海绵城市设计理念在河道水环境综合治理中的应用

王 超

(西安建筑科技大学 华清学院，陕西 西安 710043)

近些年来，随着城市化建设的推进，城市河流湿地均遭到不同程度的污染破坏，严重制约了绿色城市的发展。为解决日益恶化的城市环境、城市内涝、水资源污染问题，推进海绵城市建设成为一个重要的方向[1-3]。作为海绵城市建设的重要蓄水载体，构建完整的生态景观体系能够提升区域调蓄能力，实现城市建设与自然生态、人类与自然湿地缓解的和谐[4]。目前国内外针对海绵城市的建设进行了多方面探讨研究，并在多个城市得到实践应用[5-7]。欧美多个国家将城市河流湿地纳入城市建设体系中，如德国提出的“自然开放式排水系统”(NDS)[8]，欧盟实施的“水框架指令”(WFD)[9]，美国提出的“低影响开发”(LID)等[10-11]，通过合理的规划设计管理城市雨洪资源，并结合城市周边环境、建筑、施工公园景观结合，建立海绵城市生态景观体系[12]。国内相关研究将LID雨水系统应用于城市建设中，将自然与人工结合，协调好水循环系统，实现城市和水生态环境的结合[13-15]，如武汉、重庆、厦门、南宁等城市先后作为海绵城市建设试点工作[16]。

本文针对北方某一城市建设过程中存在的水土污染问题进行了分析，提出海绵城市发展理念，结合地域文化特色和基址条件，建立海绵式生态规划区，实现该地区水体、植被、城市建设的绿色协调发展。

1 项目概况

1.1 项目位置

A市地处华北平原，地势落差小，以平原为主。城市南部为冲积平原，东南向为滨海平原土壤的棕壤、褐土、水稻土。气候以暖温带半湿润季风性气候为主，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。随着地区一体化发展的推进，A市凭借着得天独厚的区位优势获得了长足的发展。本文开展的研究项目AI位于A市西南侧，地势西高东低，地区交通便利、人流量大，其中西南侧河道长4.2 km，由北向南流经。片区总面积约500 km2，东连高速路，南至高铁线，北至子牙河，西至外环线，具体位置如图1所示。

图1 项目位置分布情况Fig.1 Project location distribution

1.2 现状分析

AI项目建设用地情况复杂，包括各类工业园区、居民区、农田和村庄。西南河道原为农灌渠，近些年随着区内地面硬化面积增加，河道径流系数增大，排涝断面难以满足排水需求，大部分雨水直接排入西南侧河道，使得河道水质和水量变化相对较大。而河道周边铁路管涵进一步限制了排水能力，由于河道设计排水量15 m3/s，铁路管涵排水量5～6 m3/s，河道排水难以进入下游至南运河。

片区河道上游区域堆放建筑垃圾和生活垃圾，水质较差，河道中游多为工厂，人群活动多，但植被覆盖率高。河道区下游段周边为化工厂和废弃工厂，污染源众多，水质差(图2)。根据现场调查分析，该地区河道水体水质为地表劣Ⅴ类，在非雨季节，各项水质指标均超过了Ⅴ类水质标准。由于片区大部分为合流制区域，降水造成河流污水溢流，加上沿河分散的污水直排，对河道水质影响较大。

图2 现场实物Fig.2 Physical scene

1.3 项目设计定位

项目设计目标是将西南河道与其他河渠联动，建立完整的水体循环与雨洪调序结合的水系统，并建立自然与人工进化的净水系统改善水质，打造城市湿地公园。具体执行过程中，在梯形河道护坡选择生态网格砖，护脚采用混凝土，两岸分别设置宽2.0 m的绿化带和慢行通道。河道上游以海绵城市为背景设计雨洪调蓄系统、水体净化系统、公园休闲系统结合的城市湿地公园。水体净化系统采用曝气增氧、临时净化和人工净化相结合方式改善河道水体质量。公园休闲系统充分利用周边环境条件，形成连续、动静结合的休憩系统，并打造区域内最大雨水收集、储存、净化区域，满足不同人群对游憩休闲、户外建设、文化体验等功能。

2 项目生态景观设计

2.1 总体规划

景观设计中以“水”的纹理提取平面元素，采取“一池两轴五园”的总体布局。园区景观轴线打造动静结合的功能景观序列，并结合地方文化特色、景观功能需求，建立湿地保护区、公共活动区、休闲游览区、滨海体验区、密林游览5个园区，组成整体平面布局。湿地公园采用地表水体调蓄净化，护体上下游与河道联通，以闸控制，打造城市湿地公园。

2.2 空间布置

道路空间布局如图3所示。园区内主要道路分为3级，一级园路宽3.0 m(由1.8 m游步道和1.2 m宽慢跑道组成)，二级园路宽1～2 m，连接各个亲水节点，形成亲水园路。景观布置结合现有条件和周边环境布置主要和次要景观节点，营造五大区功能，并形成交叉轴线，建立动静结合的景观序列。

图3 道路分析Fig.3 Road analysis

2.3 植物种植规划

植被设计整体保留本土植物，引进部分外来植物设计方案。园区植物主要分为水生植物、灌木、乔木以及草本、花卉类。水生植物采用具有水体净化的植物品种，如苦草、荷花、香蒲等，结合景观视线要求，形成驳岸景观效果。乔木主要采用侧柏、华山松、栾树等树种，搭配上采用“四季常绿”方式，并配以不同季节开花、结果的长叶树种，形成围合空间。灌木和花卉植物结构形成花灌草植物群落，可以选用接骨木、连翘、金叶女贞分别在河道、路桥周边营造植物生境和植被空间。

3 城市功能区景观

项目分区设计因地制宜，根据周边居民和游客需求，划分为湿地保护区、滨水体验区、密林游览区、公共活动区和休闲游憩区，如图4所示。湿地保护区主要选择湿地面积较大、生物相对完整的区域，在湿地周边或接驳位置进行滨水景观设计作为滨水体验区，拉近人与湿地间的距离。将密林生态景观划分为景观区和休闲空间，一方面向人提供天然的森林氧吧；另一方面，打造大草坪空间的休闲娱乐场地，以丰富游园体验。

图4 区域划分Fig.4 Regional division

3.1 湿地保护区

湿地保护区利用项目西北部公园绿地建设调蓄和净化功能的海绵空间，打造人工湿地。在灰色合流制雨水调蓄池上部基础上扩宽原有水系，采用地表水体调蓄净化，并将湿地湖与河道连通。根据滨水休闲空间构建河畅、岸绿、水清的净水调蓄空间。蓄水池在旱季作为生态景观湖供人观赏、游憩，雨季则作为雨水海绵调蓄空间，缓解城市内涝灾害，如图5所示。同时，在湖面种植浮水、挺水植物，雨水过后，由植物对雨水进行沉淀、净化，作为周边商业、工业用水。

图5 生态调蓄空间坡面Fig.5 Ecological storage space slope

在景观设计上，通过微地形处理丰富景观设计要素，使景观富有层次感，丰富视觉效果。将临水区处理成微斜波状，连接绿地和水系，采用水质植物将绿地由沙地延伸至水体，用自然过渡方式打破水陆接线，并在水平铺设四季常绿水生植物。

3.2 滨水体验区

滨水体验区包括湿地到岸边100 m范围内空间，区域利用开挖生态蓄池后产生的土方量进行微地形景观设计。在设计规划上，为考虑洪水位线要求，一级园路设计50年一遇洪水位线，二级园路设计20年一遇洪水位线。

湿地岸边对驳岸设计中，利用现状高差形成不同竖向设计空间，对植物进行保留，并在局部设计挑出亲水平台，在驳岸区设置缓坡草地形成植物渗透带，坡草地外设置沉式绿地消纳多余的雨水(图6(a))。人流量较大的商业用地周边，结合透水铺装、生态花台等相结合的海绵设施打造景观带，对雨水进行滞蓄和初步净化，再设置亲水木栈道，满足人员亲水需求图6((b))。对于局部较窄的滨河空间，通过抛石驳岸，滨河步道和生态种植池解决高程差异，建立独特的景观风貌(图6(c))。临近道路两侧设置雨水花园，通过植物保留雨水径流中的沉积物，由土壤和植物根部帮助过滤和分解微观污染物。

图6 滨水体验区绿地设计Fig.6 Green space design of waterfront experience area

3.3 密林游览区

密林游览区主要通过设置高低错落的植物群落以及采用花灌木、花镜进行空间围合。在生态景观设计上，利用区域绿色基础设施打造宽10 m绿化空间，土壤层设置高200～300 mm，周边布置过滤布的清洁石头形成渗透层，当雨水经过土壤表层进入到下层时，经过清洁石头将雨水排至地下储水空间。

3.4 公共活动区

公共活动区充分利用园区绿地系统提供必需的运动基础设施。园区北部较平坦开阔区域周围用密林围合，形成绿化过渡空间；南部依水建立网球场，用小乔木隔离，适宜居民活动。此外，在园内部分分散地区设计公共健身活动区域，供老年人和儿童健身休闲。

图7 公共活动区设计Fig.7 Design of public activity area

3.5 休闲游憩区

休闲游憩区采用开敞草坪的设计方式，区域内规划处开敞空间作为阳光草坪，在开敞草坪外围利用景观树池、廊架构造休憩空间，形成供人们休憩、露天宿营的空间。

4 结论

当前城市高速发展的进程下，城市工业污染严重，水资源面临严重污染，海绵城市建设得到多方重视。湿地作为人类赖以生存的环境，对湿地的保护迫在眉睫。依托具体项目工程进行海绵城市景观设计，结合地域文化特色和基址条件，通过构建水体循环与雨洪调蓄结合的水系统，保证生态水量，为解决片区水质问题，建立自然净化和人工净化结合的净水系统，改善水质。在城市河流周边构建湿地，旨在扩宽原有河流水系，采用地表水体调蓄净化，通过生态调蓄空间连接引河，以闸控制，构建河畅、岸绿、水清的净化调蓄空间。进行项目分区设计时，应根据各自承担的职能不同，建立调蓄空间、雨水花园、生态滞留园、抛石驳岸、滨河步道以及生态种植池，根据所在地形特征，保留大部分本土植物、引进部分植物，应用灌木、乔木、花卉等植物景观，形成驳岸景观和“四季常绿”的效果。