王 焱

曹 磊

沈 悅

1 基于海綿城市建設(shè)的景觀設(shè)計(jì)

海綿城市是從城市雨洪管理角度來(lái)描述的一種可持續(xù)的城市建設(shè)模式[1]。2013年習(xí)近平總書(shū)記在《中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議》的講話中強(qiáng)調(diào)：要建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市。2014年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部對(duì)“海綿城市”的概念給出了明確的定義。2015年國(guó)務(wù)院辦公廳指出海綿城市工作目標(biāo)：通過(guò)海綿城市建設(shè)，綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，最大限度地減少城市開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和利用。2016年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部編制了《海綿城市建設(shè)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)體系》和《海綿城市專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃編制暫行規(guī)定》[2]。

目前海綿城市建設(shè)在中國(guó)如火如荼。風(fēng)景園林設(shè)計(jì)領(lǐng)域里，眾多專(zhuān)家學(xué)者論述將新型的雨洪管理理念和技術(shù)運(yùn)用于風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的可行性和必要性，并積極探索實(shí)施路徑[3-4]。通過(guò)各種類(lèi)型景觀實(shí)例闡述將雨水資源景觀化利用所建成的城市景觀，在調(diào)蓄雨洪、解決城市洪澇災(zāi)害、改善水生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化場(chǎng)地微氣候中的重要作用[5-7]。

與傳統(tǒng)的景觀設(shè)計(jì)相比，基于“海綿城市建設(shè)”的景觀設(shè)計(jì)聚焦景觀中“水”的循環(huán)，從設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)內(nèi)容上都高度關(guān)注水敏性景觀。首先要求在現(xiàn)狀調(diào)研基礎(chǔ)上，通過(guò)水敏感度分區(qū)和開(kāi)發(fā)強(qiáng)度分級(jí)，緊密結(jié)合水生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行景觀規(guī)劃。接著景觀設(shè)計(jì)全過(guò)程里，將從源頭蓄水、徑流凈化到末端調(diào)續(xù)的雨洪安全措施與傳統(tǒng)的景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合[8]。最后通過(guò)數(shù)據(jù)分析，建立暴雨雨洪管理機(jī)制，達(dá)到景觀設(shè)計(jì)與海綿城市建設(shè)的有機(jī)統(tǒng)一。

2 天津大學(xué)新校區(qū)景觀設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目概況

天津大學(xué)是教育部直屬?lài)?guó)家重點(diǎn)大學(xué)，其歷史可以追溯到1895年，由光緒皇帝欽準(zhǔn)的建于天津北運(yùn)河畔大營(yíng)門(mén)博文書(shū)院的天津北洋西學(xué)學(xué)堂，是中國(guó)近代的第一所大學(xué)。

1951年經(jīng)國(guó)務(wù)院調(diào)整定名為天津大學(xué)，是1959年中共中央首批確定的16所國(guó)家重點(diǎn)大學(xué)之一，是“211工程”“985工程”首批重點(diǎn)建設(shè)的大學(xué)。

為了促進(jìn)學(xué)校發(fā)展，更加適應(yīng)國(guó)家對(duì)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，努力建設(shè)成為世界一流大學(xué)，天津市在海河教育校區(qū)內(nèi)為天津大學(xué)選址2.5km2建設(shè)新校區(qū)，教育部將新校區(qū)建設(shè)作為重點(diǎn)項(xiàng)目納入基本建設(shè)規(guī)劃，在“十二五”期間給予重點(diǎn)支持。

為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召，同時(shí)突出天津大學(xué)“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的國(guó)家重點(diǎn)院校的社會(huì)責(zé)任，新校區(qū)建設(shè)的總體目標(biāo)是打造成為具有國(guó)際尖端科技的示范性綠色生態(tài)校園。

在2013年天津大學(xué)新校區(qū)景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)投標(biāo)中，由筆者主持設(shè)計(jì)的基于海綿城市建設(shè)的景觀設(shè)計(jì)方案獲得第一名并中標(biāo)(圖1、2)，并于2015年10月天津大學(xué)120周年校慶前施工完成。

2.2 調(diào)研分析

2.2.1 場(chǎng)地現(xiàn)狀

項(xiàng)目基地屬于沖積海積平原，平均高程約2.5m，地勢(shì)低平，土層較厚，基地內(nèi)河系縱橫密布，坑、塘、洼、淀較多；校區(qū)地下水位約大沽高程1.4m，地下水礦化度較高；基地土壤由海積與河流沖積物形成，以重鹽化潮濕土與鹽化潮濕土為主，土質(zhì)pH值為8，鹽堿化程度高。

2.2.2 降雨與蒸發(fā)條件

天津市多年平均降水量為602.9mm，夏季降雨量占全年的78.5%，其中7—8月降雨量約占全年的58%，降水隨季節(jié)變化很不均勻；由于降水量年內(nèi)分配不均和年際變化大，造成天津在歷史上經(jīng)常出現(xiàn)春旱秋澇現(xiàn)象。天津市的水分蒸發(fā)量年平均為163～1 912mm，最大蒸發(fā)量為2 673.3mm，全年主要集中在4—7月，其中5月蒸發(fā)最為強(qiáng)烈。

圖2 夜景效果圖(曹磊繪)

圖3 雨洪管理規(guī)劃結(jié)構(gòu)(王焱繪)

2.3 景觀系統(tǒng)架構(gòu)

2.3.1 規(guī)劃策略

根據(jù)上層規(guī)劃、水系專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃及前期調(diào)研分析，景觀設(shè)計(jì)采用了包括景觀水體、綠化屋頂、人工濕地、下凹綠地、下沉廣場(chǎng)、植草溝和透水鋪裝等雨洪管理措施，架構(gòu)了由滲透、滯留、儲(chǔ)蓄、凈化、利用和排放雨水技術(shù)手段組成的綠色水生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨水在新校區(qū)內(nèi)的生態(tài)化、景觀化利用，并達(dá)到暴雨時(shí)節(jié)抗洪減澇的海綿城市建設(shè)目標(biāo)。

2.3.2 雨洪管理結(jié)構(gòu)

新校區(qū)內(nèi)外環(huán)河共同構(gòu)成區(qū)域雨洪管理的雙層大骨架。

內(nèi)環(huán)河由中心湖與中心河共同構(gòu)成，內(nèi)環(huán)河作為一級(jí)屏障，既具有防洪調(diào)蓄的功能，又充分接收利用兩側(cè)區(qū)域雨水徑流，并通過(guò)生態(tài)濕地、植物緩坡對(duì)雨水進(jìn)行生態(tài)化過(guò)濾，過(guò)濾后的雨水用來(lái)補(bǔ)充校園景觀用水，營(yíng)造校園水景觀。

外環(huán)河由衛(wèi)津河與護(hù)校河共同構(gòu)成，與城市水系統(tǒng)相連通。該水系是新校區(qū)溢流系統(tǒng)的終端環(huán)節(jié)，通過(guò)植物緩坡收集并過(guò)濾、儲(chǔ)蓄雨水。在暴雨季節(jié)，同時(shí)接收校區(qū)通過(guò)雨水管道、雨水泵站運(yùn)輸來(lái)的超過(guò)內(nèi)環(huán)河容量的雨水，高速有效地進(jìn)行雨水安全排放。

雙重水網(wǎng)通過(guò)溢流湖、雨水泵站內(nèi)外聯(lián)合、排蓄兼容，平時(shí)以?xún)?chǔ)蓄雨水為主，暴雨時(shí)節(jié)快速安全排放雨水(圖3～5)。

2.4 景觀分區(qū)設(shè)計(jì)

內(nèi)環(huán)河、外環(huán)河與園區(qū)主環(huán)路把新校區(qū)劃分為中心島、中環(huán)區(qū)和外環(huán)區(qū)三大分區(qū)。根據(jù)校區(qū)整體布局理念及建設(shè)條件的不同，規(guī)劃采用不同程度的生態(tài)雨水收集、凈化、利用及排放措施，從而達(dá)到校區(qū)整體雨洪水的安全排放及雨水科學(xué)、有效利用的雙贏，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)全面可持續(xù)發(fā)展。

中心島即內(nèi)環(huán)河包圍區(qū)域(圖6)，總面積約25.55hm2，中心島規(guī)劃為慢行交通系統(tǒng)，場(chǎng)地污染程度低，雨洪措施采用生態(tài)雨水收集方式，利用綠化屋頂、透水鋪裝、下凹綠地、植草溝、下沉廣場(chǎng)等生態(tài)集雨手段加大雨水下滲力度，從源頭上消減暴雨徑流量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其透水鋪裝覆蓋率可達(dá)85.8%，透水鋪裝徑流系數(shù)可由0.9降至0.5，因此中心島建設(shè)為完全“海綿體”，貫徹源頭消減、分散處理、收集、凈化、利用雨洪的生態(tài)理念，打造全面實(shí)現(xiàn)低影響開(kāi)發(fā)的集雨排雨系統(tǒng)(圖7、8)。

中環(huán)區(qū)為內(nèi)環(huán)河與園區(qū)主環(huán)路之間區(qū)域，總面積約138.26hm2。因教學(xué)辦公、學(xué)生宿舍皆集中在該區(qū)域，建設(shè)強(qiáng)度大，硬質(zhì)化率高，此區(qū)域采用傳統(tǒng)雨水管道收集與生態(tài)雨水收集相結(jié)合的雨洪措施。利用園區(qū)預(yù)留的DN2600雨水管道收集雨水，經(jīng)由雨水泵站定期提升后進(jìn)行綠地灌溉、景觀補(bǔ)水，或經(jīng)過(guò)循環(huán)泵用于促進(jìn)園區(qū)水體循環(huán)。同時(shí)建設(shè)人工濕地、透水鋪裝和下凹綠地，鼓勵(lì)生態(tài)雨水收集、凈化與利用。

外環(huán)區(qū)為園區(qū)外圍主環(huán)路與外環(huán)河之間區(qū)域，總面積約43.54hm2。外環(huán)區(qū)的雨洪規(guī)劃以“排水安全”為重點(diǎn)，設(shè)計(jì)根據(jù)道路與外環(huán)河分布規(guī)劃場(chǎng)地豎向，不設(shè)置灰色雨水管道，雨水首先通過(guò)透水鋪裝及綠地直接下滲涵養(yǎng)地下水，未下滲雨水依靠自然徑流排入外環(huán)河，沿外環(huán)河綠化帶由樹(shù)林及綠化緩坡構(gòu)成，對(duì)雨水起到滯、滲作用，同時(shí)對(duì)雨水中的污染物具有攔截作用，從而減少入河污染物總量，并補(bǔ)充外環(huán)河基流(圖9)。

圖4 規(guī)劃分區(qū)(王焱繪)

圖5 雨洪管理系統(tǒng)簡(jiǎn)圖(王焱繪)

圖6 內(nèi)環(huán)河堤岸(羅俊杰攝)

圖7 中心湖左岸(羅俊杰攝)

圖8 中心湖右岸(羅俊杰攝)

圖9 外環(huán)河(北洋光影攝)

圖10 中心湖(曹磊攝)

圖11 植草溝照片(王焱攝)

3 結(jié)合雨洪管理、排鹽措施的景觀技術(shù)

新校區(qū)因基地內(nèi)地下水位較高、土壤鹽堿化程度高，采用低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)有其特殊性。傳統(tǒng)的低影響開(kāi)發(fā)通常采用降低綠化場(chǎng)地標(biāo)高以達(dá)到滲透、滯留、儲(chǔ)蓄雨水的目的，而在本基地內(nèi)采用此方式將影響低洼地區(qū)植物生長(zhǎng)，增加排鹽措施的成本，且排鹽效果較弱。因此本項(xiàng)目采用與排鹽措施相結(jié)合的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)，最終達(dá)到生態(tài)雨洪管理與土壤改良雙贏的目標(biāo)。

3.1 新校區(qū)景觀水系

新校區(qū)景觀水系是新校區(qū)內(nèi)最大的“海綿體”。由中心湖(圖10)、中心河、溢流湖、外環(huán)河四大部分組成。中心湖與中心河組成的內(nèi)環(huán)河為景觀河，兼顧雨洪調(diào)蓄作用。溢流湖兼顧景觀與雨洪調(diào)蓄作用，是內(nèi)外環(huán)河的中轉(zhuǎn)站。景觀水系堤岸采用植物緩坡與階梯式綠地2種綠色堤岸相結(jié)合的形式，堤岸寬度10～60m，高差1.5～2.1m，綠色堤岸能夠快速下滲雨水，過(guò)濾吸附徑流污染，緩解場(chǎng)地暴雨積水。景觀水系總面積為15.44hm2，內(nèi)環(huán)河與溢流湖的超大水容量能對(duì)雨水進(jìn)行收集儲(chǔ)蓄，并利用其進(jìn)行景觀和綠化灌溉水補(bǔ)充。外環(huán)河與城市水系相連通，主要起到雨水安全排放作用。

圖12 植草溝斷面圖(王焱繪)

圖13 圖書(shū)館下沉廣場(chǎng)(王焱攝)

圖14 枯水期圖書(shū)館下沉廣場(chǎng)(王焱攝)

圖15 臺(tái)地式下凹綠地(王焱攝)

3.2 透水地面

透水地面分為透水綠地與透水鋪裝兩部分?；貎?nèi)土壤屬于鹽化潮濕土，深層土壤板結(jié)度高、透水率低。在建設(shè)過(guò)程中，對(duì)土壤風(fēng)干碎化，并拌以牛糞、山皮沙、草炭土進(jìn)行回填。改良后的土壤不僅更適宜植物生長(zhǎng)，而且增加了土壤孔隙率，增大透水性，能夠使雨水快速下滲補(bǔ)充地下水；基地內(nèi)鋪裝設(shè)計(jì)則采用透水性鋪裝，降雨時(shí)期部分雨水直接下滲，從而減少地面徑流量、補(bǔ)充地下水。

3.3 植草溝

中心島區(qū)域采用植草溝生態(tài)集雨排雨方式，地表徑流以較低的流速經(jīng)植草溝滯留、過(guò)濾和滲透，雨水徑流中的多數(shù)懸浮顆粒污染物和部分溶解態(tài)污染物能夠得以有效去除?；貎?nèi)植草溝同時(shí)兼具排鹽溝的作用，雨水的滲透使得基地內(nèi)土壤鹽堿含量降低，被雨水沖刷的鹽堿水進(jìn)入植草溝，經(jīng)溝內(nèi)耐鹽堿植物過(guò)濾削減徑流污染后進(jìn)入受納水體。為了集約土地并加大過(guò)水能力，中心島植草溝采用矩形斷面，植草溝寬1.0m、高0.8m、坡度0.8‰。在完成輸送功能的同時(shí)達(dá)到雨水的收集與凈化處理以及場(chǎng)地的排鹽處理要求(圖11、12)。

3.4 下沉廣場(chǎng)

中心島區(qū)主軸線世紀(jì)大道上在主樓和圖書(shū)館庭院分別設(shè)計(jì)2處下沉廣場(chǎng)(圖13、14)。下沉廣場(chǎng)是一個(gè)由透水鋪裝、過(guò)濾層以及排水層所構(gòu)成的小型排水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮下沉廣場(chǎng)積水時(shí)的景觀效果，既增加空間層次感，又比傳統(tǒng)廣場(chǎng)更能儲(chǔ)存雨水，從而降低徑流量，并充分達(dá)到雨水資源化利用的目的。

3.5 下凹綠地

下凹綠地具有滲蓄雨水、消減徑流及減輕徑流污染等優(yōu)點(diǎn)。中心島區(qū)設(shè)計(jì)了3處自然式和1處臺(tái)地式下凹綠地。自然式下凹綠地坡底部?jī)H種植耐鹽堿的草地，坡上種植喬灌木，暴雨時(shí)節(jié)雨水滲透進(jìn)綠地，經(jīng)場(chǎng)地改良土及耐鹽堿植物濾鹽后降低鹽堿含量，從而保證坡上植物生長(zhǎng)。臺(tái)地式下凹綠地坡底為可透水鋪裝(圖15、16)，坡面通過(guò)視線分析安置石材觀眾席，其他區(qū)域種植耐鹽堿的草坪。下凹綠地兼具集水與凈化功能，能夠增加降雨入滲量和地下水資源量，并補(bǔ)充綠地的灌溉用水。

表1 景觀水體調(diào)蓄雨量一覽表

3.6 人工濕地

在內(nèi)環(huán)河西側(cè)設(shè)計(jì)人工濕地，經(jīng)由濕地泵收集中環(huán)管道集雨區(qū)產(chǎn)生的雨水徑流，水體在人工濕地中經(jīng)過(guò)濕地植被截流去污，得到凈化后補(bǔ)充內(nèi)環(huán)景觀湖水體。同時(shí)，濕地也是新校區(qū)蓄滯防洪的重要組成部分，其降雨高峰期蓄水量可達(dá)33 589m3。

4 新校區(qū)暴雨雨洪管理機(jī)制設(shè)計(jì)

新校區(qū)的雨洪管理利用綠色低影響技術(shù)與灰色管網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成暴雨聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，能夠充分利用雨洪資源，并安全有效地排放雨水，降低城市管網(wǎng)排水壓力。

4.1 新校區(qū)防洪排澇安全保障

新校區(qū)建立安全排水保障機(jī)制，分別為第一重——削減暴雨徑流量，主要通過(guò)中心島生態(tài)集雨區(qū)以及其他區(qū)域滲透型路面、低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施的設(shè)置實(shí)現(xiàn)；第二重——增加水系調(diào)蓄能力，由中心湖、內(nèi)環(huán)河、濕地和溢流湖聯(lián)合實(shí)現(xiàn)；第三重——提高雨水外排速度，由中環(huán)區(qū)完備的管道設(shè)置、外環(huán)河與城市行洪河道接軌實(shí)現(xiàn)(表1)。

圖16 臺(tái)地式下凹綠地?cái)嗝鎴D(王焱繪)

4.2 24h內(nèi)降雨量在100mm以下暴雨季

中心島和內(nèi)環(huán)區(qū)共占地面積124hm2，雨水經(jīng)過(guò)低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)消減徑流后，通過(guò)植草溝、下凹式綠地溢流進(jìn)入中心湖、內(nèi)環(huán)河及人工濕地組成的環(huán)島水系進(jìn)行調(diào)蓄；外環(huán)區(qū)雨水經(jīng)過(guò)低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)消減徑流后，直接通過(guò)外環(huán)管道區(qū)排入外環(huán)河。

4.3 24h內(nèi)降雨量在100～150mm暴雨季

中心島和內(nèi)環(huán)區(qū)在4.2所述雨洪管理機(jī)制基礎(chǔ)上，將環(huán)島水系超過(guò)溢流水位的雨水通過(guò)DN2000溢流管道導(dǎo)入溢流湖進(jìn)行調(diào)蓄；外環(huán)區(qū)雨水管理機(jī)制同4.2。

4.4 24h內(nèi)降雨量在150mm以上暴雨季

中心島和內(nèi)環(huán)區(qū)在4.3所述雨洪管理機(jī)制基礎(chǔ)上，將溢流湖超過(guò)溢流水位的雨水和內(nèi)環(huán)區(qū)部分雨水通過(guò)園區(qū)預(yù)留DN2600的雨水管道直接導(dǎo)入雨水泵站并排往外環(huán)河；外環(huán)區(qū)雨水管理機(jī)制同4.2及4.3。

5 結(jié)語(yǔ)

新校區(qū)因地制宜，秉承雨洪安全管理及資源化利用并重的雨洪管理策略，以總體規(guī)劃為基礎(chǔ)，根據(jù)場(chǎng)地各分區(qū)情況提出針對(duì)性的低影響開(kāi)發(fā)措施，并與現(xiàn)狀及規(guī)劃的河湖水系、市政管網(wǎng)、溢流系統(tǒng)密切配合，保障多層次的雨洪管理體系的建立與聯(lián)動(dòng)，從而搭建起一套完整高效、綠色生態(tài)的校園海綿系統(tǒng)。設(shè)計(jì)充分詮釋了海綿城市建設(shè)指南中“規(guī)劃引領(lǐng)、生態(tài)優(yōu)先、安全為重、因地制宜、統(tǒng)籌建設(shè)”的基本原則與建設(shè)途徑，為北方鹽堿地區(qū)的海綿城市建設(shè)提供借鑒。