不同雨洪管理目標下的城市公園綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施選用研究*

張政哲 馮嫻慧 葉勁楓

ZHANG Zheng-zhe，F(xiàn)ENG Xian-hui＊，YE Jing-feng

城市公園是城市建設(shè)的主要內(nèi)容之一，也是綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施（Green Stormwater Infrastructure，以下簡稱“GSI”）建設(shè)的重要場所，其在滿足城市居民的游憩、休閑需要的同時，往往也兼具防災、生態(tài)、美化功能[1]。近年來，有關(guān)GSI 建設(shè)的城市公園案例研究開始得到重視，翟俊[2]通過案例分析的方式，研究菲茨吉本蔡斯等3 個公園在雨洪調(diào)蓄方面的作用，總結(jié)得出城市公園在GSI方面的設(shè)計策略；劉家琳等[3]通過案例調(diào)查方法，研究波特蘭市的23處場地的現(xiàn)狀特征，進而分析出影響GSI 景觀效果的設(shè)計因素；王墨等[4]通過案例比較的方式，研究長沙與新加坡2 個雨洪公園的GSI 設(shè)計流程差異，并基于此計算得出二者的環(huán)境效益和全生命周期成本。

上述案例研究多集中于設(shè)計策略、景觀效果和環(huán)境效益方面的分析總結(jié)，關(guān)于雨洪管理設(shè)計目標方面的闡述則尚未深入。事實上，西方國家在場地設(shè)計過程中，都會根據(jù)當?shù)貤l件，有選擇地制定雨洪管理目標，以避免城市公園GSI 建設(shè)與實際需求產(chǎn)生脫節(jié)。

為研究在不同雨洪管理目標下城市公園對GSI 措施的選用現(xiàn)狀以及其偏好特征，本文搜集了伯明翰鐵路公園等20 個涉及可持續(xù)雨洪管理理念的城市公園案例，按照雨洪管理目標和GSI 措施類型對其進行分類統(tǒng)計，分析城市公園在不同雨洪管理目標下GSI 措施的選用差異。預期能為城市公園中GSI 設(shè)計實踐提供一定參考，從而使城市公園在發(fā)揮休閑游憩、環(huán)境美化功能的同時，具備更多應對城市雨洪管理方面的能力。

1 城市公園案例搜集與篩選

因為基于統(tǒng)計的案例分析希望得到一般意義上的規(guī)律，所以案例的選取較為重要。本研究在選取案例時從優(yōu)質(zhì)性、代表性、差異性和時效性4 個方面進行考慮，并在此基礎(chǔ)之上確立了相應的選取原則和要求（表1）。

為保證篩選過程的可靠性，使分析結(jié)果更加客觀有效，研究借助排除條件進一步明確選取范圍。本文通過查閱設(shè)計說明和實景圖片的方式，選取了具有明確雨洪管理目標和相應綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的20 個城市公園，建成時間均在1 年以上，且具有穩(wěn)定的景觀效果（表2）。

2 雨洪管理的目標分類與GSI技術(shù)選擇

2.1 目標分類

目前，我國城市雨洪管理在規(guī)劃層面的目標一般包括徑流總量、徑流峰值、徑流污染等方面的削減與控制[7]。這些目標大多以控制指標的形式而制定，各指標分類分區(qū)的定量管控，有利于城市在流域?qū)用娴乃幕謴蚚8]。但對于設(shè)計層面而言，這些目標相對單薄，缺乏對場地美化、生態(tài)、防災等功能特征的體現(xiàn)。故本研究綜合以上管理目標，結(jié)合城市公園的造景需求，從定性角度，將城市公園設(shè)計的雨洪管理目標分為以下4 個方面：1）雨洪徑流控制目標，強調(diào)對場地內(nèi)主要匯水面雨水徑流總量、峰值的控制和削減；2）雨水污染凈濾目標，強調(diào)利用自然水文過程對場地內(nèi)的雨水進行滲濾和凈化；3）雨水資源利用目標，強調(diào)利用雨水儲存設(shè)施對場地內(nèi)的雨水進行收集和利用；4）雨水景觀營造目標，強調(diào)雨水運動過程的景觀化，使重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，體現(xiàn)“活水”景觀。

表1 案例選取的原則及要求

2.2 GSI 技術(shù)選擇

城市公園主要是通過一系列適用的綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施對雨水徑流進行管理，功能上存在滯留滲透、轉(zhuǎn)移輸送、收集儲存、過濾凈化等多種類型的技術(shù)措施。根據(jù)城市公園對雨水徑流處理的功能特性不同，并結(jié)合《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》（以下簡稱“《指南》”）提供的技術(shù)選擇[7]，可將其綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施分為以下4 類：1）滯留滲透系統(tǒng)，包括下沉綠地、透水鋪裝、滲透塘；2）轉(zhuǎn)移輸送系統(tǒng)，包括干式植草溝、濕式植草溝、滲管/渠；3）收集儲存系統(tǒng)，包括濕塘、蓄水池、雨水罐；4）過濾凈化系統(tǒng)，包括生物滯留設(shè)施、雨水濕地、植被緩沖帶。

通過上述分類標準對案例公園進行分析梳理，歸納得出基于不同雨洪管理目標的城市公園GSI 技術(shù)選擇（表3）。

3 基于不同雨洪管理目標和GSI 類型的城市公園數(shù)量統(tǒng)計

3.1 雨洪徑流控制

將雨洪徑流控制列為管理目標的公園共有10 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達到了5 個、6 個、7 個，數(shù)量占比分別為50%、60%、70%，明顯高于其他GSI 措施（表4）。由此發(fā)現(xiàn)，在雨洪徑流控制目標下，城市公園傾向于選用這3種GSI 設(shè)施。

蓄水池作為收集儲存型的GSI措施，由于其較佳的雨洪調(diào)蓄能力而較為普及，相比于同類的濕塘和雨水罐，其不僅方便雨水回用，易于結(jié)合水面形成多功能的親水互動空間，在設(shè)計層面也具有較佳的靈活性和豐富度。生物滯留設(shè)施和雨水濕地雖然歸屬為過濾凈化型的GSI措施，但其本身也是土壤、植物及微生物作用的復合型低洼地帶，在雨洪徑流控制方面依然能起到較為明顯的作用，因而也能在該目標下得到廣泛應用。

表2 城市公園案例搜集與篩選結(jié)果

3.2 雨水污染凈濾

將雨水污染凈濾列為管理目標的公園共有18 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達到了10個、12 個、10 個，數(shù)量占比分別為56%、67%、56%，高于其他GSI 措施（表5）?？梢园l(fā)現(xiàn)，在雨水污染凈濾目標下，城市公園傾向于選用這3 種GSI 設(shè)施。

蓄水池在雨水污染凈濾方面的效用相對一般，但仍然有過半數(shù)的公園采用。實際上，蓄水池由于可以與公園內(nèi)既有水體空間相結(jié)合，建造面積相對較大，在TSS（Total Suspended Solid，總懸浮固體）污染物沉降方面表現(xiàn)出一定的規(guī)模效應。生物滯留設(shè)施和雨水濕地作為過濾凈化型的GSI 措施，在污染物去除方面性能最佳，但是使用兩者的公園數(shù)量僅略微超過半數(shù)。這在很大程度上是因為污染物在土壤生物系統(tǒng)中的去除機理尚未清楚，且造價較高，所以這類設(shè)施的應用也受到了一定限制。此外，同為過濾凈化型GSI 措施的植被緩沖帶在該目標下的應用更少，原因在于該設(shè)施通常被設(shè)置在河岸周邊，是一種針對面源污染的防護設(shè)施。對于缺乏濱水空間的城市公園而言，其使用需求并不明顯。

3.3 雨水資源利用

將雨水資源利用列為管理目標的公園共有10 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用滲管/渠、蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達到了6 個、6 個、9 個、6 個，占比分別為60%、60%、90%、60%，明顯高于其他GSI 措施（表6）?？梢园l(fā)現(xiàn)，在雨水資源利用目標下，城市公園傾向于選用這4 種GSI 設(shè)施。

其中，滲管/渠作為轉(zhuǎn)移輸送型GSI 措施，在雨水資源利用的前端收集過程中起到重要作用，其通?？梢院褪占瘍Υ嫘虶SI 設(shè)施搭配使用，且相較于同類的植草溝，具備水量入滲損失較少的優(yōu)勢。生物滯留設(shè)施和雨水濕地通常由于地勢低洼，具備一定的雨水收集能力，但是其底部為滲透性的表層結(jié)構(gòu)，難以儲存和后續(xù)利用雨水。但在雨水資源利用目標下，仍有超半數(shù)的公園采取這2 種GSI 措施，主要原因：一是生物滯留設(shè)施和雨水濕地可以作為雨水收集利用后的后端處理措施；二是兩者本身也是土壤、植物及微生物作用的復合型系統(tǒng)，具備更廣泛的環(huán)境效益。

表3 基于不同雨洪管理目標的城市公園GSI 技術(shù)選擇

表4 雨洪徑流控制目標下采用的GSI 類型和相應的公園數(shù)量

表5 雨水污染凈濾目標下采用的GSI 類型和相應的公園數(shù)量

3.4 雨水景觀營造

將雨水景觀營造列為管理目標的公園共有12 個。在該目標下，各GSI 措施被選用的程度有所不同，其中選用滲管/渠、蓄水池、生物滯留設(shè)施、雨水濕地的公園數(shù)量分別達到了7 個、8 個、10 個、6 個，數(shù)量占比分別為58%、67%、83%、50%，明顯高于其他GSI 措施（表7）?？梢园l(fā)現(xiàn)，在雨水景觀營造目標下，城市公園傾向于選用這4 種GSI 設(shè)施。

滲管/渠可以使雨水在轉(zhuǎn)輸過程中，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，充分表現(xiàn)出水的形態(tài)變化與水聲韻律。在雨水景觀營造方面，轉(zhuǎn)移輸送型GSI 措施通常更具優(yōu)勢，其中滲管/渠應用較多，植草溝使用較少。筆者認為原因有2 個方面：一是植草溝雖然造價相對較低，但是后期需要經(jīng)常清理、除雜，維護成本較高；二是滲管/渠多由硬質(zhì)材料制成，構(gòu)造形式更為靈活，能夠充分地與雨水結(jié)合，發(fā)揮其在雨水景觀營造方面的優(yōu)勢。

在雨水景觀營造目標下，仍有超半數(shù)公園采取蓄水池、生物滯留設(shè)施和雨水濕地等面狀GSI 措施。其顯然難以提供前文所述的“活水”景觀，之所以能得到廣泛使用，更多是因為其與輸送設(shè)施搭配的需要以及潛在環(huán)境效益。

表6 雨水資源利用目標下采用的GSI 類型和相應的公園數(shù)量

表7 雨水景觀營造目標下采用的GSI 類型和相應的公園數(shù)量

4 結(jié)論與展望

本文搜集了伯明翰鐵路公園等20 個采用了GSI 措施的城市公園案例，基于不同的雨洪管理目標，分別統(tǒng)計了選用4 類12 種GSI 措施的城市公園數(shù)量（圖1），并得出如下結(jié)果：1）在4 種雨洪管理目標下，都有不少于50%的公園選用了蓄水池、生物滯留設(shè)施和雨水濕地3 種GSI 措施，表現(xiàn)出了較強的選用偏好；2）在雨水資源利用和雨水景觀營造2 種管理目標下，有50%以上的公園選用了滲管/渠型GSI 措施，表現(xiàn)出了部分目標下的選用偏好；3）由于其他GSI 設(shè)施應用較少，未能體現(xiàn)出選用層面的傾向性。

雖然我國目前的《指南》以及國外的一些雨洪管理手冊[9～10]認為需要根據(jù)場地雨洪管理目標，因地制宜地確定GSI 技術(shù)選擇與設(shè)施平面布局。但本文研究結(jié)果表明，城市公園在不同雨洪管理目標下的GSI措施選用差異并不明顯，都傾向于選用蓄水池、生物滯留設(shè)施和雨水濕地。顯然，這一結(jié)果有助于設(shè)計人員在項目初期確定城市公園GSI技術(shù)選擇的重點。

同時，該結(jié)果也進一步為《指南》中強調(diào)城市綠地使用入滲型GSI 措施的思路提供反饋。在案例公園中，景觀設(shè)計人員存在傾向選用蓄水池、滲管/渠等硬質(zhì)設(shè)施的現(xiàn)象，原因可能在于這些設(shè)施相比于同類型的GSI措施，具備較佳的防滲性能，方便雨水回收利用，而在雨水回收利用的過程中，設(shè)計師通?？梢砸胗H水互動裝置來增加游人體驗。對于城市公園而言，這種雨洪管理過程所帶來的趣味性和科普價值可能更為重要。

由于以往的GSI 概念基本上在各國城市化進程中后期才開始出現(xiàn)，導致目前涉及完整雨洪管理設(shè)計的城市公園的數(shù)量仍然有限。研究受限于案例數(shù)量和質(zhì)量的影響，所得結(jié)論仍需進一步考慮和完善。希望后期的城市公園在具體設(shè)計時應根據(jù)城市控規(guī)、專項規(guī)劃及詳細規(guī)劃的控制目標，并結(jié)合場地特征以及GSI 措施的功能性、經(jīng)濟性、適用性、景觀效果等因素綜合考慮，從而使城市公園在發(fā)揮休閑游憩、環(huán)境美化功能的同時，具備更多應對城市雨洪管理方面的能力。