【阿普研究】可持续雨水花园的生态优先策略
“生态优先”是海绵城市”建设的五大基本原则之一,其核心内涵是雨水管理与利用的自然方式和可持续性。由于生态的不可逆性,海绵城市新模式下如何可持续地管理和用好雨洪是关键。
可持续雨水排放体系(SUDS)既包括分散式源头措施又包括末端处置措施,技术措施强调在缓排雨水径流过程中解决水质的问题,以及流程中对经地表和植物所蒸发蒸腾的水分总量(evapo-transpiration)的关注,以调节和改善局部区域的微气候,更注意对雨水花园舒适性(amenity)、系统化环境生态的营造。
格雷服装产业园雨水花园@阿普贝思
许多发达国家的经验表明,雨水花园是一种生态可持续的雨洪管理和利用设施。它对雨水自然净化与雨洪、径流污染控制的环境友好性,以及它自身的景观性,是构建海绵城市最基本单元的细胞体。雨水花园不仅是LID的一种技术措施,也是一类花园。下文探讨的策略是以可持续雨水排放系统(SUDS)为指导思想,从基于环境生态的区域雨水花园系统(观念层面)、基于城市生态的雨水花园体系(技术层面)和基于大众精神生态的花园设计(社会与艺术层面)三个层面构建可持续雨水排放系统下的大雨水观构建大雨水观下的雨水花园可持续化的生态优先策略。
1 基于环境生态的区域雨水花园系统
海绵城市建设以“缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷”为根本任务,在此基础上实现“节约水资源、保护和改善城市生态环境”,是国内城市雨水排放系统的一次革命。目前革命需要的变革技术已基本成熟,最关键的是人们对所构建的可持续雨水排放系统的共识。
马尔摩1989年开始从传统的内涝城市向可持续开放系统的排水型城市转变,它花了10年的时间,可持续雨水排放问题才在城市各个技术部门之间达成共识。2000年马尔摩开始执行雨洪开发政策,花了2-3年将其全部应用到城市新开发建设中去。2008年马尔摩颁布雨水指南。
这些共识体现在对宏观大环境生态、中观城市生态和微观雨水生态的理念及其对理念的接受与执行上,直接决定了雨水排放系统的方式与是否具有可持续性。
基于环境生态的区域雨水花园系统提倡整体大于局部的大雨水观,以系统化和可持续化的观念使雨洪管理与利用在一定区域内(如城市、城市群及以上)全覆盖,而不是区域内独立的自成体系的点状碎片式雨水花园。大系统和大雨水花园观需要有统一的规划,持续地跟进,而且要在可持续化的理念下,把雨洪管理与利用纳入对社会经济发展、资源永续利用和应对气候变化的影响中。这些观念正在逐渐得到认同。
2 基于城市生态的雨水花园体系
自然资源是人类赖以生存的基础,可持续雨水花园的生态优先首先关注的是自然资源的环境生态,其次是与环境生态相对应的城市生态。城市生态系统的物质和能量的流通量大、运转快,具有高度开放性,并对其他生态系统有高度的依赖,对环境污染的自动净化力远远不如自然生态系统。城市是大雨水观下可持续雨水花园系统建设的基本单位,城市生态视角下的雨水花园体系,提倡统一规划城市雨洪生态廊道,分级构建雨水花园体系(如市域级、区级、住区或园区级、项目级等),各级体系相对独立与完整,每级之间可由相关部门通过链接和贯通形成城市的雨水花园大系统。每级雨水花园在考虑城市雨水径流排放时,最大限度地通过雨水的自然积存、自然渗透、自然净化、自然蒸发的自然化方式,实现水质处理、利用、生态修复和微气候调节与改善的功用。
马尔摩1989-2008的二十年时间里,从最初的池塘和湿地这些最普遍的技术措施开始转向关注多功能的区域生态廊道了,建设者认为只有这样才能够应对气候变化的影响。美国西雅图也正在创造覆盖全城市的雨水花园系统,波特兰绿色街道建设者也在采取行动,他们认为只有整个城市都采用了它,雨水才能真正地减少流失。
马尔摩西邻Oresund海,全年平均降雨量约600mm。马尔摩城市的分级雨水花园体系有小区的、有道路的,也有公园的。它们从建筑的屋顶绿化到路面明沟以及地面的水道或池塘、洼地,再到区级内的小湖,最后大湖(海)。马尔摩奥古斯特堡小区是欧洲较早建成的生态型雨洪管理示范区,也是欧洲城市可持续发展的范例和旧区更新改造的示范。小区建于1948-1952,居住人口3000人,区内有学校和小区绿地。暴雨造成的内涝经常淹没建筑的地下室,成了最棘手的环境问题。1997年其改造主要目标是建立一个能够减少暴雨期间内涝的雨水排放系统。该雨水排放系统改造采用了局部就地削减的雨水处理方法,通过屋顶绿化、排水明沟、水道、池塘、草沟、下凹式绿地等组合,形成南北、东西方向各一条贯通全区的线型排水主道。排水主道以露天的长水道和蜿蜒的草沟为主串联起沿线的池塘,终端与市政管网相连,以保证暴雨期排水的安全性。池塘平时水不多,下雨时作临时蓄水池。考虑儿童安全性,池塘和沟渠最大深度是1m,边坡25度。排水主道的流程根据雨洪的缓急节奏,尽可能地增加雨洪在流程中的渗透量和蒸发量,通过增加区域中天与地之间的水循环,最大限度地零排放。小区将能改造为屋顶绿化的屋顶都改造了,屋顶绿化在降雨量达到10mm时才会产生雨水径流,它可以“将大约60%的年降水通过蒸发参与到大气水循环”。奥古斯特堡小区改造的雨水花园经验来自于先期斯堪的纳维亚屋顶绿化研究所的探索,即奥古斯特堡植物园中屋顶绿化及雨水花园的尝试。奥古斯特堡小区改造的成功,又成为马尔默西港区Bo01小区再开发的可持续范例。
Bo01小区雨水花园系统建设是奥古斯特堡小区改造的升级版,是欧洲都市生态可持续发展的范例。因为离海近,通过雨洪管理、收集与排水到海里都比较容易。水通过两条重要的水道汇集,分别从南、北两个方向排入大Oresund海。小区将受污染的和未受污染的雨水分开管理,建筑屋顶和步行区未受污染的雨水通过屋顶绿化、雨水管、地面明沟,排至各组团内的雨水花园,雨水花园里种有旱伞草、千屈菜等净化水体的植物,以及增加曝气的水景装置,以自然式的物理净化,使雨水达到景观用水和排放要求。哈莫比新城以前是一个港口,1990年代开始转型为居住区开发,预计2017年全部完成。新城的暴雨、雨水以及雪水都是就地处理。来自组团的暴雨会渗透到土壤或排入Sickla运河(Kanal),哈莫比运河或Danviks运河。新城区内有雨洪水道专门收集从建筑屋顶和庭院汇集的雨水,然后再通过水台阶排入哈莫比湖。道路雨水通过两个封闭蓄水池的沉淀处理后再排入哈莫比湖。
城市雨洪生态廊道可结合城市蓝脉绿脉规划,以绿色基础设施的方式满足现状需求与应对未来发展和雨洪调蓄的不确定性和可变性:如马尔摩西部区结合现有小区和公园规划了区域的生态廊道,西安西咸新区斗门水库的雨洪“外湖”和饮用水“内湖”的建设,以及沣西新城依托6.9公里长中央绿廊建设的中央雨洪系统。
各城市区划尺度不同,项目建设类别多,开发建设时序也不一,在雨洪生态廊道规划下,自下而上分级构建系统化的雨水花园体系有助于城市内部雨洪管理建设的灵活性。除此之外,“基于城市生态的雨水花园体系”还强调各级相对自成体系的雨水花园系统都需要是环境友好型地排放雨水、收集利用雨水、净化雨水和在排放与利用的流程中尽可能地增加雨洪在地表(面)处理流程的长度与蜿蜒度,以提高水在流程中的渗透量和蒸发量,最大限度地减少市政管网的负担,甚至是零排放。
3 基于精神生态的雨水花园设计
城市雨洪管理与景观水文可持续发展的关键,不是技术是人。知名生态批评研究专家鲁枢元指出,“人们仍然只把最终解决生态问题的希望寄托在科学技术的进步与社会管理的完善上…..人类的精神因素注定要对人类面临的生存境遇产生巨大影响”。
可持续雨水花园的生态优先策略赞成此观点,认为人类精神的确“最终复归于自然精神和生态精神”,大雨水观下可持续化雨水花园的建设也必须关注人的精神生态,即人与自身的关系。关注人的“心理和心灵的健康成长……研究人们的主要精神活动,如信仰、审美”等。雨水花园的可持续不只是环境与技术层面的可持续,健康的人的精神生态是可持续的根本保障。“基于精神生态的雨水花园设计”,提倡关注雨水花园的公众美育和雨水花园设施的景观化,以提升公众对雨水花园的认知度和推广力。
实际项目中普遍的业主都非常认可雨水花园的理念,但最终他们还是都选择拒绝实施。他们大部分认为利用雨水蓄水作绿化灌溉等投资平均下来与消费自来水浇灌的成本相差无几,且雨水花园建成还需要一定的管理和维护。他们并不是不知道生态与可持续的作用,可能是“成本中心”的建造,使得他们都觉得这些都是他人做的公益。海绵城市新模式如何成为大家自觉接受并具有普适性的认同感,提升雨水花园的公众美育是非常必要的。雨水花园的教育与宣传展示是美育的一个途径,更为重要的是要让公众了解雨水花园同其他花园一样,可以同等程度地美化环境,同样具有景观性和艺术性。大雨水观下可持续雨水花园系统的建设还需要考虑公众的力量,无论是参与式建造,还是建成后的管理与维护。
雨洪管理与利用经历了三个阶段:1970年代以前是如何尽可能快地把雨水排掉(雨水的量);1970年代后开始关注城市径流的品质问题,如雨洪中的污染物和雨洪汇到现有水体中的影响问题(雨水的质);1990年代后,随着可持续概念的出现,雨水的吸引力和价值,如舒适性开始受到关注。也正是在可持续阶段,如何通过艺术化的雨水设计增强雨水的吸引力或价值已经成为国外雨洪管理新技术的研究内容,Stuart Echols和Eliza Pennypacker(2008)基于SUDS系统,对如何实现舒适性进行研究。他们以观者在雨水花园受教育的同时又能身心愉悦地享受花园为目标,创造了ARD (artful rain water design)的概念,并以此方式增强雨水的吸引力或价值。
在可持续化的雨水排放系统中,雨洪被视作是城市景观的一个积极资源。大雨水观下的雨水花园可持续化生态优先策略,以SUDS排放系统的理论为指导,明确雨水花园是构建海绵城市的细胞体,城市是雨水花园系统的基本单位。环境生态视角下的雨水花园系统不仅是覆盖区域大、成系统化,雨水花园系统建设也需要多功能复合性:排水、减灾、水质、利用、生态修复、气候变化应对的综合。城市生态视角下的雨水花园体系需要分级构建雨水花园体系,各级体系相对独立与完整。精神生态视角下的雨水花园设计通过关注大众的美育与雨水花园对人的吸引力和价值,强调人在雨水花园可持续中的关键作用。上述三种不同尺度和不同维度的生态优先策略探讨,是为探讨海绵城市“生态优先”原则的可操作途径。
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注:上述文章摘自即将在《生态城市与绿色建筑》杂志刊登的同名文章,最初文稿来源
“2015城市雨洪管理与景观水文国际研讨会”的会议论文。
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