海绵城市理念下的景观设计探究——以郑州市永盛苑居住区为例

海绵城市理念下的景观设计探究——以郑州市永盛苑居住区为例

杨章雁1，李泳怡2

人禾设计工程集团有限公司  河南省郑州市  451450

摘要：随着城镇化的加速发展，人类面临着众多的生存环境挑战，诸如城市内涝灾害频发，对社会发展脚步影响甚大，而建设海绵城市是国家应对城市洪涝灾害的重要战略。居住区作为城市的主导地位，是海绵城市建设的重要微单元，通过梳理海绵城市内涵，在国内外海绵居住区建设案例分析基础上，以郑州市永盛苑居住区景观设计为研究对象，从“蓄”“渗”“净”“吸”等4个核心内容进行“海绵居住区”建设设计探析，以期为海绵城市建设提供微观层面理论与方法的参考。

关键词：海绵城市；居住区景观设计；建设探究；郑州

项目编号：2023-ZDJH-125

1.绪论

1.1  探究背景

随着城镇化进程的推进，“城市病”愈发明显增多，据联合国减灾办公室（UN Office for Disaster Risk Reduction，UNDRR）发布的《天灾中人类的代价》（The Human Cost of Disasters）显示，2000—2019年间，全球共发生与气候相关的重大天灾6681场。而在1980—1999年间，重大天灾为3656场。这数据说明近20年来，全球重大自然灾害有了大幅度增加。中国是世界上气候灾害种类多且遭受损失较为严重的少数国家之一。其中我国的一些城市正面临水质污染、干旱期持续时间过长导致水资源紧缺等一系列问题，而另一些城市由于过渡硬化导致众多城市出现“逢雨必涝”的现象，这一系列问题对城市交通、经济甚至人身方面造成了严重的危害。

其中城市内涝灾害尤为突出，近年来，北京、上海、广州、武汉、郑州等地均出现过内涝灾害，城市排水管网系统排量有限，遭遇极端降水时在短时间内难以及时处理，从而出现城市内涝灾害。为应对城市内涝问题，我国政府在2014年提出海绵城市建设，并于2015年出台了《关于推进海绵城市建设的指导意见》。

1.2  探究意义

海绵城市的建设是一项涉及多方面的系统工程，而雨洪设施是落实海绵城市理念的重要载体，它不仅可以通过渗透净化水质，减少水质污染，还可以储蓄雨水，反哺地下水源，同时还兼具改善人居环境、缓解城市内涝的功能。居住区作为城市的一个有机组成部分，其面积占比城市总面积基数大，对于居住区中的海绵城市建设，能够有效地缓解市政排水管网输送压力。

1.3  相关概念界定

1.3.1  海绵城市

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中自由迁移。而从生态系统服务出发，通过跨尺度构建水生态基础设施，并结合多类具体技术建设水生态基础设施，是海绵城市的核心。

1.3.2  SWMM——动态的降水-径流模拟模型

SWMM水文模型是20世纪70年代由美国EPA（Environmental Protection Agency，环境保护署）开发的一种用于模拟某一城市的时变降水量、地表水蒸发、降水下渗对地下水的补给、地下水与排水管道的交换水量等的水文模型，主要用于模拟城市某一单元一降水事件或长期的水量和水质模拟。其径流模块部分综合处理各子流域所发生的降水，径流和污染负荷。其汇流模块部分则通过管网、渠道、蓄水和处理设施、水泵、调节闸等进行水量传输。把相关数据输入SWMM水文模型进行模拟，完成管网概化布置和汇水分区划分，再配合天正建筑软件进行日照分析和风向分析，合理利用水资源、日照进行植物设计。

1.4  探究方法

本方案的探究方法主要有以下三种：

（1）文献分析法

通过查阅与海绵城市理论相关文献的和技术资料，分析比较当下国内外居住区景观的雨水管理基础理论，整理归纳出适合郑州地区居住区景观设计的相关技术措施。

（2）案例分析法

通过分析国内外优秀的海绵建设案例，总结出成功案例的经验与措施，以寻求更适用于郑州市居住区海绵建设的措施。

（3）模型模拟分析法

利用SWMM水文模型进行环境数据模拟，提高居住区海绵城市建设在未来应对极端天气的合理性，赋予其效益性。

2. 海绵城市的实现在居住区景观设计中所面临的困境

2.1  材料选用不合理

在材料选用上，往往考虑更多的是使用年限和美观，而忽略了透水性。大面积的使用不透水性材料导致雨水无法渗入地下，造成地表径流过量而形成内涝，无法补充地下水而严重影响城市的生态水平衡系统。

2.2  后期养护跟不上

不同设施后期维护的问题：一是初期雨水弃流设施。进水口、出水口堵塞或淤积导致过水不畅；雨水弃流过滤井内沉积物淤积导致弃流容积不足。二是雨水蓄水池。进水口、溢流口因冲刷造成水土流失；进水口、溢流口堵塞或淤积导致过水不畅；沉淀池沉积物淤积超过设计清淤高度。

三是植草沟、植被缓冲带。植被死亡或者疯长、杂草泛滥；进水口不能有效收集汇水面径流雨水；进水口因冲刷造成水土流失；边坡出现坍塌；沟内沉积物淤积导致过水不畅。

2.3  竖向设计不合理

在竖向设计上，为了迎合植物造景，一般设计手法上均采用起地形配以排水系统进行排水，雨水下来后径直汇入排水口排入管网，无法对雨水进行有效的滞留处理，市政管网由于输送压力过载而导致城市内涝。

2.4  建筑设计上的缺陷

在建筑地基设计上，通常上均采用满铺钢筋混凝土基础，并且在防水方面有严格要求。负一楼（地下停车场）是现代居住区设计的标配，而居住区景观则是在建筑一层作为室外景观施作，切断了地面和地表之间的联系，雨水无法渗透至更深的地表中，当地库顶板上的覆土含水量达到最大饱和度后，只能通过排水口排往管网。

3. 郑州市基本概况国

3.1  郑州地形地貌

郑州市地形较为复杂，总的趋势是西南高--东北低。郑州市西南部登封市境内玉寨峰海拔高程1512m，中部低山丘陵区域海拔高程一般为150-300m，东部郑东新区、经开区和中牟县平原地势平坦，海拔高程一般小于100m，最低处只有72m，境内高低相差为1440m。郑州市地貌横跨中国第二级和第三级地貌台阶。西南部嵩山属第二级地貌台阶前缘，东部黄淮平原为第三级地貌台阶后部，山地与平原之间的低山丘陵地带，则构成第二级地貌台阶向第三级地貌台阶过渡地区，郑州山区面积2375.4平方千米，占总面积的31.6%；丘陵区面积2256.2平方千米，占30.0%，平原区面积2879.7平方千米，占38.4%。

3.2  郑州历年降水汇总分析

郑州市处于豫西北黄河沿岸全省降水量最少区域的南侧，降水量稍偏少，年平均599.5—707.0毫米。由于地形地势的影响，各地年平均降水量差异较大，一般以高山最多，平原稍次，丘陵地区较少，各县市年平均降水量最多的是新郑市，为707.0毫米，最少的是登封市城区，由于山脉对天气系统的阻挡作用，年降水量为599.5毫米，巩义由于受大地形的影响，年降水量也少，为604.7毫米，郑州市区降水量为652.9毫米。其它一些地区则处于中等水平，全市大致为东多西少，山区的降水量也有随海拔高度增高而增加的趋势。

2021年以前，郑州的降雨极限。最大日降雨量：1987年8月10日，郑州市日最大降水量289毫米，暴雨最大强度每小时110毫米。最大月降雨量：1957年7月，郑州市月降雨量376.2毫米，为年平均降雨量的57.6%。最大年降雨量：1964年降雨量为1041.3毫米，比平均年降雨量652.9毫米多将近60%。最长的连续降雨天数：1958年7月10日至20日，连续降雨11天。最少的年降雨量：1981年降雨量为375.9毫米，只达到平均年降雨量652.9毫米的60%。最长的无雨天数：1966年11月中旬至1967年2月下旬，连续90多天无雨。

郑州的在2021年7月发生的特大暴雨，暴雨持续4天的时间，一个1小时201.9毫米的惊悚数据，超出了城市化发展以来，全球所有城市的设计和应对极限。

3.3  郑州土壤地质

郑州市土壤属于暖温带落叶阔叶林干旱森林草原棕壤褐土地带——豫西北丘陵立黄土区。土壤面积1043.37万亩，土壤类型有褐土、潮土、风沙土、石质土、新积土、粗骨土、红粘土、紫色土、棕壤土、水稻土等10个大类，30个亚类，53个土属，110多个土种。郑州市土壤类型以褐土类和潮土类为主。

4. 郑州市永盛苑项目背景

永盛苑位于郑汴物流通道以北，京港澳高速辅道以东，永昌路以南、通商路以西。北边临近贾鲁河道，南边接临东方渠，在排水问题上提供了便利的条件。

永盛苑海绵城市建设的实现所面临的困境

由于地库的建设，阻隔了景观地面与地表之间的联系，雨水无法渗透至地表，只能滞留至地库顶板的土壤表层之中。按《郑州市人民政府办公厅文件（郑政办问[2016]52号）》规定，郑州市年径总量控制率为75%，对应的设计降雨量是22.0mm/24h，即对应设计降雨厚度为23mm/d及以下雨水量不外流。

5. 永盛苑海绵城市建设的实现应对措施

本工程径流污染控制目标，依据《郑州市海绵城市规划设计导则》要求，初期径流污染控制厚度：建筑屋面≥2mm，小区路面≥3.5mm。屋面雨水及地表径流经过植草沟后排入下沉绿地，超标雨水通过溢流口收集汇流至新建雨水管网，最后排至市政管网。

6.1 整体规划

在整体规划上，利用SWMMM水文模型数据，确定场地地势北低南高、中部高东西低，雨水汇水分区分为五个分区（见图1）。配合光照分析数据（见图2）进行景观场地空间布置及苗木配置。

（图1）汇水分区                                 （图2）光照分析

6.2 局部处理——“蓄”

在蓄水上分为三种，分别为硬性蓄水池、景观水体调蓄。本工程规划设计有自然式的和规则式的水体景观（见图3）。自然式水景平均深度为0.8m，蓄水量为140.65m³；规则式水景平均深度0.2-0.3m，蓄水量为474.95m³。两种水景结合起到了良好的蓄水作用。在自然式水景水岸带，设置亲水平台，种植大量的水生植物，增强了水体景观效果。

图3水景分布图

6.3  局部处理——“渗”

构建完善的雨水渗透系统，是实现水资源可持续利用的重要途径。一方面，在园区内的道路与活动场地建设中，采用了透水沥青路面、EPDM塑胶地面、透水砖等材料。通过透水路面和石材留缝处理对雨水进行自然渗透，减少地表径流，防止雨水过渡滞留形成内涝；另一方面，修建暗渠、渗沟等地下管道系统，收集集散广场、建筑等场所的径流，将大部分地表径流组织到园区水系中，减少地表径流。（见图4）

图4铺装材料

6.4  局部处理——“净”

下沉绿地是指低于周边铺砌地面或道路在200mm以内的绿地，具有一定的调蓄容积。它可以适当地受纳和净化径流雨水，缓解部分雨水径流的压力，利用绿地净化和储蓄雨水，成功实现“净”和“蓄”的过程。本园区地表径流经过植草沟后排入下沉绿地，通过地形的变化形成集雨型绿地来净化和储蓄雨水，实现对园内雨水的“净”和“蓄”，超标雨水通过溢流口收集汇流新建雨水网后排至市政管网。（见图5-7）

图5下沉绿地范围             图6下沉绿地           图7植草沟

6.5  局部处理——“吸”

旱溪就是人工仿造的干涸河床，配合植被的种植营造出溪流的景观。在园区南边洋房区7#与8#之间绿地，由于离中心水体较远，为了减少暴雨对该绿地生态系统的过度冲击，加强绿地的弹性，在该绿地中设计有旱溪。先在旱溪的底部铺设了素土夯实，再铺设了碎石垫层，最后种植耐水湿的植物，雨水可以通过旱溪进行过滤，再汇聚到蓄水湖中，从而起到“滤”和“蓄”的作用。（见图8）

图8

7.小结

当前，我国城市内涝灾害频发，能适应自然环境变化的雨洪设施建设，是海绵城市建设中的重要技术。小区景观作为城市的主要构成部分，应当作为重点进行改造。永盛苑小区以海绵城市中的“蓄”“渗”“净”“吸”等理念为核心思想，通过设计自然水系、建设渗水系统、布设下沉绿地、种植水生植物的方法，缓解了园区内涝，也改善了园区生态环境，为海绵城市的建设起到推进、引领和示范作用。

项目编号：2023-ZDJH-125

参考文献

[1]尹来盛. 韧性城市视角下城市内涝防治策略研究——以广州“5·22”特大暴雨为例[J]. 《城市观察》, 2022年(第2期).

[2]栗玉鸿, 邹亮, 李利, 等. 推动海绵城市建设系统提升城市雨洪韧性[J]. 西部人居环境学刊, 2022, 37(1): 22-26.

[3]科技承载梦想，创新改变未来——海绵城市.中国科学院，2017.03

[4]张丽英. 园林植物选择在海绵城建中的应用—以郑州市为例（郑州绿元市政园林有限公司，河南 郑州 450018）