劉　頌　毛家怡　劉悅來

同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院　上?！?00092

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低影響開發(fā)理念下我國場地景觀優(yōu)化設計研究進展*

劉頌毛家怡劉悅來

同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院上海200092

低影響開發(fā)是以可持續(xù)水循環(huán)為核心的現(xiàn)代雨洪管理理念，越來越多地應用于場地景觀優(yōu)化設計中?；谖覈陀绊戦_發(fā)理念研究動態(tài)和場地景觀優(yōu)化實踐，從景觀雨水設施、場地雨洪調(diào)控能力影響因素、雨水設施量化、相關(guān)設計規(guī)范標準及規(guī)劃設計方法等進行了總結(jié)，為優(yōu)化場地景觀設計提供參考。

低影響開發(fā)，景觀雨水設施，場地優(yōu)化設計，進展

低影響開發(fā)(Low Impact Development, LID)，是20世紀90年代由美國馬里蘭州環(huán)境資源署首次提出，其初始原理是通過分散的、小規(guī)模的源頭控制機制和設計技術(shù)，以達到對暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染的控制，減少開發(fā)行為活動對場地水文狀況的沖擊，是一種發(fā)展中的、以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的、從徑流源頭開始的暴雨管理方法[1]。低影響開發(fā)理念對場地的景觀規(guī)劃設計提出了更高的要求，在滿足場地景觀美化、保護生態(tài)平衡、提供休閑場所等功能外，對如何吸納、滯留、凈化雨水，緩解暴雨時場地雨水徑流帶來的排水壓力，營造健康水文環(huán)境等成為景觀設計師們研究和實踐的熱點。

1　景觀雨水設施及場地雨洪調(diào)控能力的影響因素

1.1 低影響開發(fā)景觀雨水設施

景觀雨水設施是低影響開發(fā)技術(shù)在解決城市雨水問題的景觀化途徑。張善峰等[2]總結(jié)了21種景觀雨水設施模式及6種作用原理。王思思等[3]總結(jié)了不同尺度下景觀雨水設施的功能及適用范圍。柳驊[4]總結(jié)了不同雨水設施在景觀效果、生態(tài)價值、建設成本、維護管理和公眾接受度方面的優(yōu)劣對比。

根據(jù)下墊面的不同，可將雨水設施分為下沉式綠地、透水鋪裝和綠色屋頂3類。

1) 下沉式綠地。下沉式綠地又稱下凹式綠地，是良好的雨水分流場地。廣義的下沉式綠地包括洼地、雨水花園、雨水塘、雨水濕地、多功能調(diào)蓄等生態(tài)雨水設施[5]，形式多樣，應用廣泛，可以用于綠地、道路、廣場、停車場等改造設計。其中雨水花園是下沉式綠地的常見形式。向璐璐等[6]總結(jié)了典型雨水花園的結(jié)構(gòu)，即從地表到內(nèi)部分別為植被層、蓄水層、覆蓋層、溢流管、種植土層、人工填料層、砂石層、礫石過濾層、穿孔滲水管，國內(nèi)雨水花園基本以此為依據(jù)進行建設。這種結(jié)構(gòu)具有建造費用低、管理簡單、生態(tài)環(huán)保、自然美觀及易于場地環(huán)境結(jié)合等特點。

2) 透水鋪裝。透水鋪裝在雨洪中的作用主要體現(xiàn)在控制雨水徑流量上，鋪設透水鋪裝比未采取措施時徑流削減能力提升10%，張書函等[7]根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，建立了透水磚鋪裝的技術(shù)指標體系，提出一套鋪裝層結(jié)構(gòu)的設計方法。

3) 綠色屋頂，或稱屋頂綠化。綠色屋頂具有降低城市熱島效應，改善城市生態(tài)并能有效消減雨水徑流量及改善屋面徑流水質(zhì)等作用。當前對綠色屋頂?shù)难芯恐饕性谙嚓P(guān)技術(shù)體系[8]、生態(tài)效益、結(jié)構(gòu)設計、綠化植物設計等幾個方面。

景觀雨水設施是低影響開發(fā)規(guī)劃設計與實施的基本單元。低影響開發(fā)實現(xiàn)的核心途徑即將各種雨水設施整合規(guī)劃設計于場地中，建造一個由點狀、線狀、面狀雨水設施構(gòu)建的景觀網(wǎng)絡[2]。

1.2 影響場地雨洪調(diào)控能力的因素

低影響開發(fā)雨水設施規(guī)模、布局方式、用地類型、土壤類型、地下水位高低、植物種類等是影響場地雨洪調(diào)蓄能力的主要因素。聶發(fā)輝[9]等測量了上海市5個功能區(qū)的土壤容重和通氣孔隙度，發(fā)現(xiàn)不同功能區(qū)土壤入滲速率相差較大，低影響開發(fā)改造效果因場地性質(zhì)而不同。文教區(qū)和居民生活區(qū)的綠地土壤滲透速率最快，更適合進行改造，而交通道路區(qū)由于受人為活動干擾最大，土壤下滲能力差，低影響開發(fā)雨水設施能力也相對較弱。王佳等[10]認為植物的合理選擇與配置是長期維持低影響開發(fā)與雨水設施效能的關(guān)鍵因素之一，雨水設施中植物的選擇，關(guān)鍵是要根據(jù)雨水設施的結(jié)構(gòu)和功能要求，充分考慮水分、淹沒時間和場地尺寸等特殊條件，提出不同雨水設施內(nèi)的植物選擇原則和設計要點。而低影響開發(fā)雨水設施規(guī)模與場地所需吸納的雨水總量、下沉式綠地的深度、場地雨洪優(yōu)化目標以及工程預算等變量相關(guān)。余紹武等[11]對下沉式綠地雨水蓄滲效益及影響因素進行分析，結(jié)果表明，綠地下沉深度、下沉綠地面積、土壤穩(wěn)定滲透系數(shù)、設計暴雨重現(xiàn)期、植物耐淹時間以及其他等是主要因素。

因此，場地景觀優(yōu)化的對象不僅限于綠地、植物和建筑，還包括土壤和水文循環(huán)，通過合理調(diào)節(jié)這些影響因素可以達到場地優(yōu)化的效果。

2　基于雨洪模擬的場地景觀雨水設施量化

2.1 雨量分析計算

目前普遍運用推理公式法和設計降雨量兩種常用的水文計算方法，或利用暴雨管理模擬軟件進行場地雨洪模擬，以定量確定低影響開發(fā)雨水設施的布局和規(guī)模。蘇義敬等[12]通過水量平衡法計算下沉式綠地的設計參數(shù)，即在壤質(zhì)砂土地區(qū)，綠地下沉率為50%，年徑流總量控制率在5%的條件下，綠地率為20%、30%、40%時，合理的下沉式綠地設計深度分別為200、120、75 mm。張潔[13]以構(gòu)成北京市內(nèi)澇威脅的強降雨過程為研究對象，根據(jù)高、中、低3檔徑流量情況進行產(chǎn)流量計算，對超出現(xiàn)行城市管網(wǎng)排水能力的降雨徑流由功能性綠地進行消納，從而定量計算出綠地可儲水的平均深度及面積。姜昕等[14]以青島市東山公園為例，計算不同重現(xiàn)期和降雨時長的暴雨強度和雨水收集量，計算出公園雨水設施規(guī)模。王曉晨[15]以改造成本最低、年徑流削減總量最大和年徑流污染物削減量最大為目標，使用多目標優(yōu)化求解的方法，分別計算改造下沉式綠地、滲透路面和綠色屋頂?shù)拿娣e。

上述定量分析計算為場地景觀設計及雨水設施布局提供了有力依據(jù)，但大多基于經(jīng)驗公式，針對水量或洪澇控制等單一目標，對其他如水質(zhì)凈化、雨水利用等綜合功能及其他涉水系統(tǒng)的核算還有待進一步研究。

但必須了解的是，已有相關(guān)學科如水環(huán)境科學與市政工程學等科學家開發(fā)了多種城市雨洪模型，用于對水質(zhì)水量進行單獨或連續(xù)模擬及實時運行管理，以指導市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃及防洪實踐。風景園林專業(yè)人員應積極引入這些研究成果，為場地景觀規(guī)劃設計的精確化及設計能效定量評估提供重要技術(shù)支持。

2.2 場地雨洪模型模擬

國外的雨洪模擬模型較為成熟，王海潮[16]在總結(jié)國內(nèi)外城市雨洪模型研究進展的基礎(chǔ)上，對SWMM、Info Works CS、MOUSE 3個模型從多角度進行對比分析，為模型選取提供依據(jù)。目前國內(nèi)主要以國外雨洪軟件的應用為主，為場地洪水風險管理、雨水資源化利用、水污染治理和低影響開發(fā)建設等提供決策依據(jù)。如牛志廣等[17]用SWMM暴雨管理模型建立研究地的雨水徑流模型，模擬不同重現(xiàn)期下的雨水徑流，然后以景觀河作為匯流雨水排放的受納水體，采用WASP水質(zhì)模型模擬景觀河的水質(zhì)變化，輔助雨水景觀設計。我國對雨洪模型的開發(fā)晚于西方國家，1990年岑國平提出國內(nèi)首個自主開發(fā)的城市雨水徑流計算模型SSCM，后又自主開發(fā)了城市雨水徑流模型(CSYJM)、平原城市水文過程模擬模型及城市分布式水文模型(SSFM)等[16]；趙東泉等[18]開發(fā)了一套基于我國實際應用需求的數(shù)字排水平臺(DigitalWater DS)可在同一平臺下進行雨洪控制方案設計、動態(tài)模擬、分析評估與優(yōu)化調(diào)整，為解決場地雨洪管理提供了高效的數(shù)字化管理工具。但國內(nèi)的雨洪模型缺乏市場化運作，可視化、可操作性不強，主要為開發(fā)者團隊使用[16]。

3　以低影響開發(fā)設計為導向的相關(guān)規(guī)范標準體系

國家或地方標準為低影響開發(fā)雨水設施的設計提供了依據(jù)，近年來，由規(guī)劃設計單位參與編制的規(guī)范性技術(shù)標準文件也陸續(xù)出臺，成為場地低影響開發(fā)優(yōu)化建設和改造的重要支撐。較早編制的《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范(GB 50318-2000)》《室外排水設計規(guī)范(GB 50014-2006)》《綠色建筑評價標準(GB/T 50378-2006)》和《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范(GB 50400-2006)》等在近幾年相繼完善。2014年10月住建部發(fā)布《海綿城市建設技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》(試行)，指出了海綿城市建設—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建的基本原則，規(guī)劃控制目標分解、落實及其構(gòu)建技術(shù)框架，明確了城市規(guī)劃、工程設計、建設、維護及管理過程中低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建的內(nèi)容、要求和方法，并提供了中國部分實踐案例，為推廣和應用低影響開發(fā)建設模式提供了有力的依據(jù)。2015年7月《海綿城市建設績效評價與考核辦法》(試行)，從水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全等6個方面對海綿城市低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建績效進行評價；2016年1月《城市綜合管廊國家建筑標準設計體系》和《海綿城市建設國家建筑標準設計體系》發(fā)布了包括新建、擴建和改建的海綿型建筑與小區(qū)、海綿型道路與廣場、海綿型公園綠地等相關(guān)的技術(shù)及相關(guān)基礎(chǔ)設施的建設、施工驗收和運營管理；同時《海綿城市建設國家建筑標準設計圖集》出版。

地方技術(shù)標準編制方面，北京和深圳較早制定了低影響開發(fā)建設的技術(shù)標準。2005年，《北京市節(jié)約用水管理辦法》規(guī)定，凡北京建設項目達到一定規(guī)模的必須建設雨洪利用設施。此外還編制了《城市雨水利用工程技術(shù)規(guī)程(DB11/T685-2009)》和《透水磚路面施工與驗收規(guī)程( DB11/T 686—2009)》《雨水控制與利用工程設計規(guī)范(DB11/T 685-2013)》，指出新建或改建城市道路綠化隔離帶可結(jié)合用地條件和綠化方案設置下沉式綠地，并規(guī)定了下沉式綠地的規(guī)模、豎向設計參數(shù)及與周邊路面的銜接方式；凡涉及綠地率指標要求的建設工程，綠地中至少有50%為用于滯留雨水的下沉式綠地。深圳光明新區(qū)2008年率先引入低影響開發(fā)雨水綜合利用模式。新區(qū)管委會先后編制了《光明新區(qū)雨洪利用規(guī)劃》《啟動區(qū)低沖擊開發(fā)詳細規(guī)劃》和《建設項目低沖擊開發(fā)雨水綜合利用規(guī)劃設計導則》等，明確新區(qū)的年徑流控制率為70%，初期雨水污染控總量削減不低于40%的總體要求，并對相關(guān)指標進行細化控制，用于指導各類低影響開發(fā)項目。隨著海綿城市的推進，上海、武漢、杭州等城市也將陸續(xù)出臺相關(guān)技術(shù)規(guī)范，用于指導低影響開發(fā)工程建設。

4　基于低影響開發(fā)的場地景觀優(yōu)化設計方法

低影響開發(fā)技術(shù)與景觀規(guī)劃設計融合帶來的可持續(xù)效應激發(fā)了越來越多的場地景觀優(yōu)化實踐，涌現(xiàn)出許多公園、居住區(qū)、城市道路景觀改造成功案例。如清華大學的勝因院是近現(xiàn)代教師住宅群之一，由于處于低洼地帶飽受內(nèi)澇災害，劉海龍等[19]通過在各匯水分區(qū)設置了6處雨水花園和相關(guān)雨洪管理措施，使最低洼片區(qū)能夠解決兩年一遇以下的暴雨內(nèi)澇，使雨洪管理設施和歷史文化景觀環(huán)境自然融為一體的同時，保護了場地重要的歷史文脈?！渡钲谑泄饷餍聟^(qū)再生水及雨洪利用詳細規(guī)劃》通過開展再生水及雨水綜合利用，緩解城市水資源危機、建立城市健康水循環(huán)，成為創(chuàng)建光明綠色新城的重要組成部分。

一些學者對基于低影響開發(fā)的雨水景觀工程設計方法進行了探討，場地雨水改造實踐一般流程包含以下5個階段。

1) 場地現(xiàn)狀條件調(diào)查。場地的自然地形、地貌、植被、土壤、排水、土地利用、公共與公用設施信息、地下水的水位與土壤透水性；場地全時期( 從幾個月一遇降雨，到半年、1 年、2 年，直至 10 年、20 年、100 年一遇洪水) 降雨信息、場地徑流量、峰值徑流量、徑流頻率與歷時及水質(zhì)相關(guān)資料；排水設施及市政管網(wǎng)資料等。

2) 場地及水文分析。最為重要的是對場地水文環(huán)境的分析，以及對地表徑流與地表水水質(zhì)的分析。其中，水文環(huán)境分析包括流域匯水分區(qū)與微匯水分區(qū)的分析。分析1年以下一遇的雨水對補給地下水與控制地表水質(zhì)有重要意義，1～2年一遇降雨對控制受納渠道的土壤侵蝕有重要意義，5～10 年一遇降雨對于降雨傳輸體系設計與小型防洪設計有重要意義，100年一遇降雨主要用于分析大規(guī)模洪水對場地設計的限制性因素和對場地的影響[20]。

3) 制定優(yōu)化設計目標。應綜合考慮降雨條件、場地特征、空間需求、成本投入等多方面因素，因地制宜地提出水資源利用、雨水消納蓄滯、水質(zhì)凈化或生態(tài)敏感區(qū)保護等目標。

4) 場地優(yōu)化方案設計?？茖W選擇雨水設施、計算設施規(guī)模、合理布局技術(shù)設施、提升功能綠地率以及優(yōu)化植物種植設計等，結(jié)合場地歷史文化背景，營造環(huán)境友好、舒適宜人的景觀空間。

5) 方案評估與實施。形成初步設計方案后，可以運用SWMM等水文模擬模型對初步方案進行評估，反復修正使方案滿足最初設計目標，并制定后期維護和管理策略。

5　結(jié)語

把雨洪管理融入到城市景觀中，提升景觀價值的同時節(jié)約了城市發(fā)展成本，綠色雨水設施是將低影響開發(fā)理念融入城市空間規(guī)劃設計的景觀化途徑。對場地景觀優(yōu)化要求設計師首先考慮排水條件和雨洪控制需求，用豎向設計和搭配植物材料，在展示優(yōu)美景觀的同時解決好場地雨水的排放、消納、調(diào)蓄等功能。同時場地景觀低影響開發(fā)具有地域性和復雜性的特點，在實踐中除了遵循一般的設計流程和相關(guān)標準規(guī)范外，也要根據(jù)不同場地的綠地率、土壤滲透條件、雨洪控制目標等特殊情況，因地制宜提出規(guī)劃方案。

場地規(guī)劃設計涉及的學科多，將LID 理念與場地規(guī)劃的各個階段進行有效結(jié)合，需要綜合性地運用多學科知識，加強規(guī)劃、景觀、道路、給排水等多個專業(yè)和設計人員的配合與協(xié)調(diào)，才能實現(xiàn)可持續(xù)場地雨水管理要求。

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Review on Optimized Site Landscape Design Based on Low Impact Development Concept

Liu SongMao JiayiLiu Yuelai

(College of Architecture and Urban Planning, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Low Impact Development (LID) is a modern stormwater management concept which is focused on sustainable water-cycling. This concept has been more and more applied in the site landscape design.By reviewing the LID research and successful cases of optimized site landscape design, this paper concluded the stormwater management facilities, affecting elements to stormwater regulation at sites,quantitative analysis method for rainfall, relevant design criteria and planning approaches, which was aimed to provide references to the optimized design of site landscape.

Low Impact Development(LID), stormwater management facility, optimized site design, review

2016-02-12

國家自然科學基金“轉(zhuǎn)型期城鄉(xiāng)綠地系統(tǒng)優(yōu)化方法研究：以長江三角洲區(qū)域為例”(項目編號：51378364)；同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司重點項目研發(fā)基金，高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點實驗室自主與開放課題的支持(項課題編號：2015KY06)

劉頌(1968-)，女，博士，教授，博士生導師，研究方向為景觀規(guī)劃設計及其技術(shù)方法，城鄉(xiāng)綠地系統(tǒng)該規(guī)劃。E-mail：liusong5@#edu.cn

10.3969/j.issn.1672-4925.2016.04.001