于冰沁　車(chē)生泉　嚴(yán)巍　謝長(zhǎng)坤

上海海綿城市綠地建設(shè)指標(biāo)及低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)示范

于冰沁車(chē)生泉嚴(yán)巍謝長(zhǎng)坤

面對(duì)亟待解決的城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，海綿城市的建設(shè)迫在眉睫，然而海綿城市建設(shè)的主要手段——低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的適應(yīng)性卻與區(qū)域的氣候、土壤等自然地理?xiàng)l件息息相關(guān)。通過(guò)對(duì)上海不同類型城市綠地的群落特征、土壤理化性質(zhì)及滲透率的調(diào)查，結(jié)合室內(nèi)人工降雨模擬實(shí)驗(yàn)和SWMM水文水利模型對(duì)匯水區(qū)徑流量和污染物含量的模擬演算結(jié)果，構(gòu)建適合上海氣候及土壤條件的綠地建設(shè)指標(biāo)體系，篩選適宜上海地區(qū)的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)，并在上海首個(gè)城市綠地低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)示范項(xiàng)目中進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，為上海城市綠地的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的實(shí)踐和海綿城市的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

海綿城市；雨洪管理；低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)；綠地建設(shè)指標(biāo)

Fund Item： National sci-tech support plan： protection and restoration on country natural ecosystem （2015BAL02B01） ； Research on the key techniques of green land system planning and construction for sponge city at Shanghai （15DZ1203605） and Startup project for new teacher at Shanghai Jiao Tong University （15X100040043）

1　 引言

城市化進(jìn)程的加速帶來(lái)諸多環(huán)境問(wèn)題，城市內(nèi)澇成為亟待解決的城市水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一。黨的“十八大”報(bào)告中明確提出的將生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位的要求，并提出大力推進(jìn)建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”來(lái)解決城市生態(tài)環(huán)境中的雨洪管理問(wèn)題；住建部于2014年推出《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，全國(guó)各地相應(yīng)地開(kāi)展了相關(guān)研究和實(shí)踐探索。上海市也正在制定適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的海綿城市建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并積極推進(jìn)相關(guān)的建設(shè)示范。上海海綿城市綠化建設(shè)技術(shù)應(yīng)用研究與示范工作的首要任務(wù)是明確現(xiàn)有綠地的雨洪調(diào)蓄能力，并根據(jù)現(xiàn)狀有針對(duì)性地制定建設(shè)的目標(biāo)及篩選適應(yīng)性的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)。目前，基于上海市中心、郊區(qū)和遠(yuǎn)郊的不同發(fā)展階段的綠地現(xiàn)狀，結(jié)合上海市降雨、徑流、土壤、植被等方面的特征，綜合上?，F(xiàn)狀園林綠地雨洪調(diào)蓄能力評(píng)估結(jié)果，可篩選適合上海城市綠地條件的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)，確定不同城市園林綠地的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)組合應(yīng)用模式，并結(jié)合上海共康綠地的改造項(xiàng)目開(kāi)展首個(gè)低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的綜合示范，為上海海綿城市建設(shè)過(guò)程中綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

2　現(xiàn)狀綠地對(duì)雨水調(diào)蓄能力的評(píng)估

上海平均年降雨量約為1 150.6mm，2000年以后降水偏多，總體有增加趨勢(shì)，1991年至2014年，上海平均降水量比前30年平均值增加了11%［1］。近年上海短時(shí)暴雨強(qiáng)度有所增大，年平均降水強(qiáng)度約9.2mm/d，比30年前增強(qiáng)12%，短時(shí)局部強(qiáng)降雨產(chǎn)生的大量地表徑流易對(duì)城市交通、市政管網(wǎng)、水體水質(zhì)等產(chǎn)生不利影響，增加灰色基礎(chǔ)設(shè)施的負(fù)荷，加劇城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，已成為上海地區(qū)最亟待解決的問(wèn)題之一［2］。

表1　上海市海綿城市建設(shè)綠地體系規(guī)劃總體指標(biāo)體系Table 1. Indicator system of green space construction for sponge city at Shanghai

上?，F(xiàn)狀綠地系統(tǒng)對(duì)雨水調(diào)蓄能力的評(píng)估對(duì)于上海城市綠地雨水調(diào)控功能的提升及上海海綿城市的建設(shè)至關(guān)重要，同時(shí)也是建立適合上海地區(qū)氣候及用地條件的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、篩選及應(yīng)用適用性低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)。現(xiàn)狀綠地雨水調(diào)蓄能力主要包括地上和地下兩個(gè)部分。其中，地上部分為喬木和灌木冠層對(duì)自然降雨的截留作用，包括喬木郁閉度、喬木類型、灌木類型、灌木面積等影響因素；地下部分主要指土壤的蓄水能力，包括土壤質(zhì)地和坡度等影響因素。

根據(jù)上海不同功能和區(qū)位的城市綠地的現(xiàn)狀雨水蓄留能力的計(jì)算方法［3］，位于近郊（78%）和遠(yuǎn)郊（80%）的城市綠地的單位面積蓄水能力相對(duì)接近，遠(yuǎn)高于位于城市中心區(qū)（73%）的現(xiàn)狀綠地。其中，在市中心的現(xiàn)狀綠地中，商務(wù)辦公綠地的單位面積蓄水能力最強(qiáng)（106%），公園（83%）和廣場(chǎng)（86%）綠地次之，而社區(qū)綠地（82%）、道路綠地（74%）等蓄水能力最低；與之不同的是位于近郊和遠(yuǎn)郊的綠地功能，即公園綠地對(duì)雨水的蓄留能力最強(qiáng)（110%），其次是道路綠地（83%），能力最弱的是商務(wù)辦公綠地（45%）?？梢?jiàn)，就雨水管理功能而言，城市中心公園建設(shè)年代相對(duì)久遠(yuǎn)，群落更新速度較慢，游憩密度過(guò)高，可能導(dǎo)致了其植物群落和土壤對(duì)雨水的調(diào)節(jié)功能較低，而社區(qū)綠地面積有限，也限制了其對(duì)徑流的控制能力。對(duì)于近郊和遠(yuǎn)郊的綠地，公園綠地的建設(shè)更完善，土壤改良和植物群落構(gòu)建技術(shù)都有一定的提升，因此其綠地的雨水調(diào)節(jié)能力也相應(yīng)有所提高，而道路、社區(qū)、廣場(chǎng)、商務(wù)辦公等綠地的雨水管理功能則可以通過(guò)低影響開(kāi)發(fā)措施的適應(yīng)性應(yīng)用加以改善。

3　海綿城市綠地建設(shè)指標(biāo)體系及低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的篩選

3.1上海海綿城市綠地建設(shè)指標(biāo)體系構(gòu)建

通過(guò)對(duì)上海城市現(xiàn)狀綠地對(duì)雨水調(diào)蓄能力的評(píng)估可知，城市中心區(qū)域的城市綠地環(huán)境功能（雨水管理）相對(duì)較低，其次是位于近郊和遠(yuǎn)郊的城市綠地；通過(guò)對(duì)上海城市現(xiàn)狀綠地的實(shí)地踏勘、測(cè)試分析、降雨模擬實(shí)驗(yàn)和模型演算的結(jié)果，獲得建設(shè)指標(biāo)的現(xiàn)狀值。根據(jù)循序漸進(jìn)、分類指導(dǎo)的原則，指標(biāo)數(shù)值的確定應(yīng)充分考慮現(xiàn)狀、新建、改建以及不同綠地類型等因素。根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》（試行）中相關(guān)控制目標(biāo)的要求［4］，新建指標(biāo)以年徑流總量的85%控制量為依據(jù)，改建指標(biāo)以75%為依據(jù)。指標(biāo)體系分為總體指標(biāo)（約束性指標(biāo)和鼓勵(lì)性指標(biāo)）和技術(shù)性指標(biāo)（徑流、土壤、植物、景觀、屋頂綠化）兩個(gè)部分。總體指標(biāo)適用于上海城市綠地的規(guī)劃階段（表1），技術(shù)性指標(biāo)適用于綠地的設(shè)計(jì)和建設(shè)階段。

此外，技術(shù)性指標(biāo)包括徑流、土壤、植物、景觀、屋頂綠化等部分，并針對(duì)城市中心區(qū)、城市近郊和城市遠(yuǎn)郊的改建和新建項(xiàng)目分別制定建設(shè)的技術(shù)性指標(biāo)。其中，徑流控制相關(guān)指標(biāo)包括綠化區(qū)域服務(wù)面積比、生態(tài)緩沖帶寬度（m）、瞬時(shí)徑流延滯時(shí)間（min）、固體懸浮物削減量（%）、化學(xué)需要量削減量（%）、總氮削減量（%）、總磷削減量（%）；土壤相關(guān)指標(biāo)包括土壤蓄水能力（%）、土壤穩(wěn)定入滲率（m/s）、土壤有機(jī)質(zhì)含量（g/kg）；植物相關(guān)指標(biāo)包括冠層雨水截留能力（mm）、喬木冠層蓋度（%）、強(qiáng)截留能力型植物覆蓋率（%）；景觀相關(guān)指標(biāo)包括地形要素比例（%）、水面率（%）和景觀結(jié)合度（分值）等。

3.2適宜上海城市綠地的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的篩選

表2　上海城市不同類型綠地中單項(xiàng)低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的篩選Table 2. Selection of LID techniques for diverse green space types

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根據(jù)對(duì)上海城市現(xiàn)狀和優(yōu)化后的綠地雨洪調(diào)蓄能力的評(píng)估結(jié)果比較可知，道路綠地的平均蓄水能力僅為850.42mm，占年平均降雨量的73.95%，而作為海綿城市示范地的松江三新北路群落的單位面積蓄水能力提升至1 087.23mm，占年平均降雨量的94.54%。實(shí)測(cè)的驗(yàn)證結(jié)果顯示，采用適合上海地區(qū)氣候條件的低影響開(kāi)發(fā)措施對(duì)城市現(xiàn)狀綠地予以優(yōu)化改造，綠地的雨水蓄留能力得到了顯著的提升。

低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)具有保護(hù)、修復(fù)、滲透、凈化、儲(chǔ)存、傳輸?shù)榷鄠€(gè)功能，可實(shí)現(xiàn)徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等多個(gè)目標(biāo)，包括落水管截留、雨水收集、雨水花園、種植盒、生態(tài)溝、透水鋪裝、綠色屋頂、綠色街道、綠色停車(chē)場(chǎng)、冠層截留和土地保護(hù)等多項(xiàng)單項(xiàng)和組合技術(shù)［6］。應(yīng)根據(jù)各地區(qū)自然氣候條件、規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)即各類綠地及周邊用地雨水控制利用情況，以及不同類型綠地的功能、植被群落類型、土地利用形式和布局、水文地質(zhì)特征等條件，結(jié)合低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施的主要功能、經(jīng)濟(jì)性、適用性、景觀效果等因素［7］合理選擇。因此，結(jié)合上海地下水位高、降雨量大、徑流量多等水文特征，選擇適合上海市水文條件和綠地現(xiàn)狀的單項(xiàng)低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)，以系統(tǒng)性構(gòu)建低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)體系（表2）。

需要說(shuō)明的是，由于道路荷載等問(wèn)題，透水鋪裝多適用于步行道路及廣場(chǎng)，不適合車(chē)行道路。2003年，上海市政府就綠色屋頂實(shí)施方法進(jìn)行相關(guān)調(diào)研及計(jì)劃制定，并成為我國(guó)第一個(gè)以立法形式對(duì)屋頂綠化進(jìn)行規(guī)范的城市。2006年10月，上海市綠化部門(mén)在《上海市綠化管理?xiàng)l例》中增加屋頂綠化，為屋頂綠化的推廣提供了法律層面的支持。因此，通過(guò)人工降雨模擬實(shí)驗(yàn)，針對(duì)上海市水文條件和綠地現(xiàn)狀構(gòu)建的拓展型綠色屋頂、生態(tài)植草溝、雨水花園及具有較高雨水截留能力的植被緩沖帶技術(shù)有助于低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)在上海的大面積推廣。

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4　上海城市綠地低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用示范

選取了上海海綿城市建設(shè)的示范工程中首個(gè)公共綠地改造項(xiàng)目作為研究案例，即上海共康綠地優(yōu)化改造示范項(xiàng)目，以闡釋海綿城市理論和低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。

2015年8月，在閘北區(qū)長(zhǎng)臨路上的共康林帶內(nèi)，上海建成了市公共綠地系統(tǒng)中首個(gè)面積約1hm2的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用的示范項(xiàng)目。根據(jù)海綿城市的建設(shè)要求，優(yōu)化改造后的綠地是下凹式的，低于地平面約25cm；道路采用透水鋪裝材料，道路一側(cè)的生態(tài)植草溝將疏導(dǎo)地表徑流流入池塘，或排入市政管網(wǎng)，以減少雨水管網(wǎng)的壓力。除了蓄水和傳輸功能，生態(tài)植草溝和雨水花園還具有凈化水質(zhì)的作用，匯集后的雨水徑流中的污染物可以被植物的根系吸收，例如，美人蕉（Canna indica）的塊莖可以大量吸收雨水徑流中的重金屬，而黃菖蒲（Iris pseudacorus）則可以有效吸收容易導(dǎo)致水質(zhì)惡化的氮氧化物［8］。

共康綠地原是一片建造于上世紀(jì)90年代的高壓線下林帶，其中的植物種植密度過(guò)大，郁閉度較高，植物個(gè)體之間對(duì)光照、養(yǎng)分、空間等生存條件的競(jìng)爭(zhēng)加劇，影響了生長(zhǎng)。綠地與道路高差約30cm，不能滿足綠地自然排水需求，且由于踐踏等長(zhǎng)期人為活動(dòng)，土壤的孔隙比＜0.60，即土壤密實(shí)、板結(jié)、滲透性差，排水不順暢也影響了苗木的生長(zhǎng)，并且在雨季林帶中長(zhǎng)期積水，為居民的休閑游憩活動(dòng)帶來(lái)了諸多不便。

為將共康林帶改為具有雨水調(diào)蓄功能的公共綠地，上海市綠化指導(dǎo)站、上海交通大學(xué)園林科學(xué)與工程系與建設(shè)方多次溝通，對(duì)現(xiàn)狀綠地的下墊面進(jìn)行改造，安裝下滲設(shè)施，鋪設(shè)粗礫石層、無(wú)紡布、卵石等墊層結(jié)構(gòu)，并由人力完成開(kāi)挖和回填等施工，以保護(hù)原有林木資源（圖1-3）［9］。在植物配置方面，池塘和雨水花園中以大量耐濕性強(qiáng)、抗污染的水生植物為主，如鳶尾（Iris tectorum）、吉祥草（Reineckia carnea）、千屈菜（Lythrum salicaria）、細(xì)葉針茅（Stipa lessingiana）、花葉蘆竹（Arundo donax var. versicolor）、旱傘草（Cyperus alternifoloius）、吉祥草、美人蕉、醉魚(yú)草（Buddleja lindleyana）等［10］。林間以原有的水杉（Metasequoia glyptostroboides）、香樟（Cinnamomum camphora）等抽稀而成，再配以桂花（Osmanthus fragrans）、梅（Prunus mume）、桃（Prunus persica）、紅葉李（Prunus Cerasifera）等小喬和花灌木，以通過(guò)植物的蒸騰作用，調(diào)節(jié)林內(nèi)的小氣候，改善周邊環(huán)境。優(yōu)化改造后，共康綠地內(nèi)的積水情況得到了很大程度的改觀，調(diào)節(jié)了林內(nèi)的小氣候，吸引了昆蟲(chóng)、魚(yú)類、兩棲類、鳥(niǎo)類等小型野生動(dòng)物，并且居民可以直觀地感受到園林綠地作為城市“海綿體”的作用。此外，綠地中還設(shè)置了多處觀測(cè)井，用以在日常維護(hù)中收集徑流數(shù)據(jù)，作為上海海綿城市建設(shè)的參照。

通過(guò)環(huán)境功能型綠地植物群落模式的應(yīng)用及生態(tài)植草溝和雨水花園等低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)施應(yīng)用后，共康綠地群落的林冠郁閉度由97%降低到72%，多樣性指數(shù)（Simpson）提升至0.654；綠地植物群落冠層截留能力從原來(lái)1.13mm提升到2.10mm，土壤蓄水容量空間由7.27%提升到24.23%，顆粒物削減率由2.12%提升到5.97%（圖4-5）。同時(shí)，調(diào)整后綠地群落雨水蓄積調(diào)控能力、群落滯塵能力、降溫增濕效應(yīng)、負(fù)離子效應(yīng)及固碳效應(yīng)等約提高了2倍，景觀效果也有所提升。共康綠地作為上海首個(gè)應(yīng)用具有上海地區(qū)適宜性低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的示范項(xiàng)目對(duì)闡釋海綿城市的技術(shù)研發(fā)及組合應(yīng)用具有重要的價(jià)值。

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4　 結(jié)論與展望

綜上所述，隨著上海市年平均降雨量的增加、降雨量分布呈現(xiàn)區(qū)域特征、短時(shí)暴雨強(qiáng)度增大，容易導(dǎo)致市政排水管網(wǎng)的負(fù)荷增大等城市水澇問(wèn)題。上海不同功能和區(qū)位的城市綠地的現(xiàn)狀雨水蓄留能力的計(jì)算結(jié)果表明，位于上海近郊和遠(yuǎn)郊的城市綠地的單位面積蓄水能力遠(yuǎn)高于位于城市中心區(qū)的現(xiàn)狀綠地（約高出10%）。其中，城市公園、社區(qū)綠地、道路綠地、廣場(chǎng)綠地、商務(wù)辦公、科教等綠地的雨水蓄積能力差異性較大，但可以通過(guò)土壤改良和低影響開(kāi)發(fā)措施的適應(yīng)性應(yīng)用加以改善。因此，應(yīng)根據(jù)不同綠地類型的現(xiàn)狀、新建、改建情況，參考《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》（試行）中相關(guān)控制目標(biāo)的要求，為海綿城市建設(shè)中城市園林綠地的建設(shè)構(gòu)建指標(biāo)體系，并包含總體指標(biāo)和技術(shù)性指標(biāo)兩部分。

此外，根據(jù)等實(shí)地踏勘、測(cè)試分析、降雨模擬實(shí)驗(yàn)和模型演算的結(jié)果，篩選適合上海地區(qū)氣候條件的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)（如綠色屋頂、生態(tài)植草溝、雨水花園等），對(duì)城市現(xiàn)狀園林綠地予以優(yōu)化改造，并通過(guò)閘北共康綠地等海綿城市示范地的建設(shè)，驗(yàn)證了篩選的低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)上海城市綠地雨水資源的調(diào)蓄、管理和利用的效能，為上海海綿城市的建設(shè)奠定理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)。

（References）：

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Construction Indexes and Practices of Suitable Low Impact Development Techniques at Shanghai Urban Green Space

YU Bing-qin CHE Sheng-quan YAN Wei XIE Chang-kun

In order to relieve urban environmental problems， especially for storm water， it is urgent to attempt to build a sponge city. However， as the main media for sponge city construction， the suitability of Low Impact Developemnt （LID） techniques is related to the regional natural context， as climate and soil condition. With field investigation， soil test and rainfall simulation experiment， indicator system of green space was constructed and the suitable LID structures were identified for Shanghai urban green space bythe calculation results of SWMM model. The first demonstration project at Shanghai using LID techniques was introduced to verify the assessment system and its environmental benefits， which providing foundation for LID technique practices on green space.

Sponge City； Rainwater Management； Low Impact Development Technique； Green Construction Indexes

TU986

A

1673-1530（2016）03-0021-06

10.14085/j.fjyl.2016.03.0021.06

2016-02-01

2016-03-15

國(guó)家十二·五科技支撐計(jì)劃：鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)研究及示范（2015BAL02B01）；上海市海綿城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究（15DZ1203605）及上海交通大學(xué)新進(jìn)教師啟動(dòng)項(xiàng)目（15X100040043）共同資助

于冰沁/1983年生/女/遼寧人/滿族/上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院園林科學(xué)與工程系講師/北京林業(yè)大學(xué)博士/研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林生態(tài)規(guī)劃及綠色基礎(chǔ)設(shè)施（上海200240）

YU Bing-qin was born in 1983 at Liao Ning Province， getting the PhD degree at Beijign Forestry University. Now she is a lecturer at Department of Landscape Architecture， School of Agriculture and Biology， Shanghai Jiao Tong University，does research on ecological design of green infrastructure （Shanghai 200240）.

車(chē)生泉/1968年生/男/山東人/上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院教授/博士/研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林生態(tài)規(guī)劃及城市生態(tài)（上海 200240）

Che Sheng-quan was born in 1968 at Shan Dong Province. He is the deputy dean at School of Agriculture and Biology，

Shanghai Jiao Tong University， does research on landscape architecture ecological planning and urban ecology （Shanghai 200240）.

嚴(yán)巍/1972年生/女/上海人/上海市綠化管理指導(dǎo)站站長(zhǎng)/高級(jí)工程師/研究方向?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)學(xué)（上海 200240）

Yan Wei， female， was born in 1972 at Shanghai City. She is the head of Shanghai Green Management Guidance Station， does research on urban ecology（Shanghai 200240）.

謝長(zhǎng)坤/1987年生/男/湖南人/上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物

學(xué)院在讀博士/華東師范大學(xué)碩士/研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林生態(tài)規(guī)劃與生態(tài)園林城市（上海 200240）

Xie Chang-kun was born in 1987 at Hu Nan Province. He is PHD candidate at School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiao Tong University， and got the master

degree of East China Normal University， doing research on landscape architecture ecological planning and ecocity（Shanghai 200240）