海绵城市理念在福州景观工程实践中的应用研究

欧阳莹

(福州外语外贸学院,福建 福州 350202)

0 引言

福州是我国知名的东部沿海省会城市，受到海洋气候的影响，降水较多且台风多发。近年来福州市发生了多次城市水灾问题，内涝成为影响福州市城市建设和发展的重要危害之一。基于福州市海绵城市建设的必要性和典型性，在2016年将其定为全国第二批海绵城市建设试点，目前市内广泛分布了30余座专类公园、带状公园、街旁游园等城市景观公园。海绵城市理念的应用为福州城市景观工程的设计带来新的灵感，为现代化城市建设和自然生态环境保护的协调统一提供新的思路。福州海绵城市的建立就是要通过渗、滞、净、蓄、用、排等生态化处理技术，构建海绵一样的雨水系统，有效利用降雨。同时，在海绵城市构建的过程中，要充分考虑城市景观设计的需要，将海绵城市建设理念与城市景观设计相融合，在有效解决排水问题的同时优化城市景观设计，凸显福州的城市文化[1]。

1 海绵城市的概念及作用

“海绵城市”是现代新型城市建设的常见方式,其核心是将人工措施和自然途径结合起来,保证城市排水、防洪功能有效的同时,最大程度地实现雨水在城市内部的净化、渗透和蓄存,实现水资源的最大化利用[1]。海绵城市的建设体系打破了传统的设计建设理念,以建筑、绿地、道路为载体,通过现代生态化水资源处理技术,构建起高效且低影响的雨水系统。海绵城市不仅能够将水资源最大程度地保留在地表之下,补充地下水的不足,同时能够有效地净化水质,改善生态环境。海绵城市的大规模建设能够有效缓解雾霾天气,减少水土中的有害物质,有效降低氨氮化合物的蒸发,缓解城市空气污染问题[2]。城市景观工程的基本原则是尊重自然和善待自然,不断提升绿地和雨洪的管理水平,加强水资源利用,实现低影响开发。

海绵城市的设计要转变传统城市设计观念,不仅要关注路面的强度、承载力,同时要适当改进硬化的路面,发挥土地渗透水分的优势,降低雨天城市排水管道的压力,将降雨的快速排除和末端集中结合起来,利用草沟、雨水花园、下沉式绿地等设施提升排水效率[3]。

2 海绵城市概念在城市景观设计中的应用

城市景观是城市建设必不可少的组成部分,如何将海绵城市理念与城市景观建设结合起来,是目前和今后很长一段时间人们关注的重点。基于“海绵城市”理念的城市景观设计和建设,就是为了实现城市建设和自然生态环境保护的协调统一。海绵城市理念在城市景观建设中的应用,是建立在尊重和保护本地水文特点和生态环境基础上的,要通过景观设计逐渐修复被破坏的环境,保护生态自然,同时逐步推广低影响的开发和建设模式,优化生态排水系统,将绿地、道路、水系对雨水的吸纳、缓释、蓄水作用发挥出来,净化水质,节约水资源,减少城市内涝灾害,在追求景观效益的同时实现社会效益最大化[4]。

在雨水处理过程中,应该优先利用绿色措施来分散雨水的源头排放,同时将“地上与地下”“源头与末端”“蓄与排”等方式结合起来,构建综合性的高效率城市雨水处理“海绵”系统[5]。对于城市道路景观的设计,要对道路类型、道路坡度、道路断面样式、周边场地的开发情况、可利用空间等因素进行综合分析,方案的设计要同时兼顾传统的市政建设网络和海绵城市系统的要求,选择合适的技术措施[6]。

3 福州市海绵城市建设现状

福州市共有全市性公园20余座、区域性公园10余座,除此之外市内广泛分布专类公园、带状公园、街旁游园等公共景观区域。福州市常年降水充沛,城市绿化水平较高,滨水景观、绿植景观、公园景观丰富,具有得天独厚的自然环境条件。近年来,福州市提出了“两江润城、碧山环城、水链织城、青峰缀城”的城市建设理念,要着重打造建设“一环八模、两带一网、十一山多园”的城市绿地系统。目前福州市海绵城市和城市景观的建设取得了一定的成效。

图1 福州城区公园绿地资源分布Fig.1 Distribution of green space resources in Fuzhou urban park

3.1 城市绿地建设情况

福州市内分布着较多的公园绿地,但是绿地分布不均,在二环和三环之间分布较多,中心城区缺少综合性公园,导致很多的城市地块都不在城市公园服务半径内,很多地区无法享受到公园绿地。目前福州市有超过2 000 hm2的公园绿地,但是超过一半的公园面积都是以山地为主,这些区域往往蓄水能力不足,对周边城区带来非常大的雨洪压力。除此之外,福州市的各个公园绿地之间整体缺乏联通性,基本是沿着市内水系的带状绿地,但是局部绿地不足,城市生态网络还不够完整。福州市具有丰富的公园绿地资源如图1所示。

3.2 城市水资源及环境现状

福州市地处闽江下游沿海区域,是非常典型的亚热带海洋季风气候,降水时间长,也会伴随着台风形成局部强降雨。福州市全年平均日照1 700 h～2 000 h,年平均降水量达到900 mm～2 100 mm,年平均气温20 ℃～25 ℃。春季阴雨天气较多,气温变化大;夏季主要为高热天气,常出现局部地区热雷雨天气、台风及热带风暴;秋季和冬季降雨较少,气候较为温和。

目前福州市城市景观设计中,对自然水循环和生态环境考虑不足,很少使用自然驳岸。在福州的城市内河系统中,驳岸多数采用硬质材料,河两岸的绿化覆盖率较低,内河的生态系统建设还需要不断完善。存在比较突出的问题就是河两岸多采用垂直硬化的方式建设,两岸的绿植对于雨水的过滤不足,水质改善作用不明显,很多水生植物也没有适宜的生长环境,良性生态循环系统无法有效建立。

3.3 海绵城市建设现状

福州市海绵城市建设一直强调水资源“渗、滞、蓄、净、用、排”的策略,追求科学规划治理,构建生态水系统,建设山水城市。目前,福州市会展岛、牛岗山山地公园、海峡奥体绿色生态城区等多个海绵城市建设项目已建成。福州市海绵城市建设试点主要分为三江口片区和鹤林片区,三江口建设面积26.61 km2,鹤林建设面积10.41 km2。

4 “海绵城市”理念下的福州城市景观设计应用策略

从海绵城市的角度来实施城市景观设计,关键在于优化土地资源利用,减少资源浪费和环境破坏,采取科学的措施来挖掘海绵城市景观作用[7]。首先,建立自然排水系统,选择更加耐水的植物,强化雨水的净化和过滤,加强水分渗透和利用;其次,建立雨水花园,将植被和土壤的雨水过滤作用利用起来,促进雨水下渗,减少水分径流,强化水资源利用;第三,扩大可渗透路面规模,减少水分的地表径流。

4.1 景观道路

在海绵城市理念的影响下,福州市景观的设计和建设遵循保护自然、降低自然干预的原则,采取下凹式绿地、优化植物配置、建设雨水花园、使用透水铺装等方式实现景观海绵体系的搭建。景观的低影响设计,要权衡雨洪处理设施和绿色海绵措施,要科学规划、因地制宜,景观道效果如图2所示。

图2 景观绿化道效果图Fig.2 Landscape greening road renderings

在传统城市道路建设过程中,往往采用加高的条石作为道路和绿化带隔离,雨水很难从路面流入绿化带。所以在道路侧石的选用方面,可以采用齿状石,在满足雨水收集需求的同时,也可以丰富道路景观,让景观设计呈现更加生动、自然的状态。

4.2 城市绿化景观

4.2.1 下沉式绿地

在种植的土层底部设置透水的砾石层，避免土层流失，同时设置雨水收集管助力排水，砾石层的设置能够避免地下水的毛细作用上升到种植层，同时加速雨水渗透，结构如图3所示。

将下沉式绿地与市区景观建设结合起来,不仅能够实现耐涝性能和净化过滤性能,同时也能够兼顾景观美化,可以在绿地上层种植各式景观植物,丰富色彩。

4.2.2 屋顶绿化

我们可以根据建筑顶端的结构,选择合适的屋顶绿化方案。屋顶绿化层的设置包括屋顶结构层、防水层、根系保护层、排水层、过滤层、基质层和植被层。植被多选用较为矮小、繁殖能力强、抗逆性好、能够匍匐生长的植物,结合一定比例的观赏类植被,形成屋顶景观,不仅能够达到节水用水的目的,还能够为城市景观添彩。如果降水量过大,超出屋顶植被的需求量,也可以将其排放到雨水花园,进入周围的水体景观。屋顶绿化景观蓄水结构如图4所示。

4.2.3 雨水花园

雨水花园也是一种生物滞留区域,在绿地中的低洼区域种植耐水植物,人工模仿自然水渗透系统,确保雨水滞留,帮助补充地下水,减少地面径流,实现水资源节约和再利用。土壤、微生物和植物的共同作用可以有效净化雨水,减少水中的金属离子和小颗粒漂浮物质,减少有机物和细菌污染等。建成雨水花园之后,道路、广场的雨水径流可以直接沿着凹地流入到雨水花园中,同时可以在公园周围种植低矮的植被,防止人误入。图5(a)所示为雨水花园结构示意图、(b)为福州市奥体公园雨水花园景观图。

图5 (a)雨水花园结构示意图;(b)福州市奥体公园雨水花园Fig.5 (a)Schematic diagram of rain garden structure;(b)Fuzhou Olympic Sports Park Rainwater Garden

4.3 蓄水设施

海绵城市中的蓄水设施,要从景观的可持续发展的角度出发,在福州市发生台风或者暴雨的天气时,有效调节暴雨峰流量,将生态景观、生态保护、环境改善、防洪排涝、水资源利用和社会功能结合起来,建设城市雨水管理措施。蓄水设施的结构如图6所示。

图6 蓄水设施的结构示意图Fig.6 Schematic diagram of the water storage facility

福州市是一个排水压力较大的城市,蓄水设施可以设置在城市的末端区域,如果靠近闽江的区域也可以在江边设置此类设施,发挥雨水的过滤作用。通常建设的材料选择防水性较强、耐雨水腐蚀的材料,排除超过承载线的雨水。

图7 福州市内河体系示意图Fig.7 Schematic diagram of the inland river system in Fuzhou

4.4 植被选择

福州市地处沿海,在景观植物的选择过程中,应该充分考虑到福州市的气候条件、土壤条件和周边环境,要优先选用本地植被,同时搭配外来物种,发挥植被的过滤去污作用,同时凸显地区景观特色。福州市常见的景观植物多为亚热带常绿阔叶林和南亚热带季雨林景观,结构比较单调,特征随季节性变化的不明显,植被多样性水平偏低。在城市景观的海绵体系建设过程中,可以借助地势特征,形成植被高低错落的景观,同时建设生态树林、湖边湿地、旱溪等景观形式,不仅能够实现雨水的截留过滤,也能够弥补植被多样性低的问题。除此之外,还应该灵活搭配乔木、灌木、地被植物等,辅以各类应季开花植物,具体的植被选择还应该考虑景观所在区域的雨量、土壤酸碱度等因素。

4.5 水系景观

福州市具有较为丰富的内河资源,但是整体来说水体污染较为严重,河道堵塞的问题普遍存在,对城市的泄洪排涝也带来了不利影响。在城市建设的过程中,很多水塘和河流被填埋,城市雨洪调节、储蓄的能力降低,遇到强降雨时,城市会造成较大的内涝。福州市内河体系如图7所示。

在建设福州市水系景观时,可以将绿道景观和水系景观结合起来,形成网状的绿色空间。首先,根据水面的宽度,设置相应的绿化带;其次,在水系景观周边铺设透水性较高的低影响开发设施,提升滤网的过滤和净化性能,有效改善水质;第三,针对内河的驳岸功能,将垂直硬化的驳岸更改为泄洪和生态景观功能兼具的驳岸。内河驳岸设计结构如图8所示。

图8 内河驳岸设计示意图Fig.8 Schematic diagram of inland river bank design

一般来说,防洪排涝规划、用地闲置和蓝线控制等因素都会影响河道景观的设计,可能无法形成自然蜿蜒的形态,所以在工程实践过程中,多采用较为柔和的河岸设计,可以是生态砌块的形式,种植喜水植物,形成水系景观。河道两岸的植被景观也能够更好地接纳周围道路、广场的雨水径流,减小雨水流速,过滤水质,降低污染。图9为福州市奥体公园景观河道及生态景观驳岸景象图。

图9 福州市奥体公园景观河道及生态景观驳岸Fig.9 Fuzhou Olympic Sports Park landscape and ecological landscape revetment

5 结论

福州市的景观设计过程要充分考虑土地资源、水资源、植被资源的平衡,建立蕴含海绵城市理念的城市景观,气候因素、地理因素、生态环境因素、资源因素同时决定了这是现代城市建设的必然趋势。只有发挥海绵城市的作用,优化城市景观设计,才能够有效缓解在强降雨时的市区内涝,并在雨量不足时缓解缺水压力。海绵城市理念在福州城市景观设计中的应用,能够有效应对城市生态环境恶化的问题,实现人与自然的和谐相处。