降低径流污染物浓度方面效果更为显著，能更有效地实现生态景观建设中的水质净化，减少污染对生态系统的影响。对于悬浮物的去除率，下沉式绿地的下限数据为67%，上限数据为99%，而传统绿地的下限数据为48%，上限数据为79%，两者的差值分别为19%和20%。这进一步说明下沉式绿地在去除悬浮物方面的能力更强，效率更高，能有效改善生态景观中水体的透明度和底质质量。所以下沉式绿地在控制径流污染、减少径流量和悬浮物去除率等方面都明显优于传统绿地，对生态景观建设的发展具有更好的促进作用，能够创造更优质的生态环境和更可持续的水资源管理模式。

4" 结语

海绵城市理念下，通过构建下沉式绿地等绿色基础设施，实现了对城市雨水的有效收集、滞留和自然净化。研究结果表明，在与传统绿地的对比中，下沉式绿地雨水渗透率为74%，滞留时间达7h，每平方米蓄水量为8L，减少地表雨水流失率为86%，土壤含水量为78%，降低内涝风险率为87%。在污染控制率方面，下沉式绿地在化学需氧量浓度低于传统绿地，悬浮物去除率为67%～99%，而传统绿地为48%～79%。通过以上对比实验发现海绵城市设计在改善城市生态环境、提升水资源管理能力方面具有优势，为城市生态景观建设提供了有益参考，实际应用中应根据需求合理选择和配置相关设施与植物，以实现最佳效果。

参考文献

[1]" 孙秀丽.海绵城市设计方案研究：以宁波市某新建小区为例[J].给水排水，2022，58（增刊1）：328-331.

[2]" 张朦静，朱姝静.城市内涝问题在城市更新过程中的改善研究[J].科技创新与应用，2024，14（22）：148-152.

[3]" 刘畅，张晓瑞.城市绿色空间研究进展与展望[J].河北地质大学学报，2024，47（1）：92-98.

[4]" 翟小洁，翟璐璐，朱家葆，等.不同天然海绵体特征条件下的海绵城市建设适宜性研究[J].地质与勘探，2024，60（1）：33-41.

[5]" 朱正威，赵雅，马慧.从韧性城市到韧性安全城市：中国提升城市韧性的实践与逻辑[J].南京社会科学，2024（7）：53-65，77.

作者简介：杨硕（1994— ），男，汉族，北京人，本科，研究方向为园林景观设计。