“海绵城市”是一种从城市雨洪管理层面解释的可持续城市发展模式, 与美国低影响开发 (Low Impact Development, LID) 、英国可持续城市排水系统 (Sustainable Urban Drainage System, SUDS) 等国际先进的雨洪管理理念相契合, 都是将生态友好、水资源回用和良性水循环作为管治目标, 追求生态环境与管理设施的有机融合。公园绿地是实现“自然渗透、自然积存、自然净化”海绵城市目标的重要载体之一, 与传统公园相比, 海绵型公园可有效收集、调蓄雨水, 能够在硬质景观和自然环境之间建立有效的联系。

国内海绵城市建设起步相对较晚, 尚未形成系统的理论和方法, 更多公园绿地在海绵化改造过程中暴露出问题, 归纳总结有以下方面: (1) 建设认知有偏差。单纯地把城市绿地看作排水设施, 将公园绿地作为简单的汇水区进行处理, 忽略其在海绵城市总体规划中的作用; (2) 场地分析不深入。国内开展的海绵型公园改造实践中, 对城市地域差异、场地现状问题研究不够全面, 致使改造实践未能建立在尊重场地特性的基础上, 如肆意破坏原有绿地做蓄水池等, 使场地遭到更加严重的建设性破坏; (3) 功能统筹不平衡。《城市绿地设计规范》 (GB50420-2007) 中提出城市绿地的海绵型设计应当首先确保绿地自身的定位功能, 避免本末倒置。部分海绵型公园在改造时存在误区, 即规划过于强调公园的海绵效益, 过度采用单一海绵设施解决公园绿地中的雨水问题, 既忽略了城市绿地自身的海绵功能, 也弱化了公园绿地所必须具备的游憩观光功能。

由于在理论研究、技术应用和经验积累方面的不足, 多数公园海绵改造效果与改造预期大相径庭。公园绿地“海绵化”的本质是改变以往为海绵而海绵的改造方式, 实现城市生态环境、绿地系统和雨水管理的协调发展。本文从具体公园改造层面探讨公园绿地海绵化改造策略, 以构建联动、弹性的绿地海绵体系为落脚点, 主动强化其附加的生态效益和景观效益, 对促进公园绿地雨水管理功能与景观、生态的有机融合具有重要意义。

“生态”与“景观”是公园绿地海绵化改造策略的两大核心, 即在生态方面构建绿地海绵体系, 强化场地海绵功能;在景观方面通过海绵设施的景观化设计, 提升空间在视觉方面的品质, 创造宜人的景观感受。公园绿地作为“城市海绵”的重要载体, 其海绵化改造目标不仅限于提升公园自身的海绵功能, 还应结合周边的竖向条件与汇水需求, 为周边客水提供滞留、缓释和利用的空间。

区别以往依靠地下管网外排雨水的传统管理模式, 公园海绵体系的构建须在深入分析场地现状问题的基础上增加海绵设施的应用, 利用低影响的技术措施促进城市雨水循环过程向自然循环过程的转变, 将“汇集入渗”、“截污转输”、“蓄存利用”水循环过程的三个功能模块全部纳入改造设计与建设范畴中, 共同构建具有弹性的绿地海绵体系 (图1) 。

汇集入渗模块通常设置于雨水管理过程的首个环节, 目的是使地表恢复“呼吸”。雨水到达不透水路面形成地表径流之前, 入渗模块从源头直接控制并使雨水直接下渗, 避免场地积水。通过与园内屋顶、道路及绿地等的结合设计, 形成兼具景观效益的绿色屋顶、透水铺装和下沉式绿地等海绵措施, 强化公园绿地在雨水收集、下渗等方面的能力。

截污转输模块由具有净化、传输功能的海绵设施组成, 建立汇集入渗设施和蓄存利用设施之间的有效连接, 完成雨水管理从源头到末端的传输。截污转输设施通常为线型布置, 设施载体主要是结合绿地设计的生态旱溪、结合广场设计的填石暗渠、以及结合设道路绿化带计的植草沟等设施, 共同组建公园绿地海绵体系中的截污转输系统。

公园滞蓄利用模块用来收集和蓄存汇集至园内的雨水径流并循环利用, 为绿地海绵系统的末端环节, 通常与公园绿地、水体等元素结合设计, 分为净化储蓄设施和雨水利用设施两个单元。雨水花园、生物滞留地、生态湿塘等海绵设施具有丰富的生物净化群落和一定规模的滞留储存空间, 起到良好的净化储蓄作用;园内回收的雨水通过水泵等利用设施再循环用于园内植被灌溉、景观水体补给等。

“海绵”是对雨水可存可用方式的恰当比喻, 强调雨水的资源性, 而这种资源性除自身的使用功能价值, 还兼具修补城市环境、创造宜人景观的资源价值。雨水在城市空间中的循环过程日渐趋于“可视化”, 通过海绵技术措施使雨洪管理空间从地下转向地上。因此, 公园绿地海绵化改造既要强调海绵设施的创造性、灵活性运用, 同时也要密切关注其与环境的融入度。海绵化改造使雨水循环过程在地上可见, 有助于提高公众对雨水循环的认识, 加强其对于水环境的关注度, 提升公众参与环保的意识。

海绵体系具有一定的区域适应性, 改造实践应注重因地制宜, 综合考虑海绵效益、功能统筹、经济支撑和社会影响等多方面因素, 合理引导改造方向。

公园绿地海绵化改造实践结合应用“渗、滞、蓄、净、用、排”六种典型技术要素, 全面提升公园绿地吸纳、集蓄、净化和回用径流雨水的能力, 强化公园绿地的海绵功能, 系统构建良性水文循环过程 (表1) 。

青岛是典型的资源型缺水城市, 2016年入选全国第二批国家海绵试点城市, 选定李沧区为唯一试点区, 并以此为契机努力探究海绵型公园建设方式及改造策略。李沧文化公园建于1982年, 现状是园区路面年久老化、场地积水严重、雨水利用不足、山体陡坡因雨水冲刷造成水土流失等问题积聚。结合海绵城市建设契机, 青岛市政府将李沧文化公园改造纳入试点区重点项目。

改造场地所在区域位于山东省青岛市李沧区, 东临夏庄路、南衔北园路、西靠枣园路、北面隔东大村河与顺河路相接, 主要服务人群为周边社区居民。研究区总占地面积约15.4ha, 现状水域面积约1.8ha, 用地类型主要有疏林草地、园地、山地、水体和少部分保留建筑。

(1) 竖向高程。李沧文化公园地形起伏坡度较大, 地势东北低西南高, 东西方向高度差约为12m, 南北方向高度差约为7m (图2) 。

(2) 排水。园中道路普遍低于周边绿地, 公园内的雨水径流汇集后沿路面就近输送至中心湖体或地下雨水管线, 北侧溢流直排东大村河, 最终汇入市政排水系统。

(3) 铺装。园内原铺装类型主要为青石板、花岗岩、水泥砖、卵石拼贴等, 部分铺装老化破损严重且透水性能差。

(4) 山体。公园西侧地势落差较大, 山体坡面大范围裸露, 水土流失现象严重。

结合青岛城市水资源形势, 李沧文化公园海绵化改造按照“汇聚入渗、截污转输、滞留蓄存、循环回用”的思路, 结合“渗、滞、蓄、净、用、排”技术要素, 从现状基底条件出发, 采用植草沟、台地护坡挡墙、生态旱溪、渗透塘、透水铺装等海绵设施组合对公园进行改造 (图3) 。

(1) 透水铺装。道路及广场是产生雨水径流的主要场地, 作为园内面积较大的不透水下垫面, 其透水铺装改造意图通过人工手段将硬质地面海绵化, 使场地径流有组织地汇集与下渗。保留园内部分完好的青石板主园路及花岗岩入口广场, 根据不同场地需求用透水地坪、透水砖等海绵材料替换破损的园路及广场铺装 (表2) , 局部采用增大铺装间隙增加植被种植的方式扩大渗透面积。

(2) 台地护坡。公园内的山坡地因开发建设、雨水冲刷等原因, 产生水土流失、生态群落结构缺失等问题。在对山体边坡进行改造时, 转变传统全面砌护的改造思路, 综合考量边坡稳定和雨水管理的协同, 采用生态措施护坡。横向依据台地分布做梯级拦蓄渠, 利用毛石砌筑护坡挡墙, 在挡墙上下两端分别布设缓冲带, 减缓雨水冲击和增加径流下渗速度;纵向设置引流沟引导径流快速有序排放。同时利用置石、生态木桩形成挡土墙, 坡面补植乡野草花, 形成具有景观、渗透和收纳功能的台地花园。

(1) 生态旱溪。公园改造前仅有北侧溪流具备传输功能, 无法形成完整的雨水传输路线。通过重新梳理山体冲沟和水系流线, 在公园南侧增设生态旱溪, 利用人工手段模拟自然界中的干涸溪床, 构建通畅的雨水传输网络, 并利用植被和卵石打造生态景观。枯水期, 花草点缀的自然石底面呈现出独特景观;雨季来临, 旱溪作为海绵设施, 发挥其自身滞留、增加雨水下渗和转输的生态功能。

(2) 植草沟。公园改造方案首先降低道路两侧绿地, 使其低于路面高程, 并增设植草沟, 利用密集的植被扩大渗透面积, 同时起到传输径流的作用。路面径流沿有切口的路缘石流向植草沟, 将原本分散排放的雨水汇聚起来, 经线性草沟传输至调节塘或其他滞留设施, 部分溢流雨水通过溢流管连接地下排水管渠输送至蓄水池内。在纵坡较大的路段设置由砾石、砖块等制作的消能土坎, 使直线型植草沟呈阶梯状, 逐级削减雨水径流。

(1) 雨水花园。雨水花园选址于园内低洼区域, 再由人工挖掘形成一定深度的下沉绿地, 功能以滞蓄径流为主, 净化功能为辅。在绿地结构层内增设卵石储水滞留层, 优先保证雨水滞留;花园内种植多种植被, 与土壤和各种生物共同营造生物净化群落, 实现净化、蓄存小流量的降雨。花园内设置溢流口, 避免长时间积水导致地表堵塞和沉积。

(2) 调节塘。公园改造方案共设置3处调节塘约390m², 依据现状地形和储水需求分散布置于主入口北侧、湖体西侧及南侧。在塘边设置自然块石形成为围合空间, 利用卵石铺底减小流速、确保滞留更多的雨水, 种植湿生植物增强净化效果和景观效果。当塘内蓄存雨量超出调蓄能力时, 通过溢流管将多余的雨量输送至其他储水设施内。枯水期调节塘作为公园休闲娱乐区使用, 降雨时作为蓄水容器。

(3) 生态湿塘。在公园东北侧地势低洼处布置生态湿塘, 利用场地高差和重力势能将转输设施汇集的雨水和周边区域的径流导入塘内。前端设置前置塘过滤径流中部分污染物质, 后再进入湿塘。湿塘内永久保持平衡水位, 利用水生植被、浮游生物和底栖动物形成多条生态链, 以达到削减径流、控制径流污染的效果。

公园内收集储存的雨水经过滤净化后通过水泵加压释放雨水, 通过植被灌溉、景观水体补给、厕所冲洗和地下水补给四种途径实现循环利用。雨水循环回用设计不仅解决公园内大量的用水需求, 同时减轻市政管网压力, 有效降低管理成本。

青岛市属于年径流总量控制区的第IV区, 即年径流总量控制率为70%～85%。根据《青岛市海绵城市专项规划》所规定的年径流总量控制率为75%, 综合考虑项目区域环境状况, 将李沧文化公园的年径流总量控制目标定为75%, 相对应的设计降雨量取值为27.4mm。根据公式V=10HφF, 设计降雨量为H=27.4mm, 综合径流系数φ=0.2, F=15.4ha, 计算出设计调蓄容积为843.92m³。在实际建设中, 海绵改造面积约为8ha, 通过海绵设施的综合应用, 大部分降水下渗至公园海绵系统中, 仅有少量排入市政管渠, 确保了降雨径流的就地缓释、消纳。

“海绵城市”建设热潮给城市公园绿地的改造带来了新的机遇和挑战, 在满足自身游憩功能的同时如何强化自身海绵功能, 提升城市绿地系统的弹性能力?如何将自然生态与人工措施更加巧妙结合, 实现雨水管理的效益最大化?针对这些问题, 我国正在积极探索解决之道。本文通过对公园绿地海绵化改造策略的整合, 以及对李沧文化公园海绵改造实践的解析, 总结出普遍性的可行思路。

(1) 生态引领、多规合一。生态引领意味着公园海绵化改造过程中生态因素占据主导地位, 其本质是构建生态基底, 既要在微观场地上结合人工措施, 构建雨水花园、生物滞留池等海绵技术设施, 又要着眼于全局, 构建如湿地体系、生态廊道的多层次开放空间。改造过程融合生态、水利、景观及更多领域的规划, 采用多规合一的改造手段实现雨水资源化、生态自然化及城市品质化等多重目标。

(2) 功能统筹、专项设计。树立对海绵型公园的正确认知, 《公园设计规范》 (GB51192-2016) 中定义公园为“向公众开放的以游憩为主要功能, 兼具生态和景观等作用的公共绿地”, 强调公园的主体功能是具有游憩功能和良好自然生态环境的绿色开放空间。因此, 公园绿地海绵化改造首先确保满足公园自身的定位功能, 明晰主次;其次是坚持问题导向, 公园绿地单元内场地空间有限, 但功能结构多元, 改造过程要根据场地自然地理条件、水文地质特点等现状, 针对性地制定实施方案, 通过科学规划和布局海绵单项或组合设施, 系统构建城市绿地海绵体系。