LA荐读 | 康嘉奇 戈晓宇 | 半湿润地区外源径流型海绵绿地设计方法研究——以迁安市滨湖东路绿地为例
全文刊登于《风景园林》2019年第08期 P77-82
康嘉奇，戈晓宇.半湿润地区外源径流型海绵绿地设计方法研究：以迁安市滨湖东路绿地为例[J].风景园林，2019，26（8）：77-82.
半湿润地区外源径流型海绵绿地设计方法研究——以迁安市滨湖东路绿地为例
康嘉奇
女 / 北京林业大学园林学院在读硕士研究生 / 主要研究方向为风景园林规划设计与理论
戈晓宇
男 / 博士 / 北京林业大学园林学院副教授、硕士生导师 / 主要研究方向为风景园林规划设计与理论、海绵城市建设
作者写作心得
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摘要：海绵城市建设视角下的城市绿地在调蓄城市雨洪中承担着日益重要的角色，半湿润地区的海绵绿地具有显著特征，总结其设计方法可为风景园林行业的相关研究和实践提供参考。以河北省迁安市滨湖东路绿地的建设全过程为研究对象，以保障绿地的基本功能和消减绿地内外部径流为前提，将半湿润地区降雨特征作为研究基础，提出半湿润地区外源径流型海绵绿地的设计方法。针对绿地内部的低影响开发（low impact development，简称LID）体系，利用Xpdrainage软件对场地开发前、后进行不同重现期降雨条件下的径流排放过程的情景模拟，对比分析二者的径流总量、峰值流量和峰现时间。结论：1）在不同重现期降雨量下，滨湖东路绿地调蓄雨水径流作用显著；2）半湿润地区外源径流型海绵绿地在设计时须利用定性分析结合定量模拟的设计方法。
关键词：风景园林；城市绿地；海绵城市；海绵绿地；低影响开发系统；设计方法
基金项目：国家自然科学基金（编号31800606）；2015北京市共建项目（编号2015BLUREE01）
随着海绵城市建设理念的提出，城市绿地开始承担“城市海绵”的功能。绿地除了要满足游憩、生态、景观、防灾避险等基本功能外，还须具备消纳雨水径流的能力。由此，海绵绿地的概念应运而生。风景园林视角下的海绵绿地指在保证绿地基本功能的前提下，因地制宜地安排雨水利用设施及技术，确保绿地在一定的降雨重现期条件下能基本消纳自身的径流，并能收集外部一定范围雨水径流的绿地类型。根据雨水收集的来源可以分为内源径流型海绵绿地和外源径流型海绵绿地。内源径流型海绵绿地指在一定的降雨重现期条件下，收集绿地范围内的雨水并对其进行利用的绿地类型；外源径流型海绵绿地强调：绿地除了消纳内部的雨水径流外，还能适当接纳周边一定范围内的雨水径流，起到调蓄城市雨洪的作用。
1 研究背景
在海绵城市建设方面，滨湖东路绿地不仅要解决内部汇水面（26.745 hm2）的雨水径流，还要消减来自滨湖东路、阜安大街、惠兴大街以及周边各类城市用地，共计242.100 hm2的外部汇水面雨水径流（图1）。按照《迁安市城市建设项目雨水收集和径流控制管理办法》对研究区域年径流总量控制率目标（设计降雨量）所提出的要求，外部汇水面径流控制率目标为85%（设计降雨量为42.6 mm），内部汇水面（滨湖东路绿地）为76%（设计降雨量为29.6 mm）。
1 内、外部汇水面范围及雨水径流方向
2 总体设计
2.1 设计定位
滨湖东路绿地是在满足绿地基本功能基础上的、以消纳内部径流和外部径流为目的的、兼具雨洪调蓄和水资源利用的海绵绿地。
2.2 总体设计策略
基于《海绵城市建设技术指南：低影响开发雨水系统构建（试行）》（建城函〔2014〕275号，以下简称《海绵城市建设技术指南》）和迁安市年径流总量控制率要求，利用绿地和景观游憩节点中的边缘空间布置点、线、面结构的LID设施，形成占据全园面积17.516%的LID体系，以充分发挥绿地的调蓄功能（表1）。
表1 滨湖东路绿地各类型用地面积及用地比例
3 LID体系设计
迁安市滨湖东路绿地的LID体系设计在总体规划设计中占据主要地位。在设计时经过多次方案推演，最后确定LID体系设计需经过计算绿地调蓄水量—确定LID设施功能类型—确定LID设施调蓄水量—景观化处理LID设施—运用XPdrainage情景模拟的循证优化设计流程。
3.1 确定绿地LID设施功能类型
城市化的进程带来了日益严重的环境问题。对城市形态与生态进行科学、准确的认知显得越发重要，数字化的环境信息采集与量化模拟评价成为助力城市生态与形态协同发展的途径。
3.1.1 数字化环境信息采集：提升调查研究的效率与精准性
滨湖东路绿地东西两侧用地的条件大不相同，东侧的用地性质复杂且面积较大，因此东侧的大量径流采用错峰调蓄的方法。东侧的雨水径流通过管网进入绿地内的调蓄池进行暂时储存，在无雨天气时将储存的径流通过工程措施重新导入LID设施进行净化下渗和储蓄利用，这样可以避免东侧大量径流瞬时冲入绿地而产生的冲击与影响；而西侧携带着大量污染物的径流主要来自滨湖东路，需经过生物滞留池、净化台层等LID设施净化后再与内部径流一起进行滞留下渗和储蓄利用的过程，因此净化、储蓄和利用是LID设施所具备的附属功能（图2，表2）。
2 雨水径流流程图及 LID 设施功能类型和设计策略
表2 滨湖东路绿地设计调蓄容积
3.1.2 确定绿地设计调蓄容积和LID设施规模容量
绿地内的下沉式绿地、生物滞留池、碎石植被床等各项LID设施通过以上计算过程确定规模容量（表3），其中绿地内雨水储存设施以植物单次灌溉量作为其容量标准，下沉式绿地对径流起到集中下渗的作用，生物滞留池对径流起到缓速和沉淀的作用，碎石植被床用于净化外部径流。
表3 LID设施规模容量
3.1.3 确立LID体系的空间布局
LID体系的空间布局与绿地空间尺度、竖向条件以及“源头—过程—末端”的雨洪控制理论密不可分。依据竖向设计，在绿地源头利用线形卵石沟渠、植草沟串联点状下沉式绿地及生物滞留池，对雨水进行净化，形成源头消减面状结构；中途通过线性植草沟串接下沉式绿地，滞留并减缓径流流速，形成中途传输线状结构；末端为竖向条件最低处，承接所有径流并进行储存利用，形成末端调蓄。LID设施的布局最大限度地利用绿地内的边缘空间，而优质中心空间则用于游憩、休闲等功能，在空间上平衡了LID体系和绿地基本功能的关系（图3）。
3 滨湖东路绿地平面图和 LID 设施平面图
3.2 LID设施的景观化策略
滨湖东路绿地在设计中通过挖填的方式平衡场地内土方量，形成自然集雨地形，结合LID设施进行雨水收集。
场地内利用以废料填充的石笼和能体现迁安钢城特色的耐候钢板来勾勒LID设施的边界，保证设施侧面渗透的前提下为游人提供停坐休憩的空间，实现打造低成本风景园林的目的（图4~6）。
4 石笼花田实景图
6 废弃钢材雕塑实景图
在海绵绿地设计过程中，植物是LID设施生态功能表达和景观展示的主要承担者，对LID设施的景观化起着至关重要的作用。在进行植物选择时，由于下沉式绿地的强渗透性，研究区域选用了既耐旱又耐短期水淹，夏季生长旺盛的植物营造雨水花境景观，如千屈菜（Lythrum salicaria）、蒲苇（Cortaderia selloana）和大花萱草（Hemerocallis hybrida）等（图7）。
7 雨水花境景观
3.3 XPdrainage软件情景模拟
利用XPdrainage软件对LID设施调蓄雨洪的能力进行情景模拟验证，分析滨湖东路绿地设置低影响开发设施前后24 h降雨时间下LID设施对径流总量，峰值流量，峰现时间的控制、消减、延迟效果，为建设可持续管护运营的风景园林提供参考。
3.3.1 模型构建
3.3.2 模型结果分析
1）在年径流总量控制率目标及1、2、3、5、10年一遇的降雨条件下，滨湖东路绿地内部通过利用45 359.500 m3 LID设施和1 000.000 m3蓄水设施解决了40 070.820 m3的径流量。
2）海绵城市试点建设在1、2、3、5、10年一遇的降雨条件下，滨湖东路绿地在开发前（传统开发模式）、后（低影响开发模式）的径流消减量对比显著（表6）。
表6 重现期出口径流模拟结果
在添加LID设施后，研究区域出水口在1、2、3、5、10年一遇的降雨强度下径流总量分别消减93.71%、80.68%、68.85%、65.63%、60.96%。
3）对比LID模式和传统开发模式数据，研究区域在不同重现期降雨强度下，峰值流量分别消减95.24%、82.37%、64.23%、60.2%、49.74%；峰现时间分别推迟92、76、54、47、32 min（图8）。
8 不同重现期降雨条件下 24 h 降雨出水口径流曲线
8-1 1年一遇、8-2 2年一遇、8-3 3年一遇、8-4 5年一遇、8-5 10年一遇
4 结论
4.1 设计方法总结
在设计半湿润地区的海绵绿地时首先要对半湿润地区的降雨特征以及其所带来的雨洪问题，绿地内的土壤特性和周边的用地性质、下垫面性质进行研究分析，以此来确定半湿润地区和LID体系的功能类型。其次，要根据《海绵城市建设技术指南》中对LID设施调蓄容积的要求，计算得到绿地需要调蓄的径流总量以此确定LID设施的规模容量。再次，经过以上研究分析和计算后，LID设施须结合绿地内的竖向设计、植物景观和景观节点进行空间布局和景观化的处理。最后，为了验证LID设施所发挥的调蓄功能，需要利用XPdrainage对场地开发前、后LID设施所能消减的径流量和所能推迟的洪峰时间进行量化及可视化的情景模拟验证。
4.2 分析情景模拟结果
通过XPdrainage进行情景模拟所得的数据结果分析可知，位于半湿润地区的滨湖东路绿地在消减径流总量和峰值流量以及推迟峰现时间方面具有一定的作用，LID设施在不同降雨条件下可分别消减93.71%、80.68%、68.85%、65.63%、60.96%的径流量，可分别推迟92、76、54、47、32 min的峰现时间。但是随着降雨强度的增大，后期地表径流在超过LID设施承载能力后，消减径流总量逐渐减少。消减峰值流量曲线渐趋平缓，LID设施调蓄作用开始逐渐减弱。
9 骑行爱好者在场地中穿行
项目名称：河北省迁安市滨湖东路集雨型绿地示范项目
设计单位：北京林业大学，北京北林地景园林规划设计院有限责任公司
建设单位：迁安市园林绿化管理局
建设单位团队成员：蒋震清、陆中刚、刘伟、温仕英、袁艺建、王静
竣工时间：2017 年11 月
所获奖项：2018 年度国际风景园林师联合会亚非中东地区奖（IFLA-AAPME）雨洪管理类（建成）杰出奖 ，2019年度中国风景园林学会科学技术奖规划设计一等奖，2019年度教育部优秀工程勘察设计奖优秀园林景观设计二等奖；2019年度英国景观行业协会（BALI）国家景观奖国际奖
图表来源：
图 1~3 由 IFLA-AAPME 报奖项目组成员葛韵宇、康嘉奇、卢靖、李婷绘制；图 4~7 由戈晓宇拍摄并提供；图 8 由康嘉奇利用 XPdrainage 软件进行情景模拟得出的结果；表 1、3 为康嘉奇利用滨湖东绿地文件测绘数据进行计算整理所得；表 2 为康嘉奇根据《海绵城市建设技术指南：低影响开发雨水系统构建（试行）建城函 [2014]275 号》要求进行计算整理所得；表 4、5 为康嘉奇根据《室外排水设计规范》和《建筑与小区雨水利用工程技术规范》中的要求进行整理所设置；表 6 为康嘉奇根据 XPdrainage 模拟结果整理所得。
为了微信阅读体验，文中参考文献标注和图片进行了删减，详见杂志。
参考文献
[1] 王帅伟，王秀艳，孙琳，等.基于城市“海绵体”环境地质条件的海绵城市建设适宜性评价体系及其应用：以焦作市为例[J].水利水电技术，2019（1）：12.
[2] 林辰松.半湿润地区集雨型绿地设计研究[D].北京：北京林业大学，2017.
[3] 戈晓宇，李雄.基于海绵城市建设指引的迁安市集雨型绿色基础设施体系构建策略初探[J].风景园林，2016，23（3）：27-34.
[4] ZHANG Biao, XIE Gaodi, LI Na, et al. Effect of urban green space changes on the role of rainwater runoff reduction in Beijing, China[J]. Landscape and Urban Planning, 2015, 140: 8-16.
[5] YAO Lei, CHEN Liding, SUN Ranhao. Potential reduction in urban runoff by green spaces in Beijing: A scenario analysis[J].Urban Forestry & Urban Greening, 2015, 14: 300-308.
[6] 吴昊.公园绿地海绵技术应用的耦合途径[D].南京：南京林业大学，2017.
[7] 仇保兴.海绵城市（LID）的内涵、途径与展望[J].给排水，2015（3）：1-7.
[8] 王虹，丁留谦，程晓陶，等.美国城市雨洪管理水文控制指标体系及其借鉴意义[J].水利学报，2015（11）：1261-1271+1279.
[9] 中华人民共和国住房和城乡建设部.海绵城市建设技术指南：低影响开发雨水系统构建（试行）[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[10] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑与小区雨水利用工程技术规范：GB50400-2006[S].北京：中国建筑工业出版社，2013：10.
[11] 曹梦琦.基于海绵城市体系下的公园植物景观规划改造：以南昌市八一公园为例[D].南昌：江西财经大学，2018.
[12] 徐远洋，蒋蓉，李冠衡.浅析城市雨水花园植物景观现存问题及解决策略[J].现代园艺，2018（7）：110-112.
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文章编辑 王一兰
微信编辑 刘芝若
微信校对 王亚莺
审核 曹娟
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