海綿城市理念下城市濱河公園設(shè)計與實踐

張 建 軍

(陜西西咸新區(qū)發(fā)展集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000)

海綿城市是具有中國特色的新一代雨洪管理概念，體現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展、綠色發(fā)展、開放發(fā)展的新思路，是我國“穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)、促改革、惠民生”大政方針的重要內(nèi)容。海綿城市的內(nèi)涵是對城市水生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整和修復(fù)，從生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)出發(fā)，通過跨尺度構(gòu)建水生態(tài)基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)施，并且結(jié)合多類具體技術(shù)建設(shè)水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，是海綿城市的核心[1]。

西咸新區(qū)是我國首個以創(chuàng)新城市發(fā)展方式為主題的國家新區(qū)，亦是首批16個國家海綿城市建設(shè)試點城市之一。本文以西咸灃河公園海綿城市設(shè)計項目為例，探索海綿城市建設(shè)與實踐過程中遇到的若干問題，在這個項目中，運用了SWMM雨洪軟件模擬場地雨量控制過程，實現(xiàn)檢驗公園內(nèi)海綿設(shè)施規(guī)模的合理布置，從而最大化降低海綿城市建設(shè)費用。我們希望建造一個與自然地理條件相適應(yīng)的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，借以實現(xiàn)雨水的可持續(xù)資源化管理。

1 項目概況

灃河公園位于西咸新區(qū)灃西新城，南鄰西咸文教園，東臨灃河水系，本次海綿設(shè)計范圍是對灃河公園高鐵以北段的防洪堤至公路區(qū)域內(nèi)雨水收集、凈化、存儲利用及排放的海綿設(shè)計，設(shè)計面積223 060 m2，地面標(biāo)高388 m～395 m。

項目初期面臨很多問題，首先根據(jù)實際勘察資料，公園區(qū)域內(nèi)土壤為失陷性黃土1級，土壤滲透系數(shù)10-5cm/s，降雨時，失陷性黃土遇水強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生地表沉陷，影響結(jié)構(gòu)安全[2]；其次開發(fā)后公園內(nèi)的雨水徑流對河道水體可能產(chǎn)生的污染問題，以及初期雨水與中后期雨水難以區(qū)分處理的問題；此外，我們還需對灃河公園雨水資源化管理進(jìn)行考慮，避免綠化澆灌產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)成本。

2 海綿城市建設(shè)控制指標(biāo)及策略

灃河公園的海綿城市雨水系統(tǒng)的徑流總量控制采用年徑流總量控制率作為控制目標(biāo)。根據(jù)咸陽的降雨情況和本項目的實際情況，本區(qū)為新建綠地，位于灃河公園北段堤頂路至高速公路之間，確定本項目的年徑流總量控制率超過85%，對應(yīng)分散式調(diào)蓄要求控制降雨量19.2 mm；項目區(qū)域雨水徑流面源污染削減量大于60%(以SS計)，減少本項目的雨水超標(biāo)準(zhǔn)污染；利用海綿設(shè)施代理市政排水設(shè)施，達(dá)到50年一遇雨水徑流控制；雨水代替區(qū)域澆灌、沖洗用水和景觀用水等雜用水的30%以上[3]。

3 海綿城市設(shè)計與實踐

3.1 匯水分區(qū)設(shè)計

利用SWMM模型建模，對灃河公園設(shè)計地塊進(jìn)行子匯水分區(qū)劃分，結(jié)合場地地形勘測資料，將地塊劃分13個子匯水區(qū)，雨水自然流向匯水區(qū)內(nèi)的海綿設(shè)施。每個子匯水區(qū)內(nèi)的海綿設(shè)施都能控制內(nèi)部的設(shè)計雨量徑流，最大限度保證雨水內(nèi)部下滲、凈化。

如圖1所示，以堤頂路為分割線，S1～S6匯水分區(qū)在沿公路一側(cè)，主要通過透水鋪裝、植草溝、生物滯留池、雨水花園、雨水調(diào)蓄池和地下蓄水模塊進(jìn)行雨水的滯留、調(diào)蓄、凈化，收集干凈的雨水回補(bǔ)公園澆灌及道路沖洗，多余雨水下滲補(bǔ)充地下水，暴雨時通過溢流雨水口直接排至市政雨水管道。雨水徑流先排入下凹式綠地或雨水花園，通過其下部設(shè)的滲管和上部的溢流雨水口流入雨水管收集排出；S7～S13匯水分區(qū)在沿河一側(cè)，主要采用透水鋪裝、植被緩沖帶、植草溝三種海綿設(shè)施傳輸凈化雨水徑流，然后將干凈的雨水排放至河道。

3.2 雨水徑流模擬

灃河公園區(qū)域總面積223 060 m2，根據(jù)周邊建筑匯水面積進(jìn)行分散式設(shè)計海綿設(shè)施大小，擬設(shè)計深度200 mm，其中，植草溝為405 m2，下沉式綠地面積約為1 051.87 m2，雨水花園面積約1 572.41 m2，設(shè)計生態(tài)透水停車場面積約為6 048 m2，透水鋪裝園路面積為13 620 m2，透水混凝土道路面積約為765 m2。

基于SWMM模型的應(yīng)用，需將S1～S6匯水分區(qū)內(nèi)擬建雨水管網(wǎng)，使海綿設(shè)施內(nèi)溢流的雨水匯入市政管網(wǎng)，區(qū)域內(nèi)共劃分6個排水區(qū)，節(jié)點8個，管道25條，出水口2個。

本項目的雨洪計算參數(shù)主要是參考SWMM模型用戶手冊的典型值，模擬過程中采用動力波進(jìn)行流量驗算[4]，在兩種不同設(shè)計洪水頻率分別是P=20%，P=10%情況下對降雨進(jìn)行模擬，未設(shè)計海綿城市設(shè)施時，區(qū)域內(nèi)可以抵御P=20%即5年一遇的洪水，產(chǎn)生較小地表徑流，當(dāng)P=10%即10年一遇的洪水時，區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)澇；增加海綿設(shè)施后，區(qū)域內(nèi)可以抵御10年一遇的洪水，產(chǎn)生較小地表徑流。

3.3 景觀化的海綿設(shè)計

灃河公園融合了豐富燦爛的西周文化，旨在打造集“田園、文化、健康、教育”于一體的生態(tài)濱水休閑目的地，于青山綠水間重現(xiàn)灃河的魅力，基于此種目標(biāo)，本項目在構(gòu)建海綿城市系統(tǒng)和地下排水設(shè)施的同時，還應(yīng)兼顧景觀化處理手段使植物與材料成為公園的主角，讓雨水海綿設(shè)施煥發(fā)生機(jī)與活力。

3.3.1海綿設(shè)施布局與景觀設(shè)計結(jié)合

本項目運用親和自然的設(shè)計手法表達(dá)活力無限的濱河空間，由于臨近學(xué)校片區(qū)，我們在設(shè)計了樹林草地、植物迷宮、浪漫花海、陽光營地、濕地公園、活力運動場等不同功能區(qū)域，表達(dá)開闊與私密的不同空間，為青少年帶來科普、活動、娛樂的戶外課堂休閑場所，與此同時，將海綿設(shè)施巧妙地融入設(shè)計方案的各個角落，例如，位于場地高壓電線塔下的區(qū)域，出于安全考慮，不宜設(shè)置景觀考慮，由于此處位于地形較為低洼處，因此設(shè)計雨水花園作為景觀處理手法，并設(shè)計地下蓄水箱，不僅可以對旁邊的運動場產(chǎn)生的雨水徑流進(jìn)行資源化收集，還可以形成野趣繽紛的自然景觀。

3.3.2植物選擇與配置

灃河公園樹種選擇上以地域性鄉(xiāng)土樹種為主，能夠良好的適應(yīng)西安地區(qū)生態(tài)環(huán)境，如國槐、水杉、速生柳、白蠟、銀杏等；在近水岸處多使用防風(fēng)浪、耐水濕的植物，以及根系發(fā)達(dá)耐沖刷的植物，減少洪水對堤岸的沖刷，提高防洪能力，如楊、柳、榆、蒲葦?shù)?；堤?nèi)種植則以草地為主，利于防洪同時不阻擋視線，鄰水側(cè)緩坡以景觀樹點綴，提升豎向空間的景觀效果同時更便于防洪排澇，減輕養(yǎng)護(hù)成本。

河道兩側(cè)，50年一遇洪水范圍內(nèi)主要以水生植物為主，經(jīng)常受到河水沖刷的區(qū)域，可種植蘆葦、菖蒲、香蒲、水蔥等觀賞性強(qiáng)的挺水植物，軟化生硬的防洪堤；百年一遇洪水范圍內(nèi)，主要以水生植物和灌草植物為主，考慮到植物群落的變化，應(yīng)種植多年生草本植物及耐淹小灌木，間或種植耐淹喬木。

4 結(jié)語

西咸新區(qū)自成立之初，即以低影響開發(fā)雨水綜合利用作為創(chuàng)新城市發(fā)展方式的重要著力點和突破口，開展了一系列的實驗研究和示范工程項目，取得了一定的實踐經(jīng)驗和數(shù)據(jù)積累，為海綿城市建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)條件。在景觀設(shè)計中融入海綿城市理念，打造景觀化海綿設(shè)施，使其既有助于實現(xiàn)雨洪管理目標(biāo)，避免內(nèi)澇，而又不影響項目的景觀效果，最終實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境改善、雨洪和諧共存及提升城市品位等多項目標(biāo)。