林燕芳
摘 要:【目的/意義】對福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院攻關橋南側荒廢地塊進行基于LID理念的雨水花園改造設計,為構建低影響開發(fā)理念下的集雨水利用、水質(zhì)凈化、休閑游憩于一體的雨水花園景觀提供參考依據(jù)。【方法/過程】在充分分析研究地塊現(xiàn)狀和水文條件的基礎上,通過植物配置、LID基礎工程建設等措施,利用植物的阻滯、吸收、過濾作用;土壤的吸收、滲透、蓄含功能;LID基礎工程的截留、收集、分散等效能構建雨水花園。【結果/結論】通過科學運用LID工程技術和景觀營造手法,構建生態(tài)休閑區(qū)、雨水景觀池、環(huán)形木棧道等基礎設施,有效解決了地塊水循環(huán)能力差、生態(tài)環(huán)境惡劣、自然景觀惡化等突出問題。
關鍵詞:低影響開發(fā)(LID);雨水花園;景觀設計;規(guī)劃
中圖分類號:TU986.2文獻標志碼:A文章編號:1637-5617(2019)04-0068-07
Abstract: 【Objective/Meaning】The transformation design of rain garden based on the concept of LID was carried out on the waste plot on the south side of Gongguan Bridge in Fujian Vocational College of Agriculture, thus to provide reference for the construction of rain garden landscape which integrated the rainwater utilization, water purification and leisure & recreation under the concept of low impact development. 【Methods/Procedures】Based on the full analysis of the status quo and hydrological conditions of the plot, and by means of the measures such as plant configuration and the construction of LID foundation engineering, the rain garden was built by utilizing the blocking, absorption and filtering functions of plants, the absorption, infiltration and storage functions of soil; and the interception, collection, decentralization efficiency of LID foundation engineering.【Results/Conclusions】Through the scientific use of LID engineering technology and landscape construction means, the infrastructures including ecological leisure areas, rain landscape pools and circular wooden trestle were constructed, effectively solving the prominent problems such as the land’s poor water circulation capacity, poor ecological environment, and the deterioration of natural landscape.
Key words: low impact development (LID); rain garden; landscape design; planning
開發(fā)項目基址位于福建省福州市的福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院內(nèi),包括學院攻關橋南側的荒廢地塊及淘江鏡洋段(西起西邊村,終點紅星村)部分。該地塊東臨324國道,西靠學校園林工程實訓場,南依創(chuàng)業(yè)園種植區(qū),北接溪兜水庫。在此地塊引進LID理念下的雨水花園改造,可以通過科學規(guī)劃,最大限度地發(fā)揮雨水花園的優(yōu)勢,把人造景觀與自然生態(tài)景觀有機結合,把荒廢地塊改造成集公共使用、休閑游憩、資源保護、生態(tài)系統(tǒng)修復等多重功能于一體的師生員工休閑游憩的場所。同時,通過此地塊的改造實踐,可進一步檢驗對沼澤地、濕地及水源地進行基于LID理念的雨水花園開發(fā)的生態(tài)和景觀效益,為雨水花園景觀營造提供實證和借鑒。
1 基于LID理念的雨水花園的概念及特征意義
1.1 基于LID理念的雨水花園的概念
Low Impact Development(LID)低影響開發(fā)是指采用源頭控制的理念,應用小規(guī)模、低成本的雨洪控制利用措施,來盡可能地維持或恢復場地開發(fā)前的水文特征[1]。LID理念著眼于最大限度地尊重自然地型地貌,保護原有系統(tǒng)的生態(tài)平衡,追求雨水利用與造景手法的有機結合。雨水花園(Rain garden)也稱為生物滯留池(Bioretention basins),是通過土壤和植物過濾雨水徑流并滲透到底層土壤,而后利用物理、生物、化學的處理過程去除徑流污染物的景觀下凹洼地[2]?;贚ID理念的雨水花園就是充分利用植物景觀的生物凈化和觀賞功能,在地勢較低區(qū)域設置小規(guī)模、低成本的雨水利用設施,使其在降雨時可以截留、吸納雨水,形成雨水特色景觀,干旱時也仍然保持自然景觀的花園建構。有研究表明,雨水花園對百年一遇的暴雨洪峰的削減率可以達到40%及以上,而美國New Hampshire大學的研究報告數(shù)據(jù)顯示,雨水花園的平均滯洪、減洪率可達到85%及以上,其出水洪峰時間滯后于入口洪峰時間615 min[2]。雨水花園的設計是技術與藝術的完美結合,它根據(jù)不同區(qū)域、不同雨量、不同意境的特點,因地制宜地靈活利用各種材料和植物,運用自由豐富的表現(xiàn)形式,對雨水的收集利用進行藝術化的設計,使之在雨量少或干旱的時候呈現(xiàn)自然綠地景觀,而在降雨時,特別是雨量較大時成為收集雨水的景觀池,呈現(xiàn)出不同形態(tài)的水景美。
1.2 基于LID理念的雨水花園的特征意義
LID理念下的雨水花園開發(fā)強調(diào)小區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的重構,通過圍繞原有的自然生態(tài)恢復與生態(tài)工程進行自然改造、雨水循環(huán)利用、生物凈化過濾等技術設計,同時借助人工植物種植、培育和工程技術改造的先進技術,構建尊重自然、利用自然的雨水景觀空間,著眼于保護生態(tài)環(huán)境、改造自然地貌、提升生態(tài)和景觀效益,以實現(xiàn)提高自然生態(tài)自我修復的能力,增強區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,大大提高區(qū)域內(nèi)的景觀效益。因此,LID理念下的雨水花園,對雨水的管理運用是從根本上轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)水利設施建設的生硬做法,把雨水收集利用等管理設施作為自然景觀改造的重要載體,使其除了擔負防洪、減洪、滯洪等基礎功能外,還要具備收集、過濾、凈化、利用雨水的生態(tài)修復功能,體現(xiàn)公共使用、休閑游憩、人文景觀等公益功能,真正實現(xiàn)工程建設與景觀營造、人選景觀與自然生態(tài)景觀的有機整合。
2 學院攻關橋南側荒廢地塊規(guī)劃基礎與規(guī)劃策略
2.1 學院攻關橋南側荒廢地塊現(xiàn)狀分析
該開發(fā)項目基址位于福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院內(nèi),地處福州市南郊,當前處于未開發(fā)的荒廢階段,沒有進行有效的改造利用,使得該地塊對雨水的調(diào)節(jié)控制能力差,枯水期淤泥裸露、垃圾遍地;雨季雨水外排、一片河澤,雨水資源利用率極低。通過調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)該地塊主要存在以下問題:(1)3-8月雨季時,溪兜水庫水位上升無法承接由南而來的淘江水而使得整片濕地被水淹沒(圖1);(2)9月-次年2月旱季時,淘江水位下降,部分河道干涸(圖2);(3)旱季整個地段淤泥裸露、垃圾散布、成為區(qū)塊生態(tài)環(huán)境的痛點;(4)淘
江河道自然生態(tài)功能喪失,植物景觀單調(diào),缺乏特色,嚴重影響校園整體景觀(圖3)。
2.2 基于LID理念的雨水花園改造可行性分析
綜合考量該項目基址的現(xiàn)有環(huán)境條件和開發(fā)期
望值,須滿足以下3個方面的需求:(1)生態(tài)保護需求,流經(jīng)該項目基址的淘江是溪兜水庫的一個重要水源,須通過改造實現(xiàn)水源水質(zhì)的有效保護;(2)景觀營造需求,該項目基址位于師生學習工作必經(jīng)的攻關橋南側,地理位置突出,通過對此地塊的景觀改造,以實現(xiàn)校園景觀體系的極大改善;(3)經(jīng)濟效益需求,該地塊改造既要達到廢地利用、營造景觀、保護生態(tài)的目的,也要考慮其作為校園內(nèi)部景觀的一個組成部分,學校不能投入大量資金進行大量的人工造景,只能進行最小量的工程改造,以實現(xiàn)最大的生態(tài)和景觀效果。
針對以上3個需求,引進LID理念下的雨水花園是一個最切實可行的改造思路,其具有3大優(yōu)勢恰好可以滿足這3個需求:(1)保護生態(tài),LID理念下的雨水花園的一個重要的功能就是可以很好地保護水庫水源和凈化水質(zhì);(2)廢地利用,通過雨水花園景觀改造,布置趣味十足的親水設施,為師生學習、游憩、休閑提供一個更加恬靜、優(yōu)雅的小環(huán)境;(3)經(jīng)濟實惠,LID理念的一個重要特征,就是最大限度地尊重自然地型地貌,保護原有系統(tǒng)的生態(tài)平衡,其講究因地制宜,所以改造工程量最小,需要投入的資金也最少。
因此,該地塊的規(guī)劃設計可以“水”為主體,以“綠”為支撐,引入雨水花園LID理念的先進技術,突出此地塊的雨水收集、水體調(diào)節(jié)、防洪抗旱、水質(zhì)凈化等生態(tài)功能,兼顧空間整合、景觀營造、環(huán)境改善等景觀效益,追求生態(tài)功能、景觀價值、經(jīng)濟效益最大化,以達到改善生態(tài)、綠化環(huán)境的良好效果,實現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
2.3 學院攻關橋南側荒廢地塊規(guī)劃策略
雨水花園首先應當是城市低影響開發(fā)體系下的一種工程手段,具備相應的雨水滯留、凈化、減少地表徑流量、雨水下滲回補地下水或收集雨水再次利用等實際功能[3]。同時,更是優(yōu)美景觀的一種載體和建設模式,在實現(xiàn)雨水管理功能性需求的基礎上,還應具有一定的審美功效。只滿足功能而忽視景觀效果,那么其作為景觀基礎設施滿足人們審美需求的價值就缺失了,與普通滲透下凹綠地無異。而只注重景觀效果的表現(xiàn),則場地開發(fā)措施就變成了單純的景觀綠地的營造,雨水管理功效就無法體現(xiàn)。因此,雨水花園景觀設計要協(xié)調(diào)雨水管理的功能性與景觀改造的藝術性,做到功能與藝術俱佳。在對該項目基址開發(fā)時遵循低影響開發(fā)的基本原則,采用低影響、低維護的設計策略,協(xié)調(diào)雨水管理的功能性與景觀營造的藝術性,切實把場地開發(fā)與景觀營造有機結合(圖4)。如通過設置生態(tài)觀察區(qū)以教育民眾,宣傳自然保護;在河床適當位置利用卵礫石及塊石堆砌為固床工(或整流工),以穩(wěn)定流心及防止溪床掏刷;沿淘江河道兩岸栽植山櫻花樹等樹形優(yōu)美并符合景觀環(huán)境的開花植物,實現(xiàn)穩(wěn)定河道,改善微氣候的功效,并可誘鳥、誘蝶以恢復原有自然植被環(huán)境。
2.3.1 增設LID基礎設施
低影響開發(fā)講究的是雨水的循環(huán)利用,重視發(fā)揮雨水的資源效能,以滿足區(qū)域內(nèi)植物生長、自然環(huán)境改善和生態(tài)修復等方面的需求。攻關橋南側荒廢地塊通過在沿淘江分段設立攔水壩,并在該地塊依自然高差分層設置植被緩沖截污帶、透水鋪磚、下沉式綠地和雨水景觀池等LID基礎設施,以實現(xiàn)雨水徑流分層攔截吸收,減少徑流攜帶的泥沙量,盡量延長匯流時間,并充分利用各類各層LID設施凈化水質(zhì)并收集儲存,從根本上解決該地塊對雨水的調(diào)節(jié)控制能力差,枯水期淤泥裸露、垃圾遍地;雨季雨水外排、一片河澤,雨水資源利用率極低的問題。同時依據(jù)該地塊地形地貌和景觀營造的需要,模擬自然生態(tài)系統(tǒng),在河岸邊設計種植各類植物,以減少徑流量和徑流擴散面,加強雨水吸收,達到從源頭收集控制雨水以及過濾、沉淀、凈化再利用的目的,有效解決雨季地塊被整片淹沒的問題,并實現(xiàn)枯水期補充一定的水源的功能。并采取景觀功能區(qū)的空間格局來指導規(guī)劃,進行合理地場地設計,變廢為寶,營造人與自然的和諧氛圍。
2.3.2 構建雨水花園
根據(jù)新增設的LID基礎設施情況及地塊現(xiàn)有的自然生態(tài)情況,進行合理的分區(qū)規(guī)劃,并按照地形、水體和植被現(xiàn)狀,在河道兩側營造雨水景觀池、生態(tài)小島、透水鋪地、木棧道、親水平臺,種植耐水淹的喬灌木和水生、濕生植物,在凈化水質(zhì)的同時,營造自然生態(tài)的雨水花園景觀。
3 雨水花園景觀總體規(guī)劃設計
3.1 景觀規(guī)劃結構布局
LID理念下的雨水花園構建,重視LID技術體系與自然生態(tài)環(huán)境修復及景觀綠化規(guī)劃設計的高度融合,并以自然生態(tài)環(huán)境的修復為根本,強調(diào)提高區(qū)域生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性,主要解決雨水利用管理、洪澇災害防范、土地使用功能、自然景觀升級等方面的問題,注重運用可持續(xù)性的規(guī)劃框架、整體性的開發(fā)模式和“源頭-匯流-末端”相結合的綜合雨水管理措施,以達到區(qū)域環(huán)境在功能、生態(tài)和視覺上的整體性和連續(xù)性。攻關橋南側雨水花園整體景觀規(guī)劃是基于淘江河道自然景觀風貌的,融于整體河道環(huán)境自然風格的雨水花園景觀表現(xiàn),整個項目結構布局規(guī)劃為“一區(qū)三池兩循環(huán)”(圖5),其中:“一區(qū)”指生態(tài)休閑廣場區(qū);“三池”指南北區(qū)3個雨水景觀池;“兩循環(huán)”指2條連接南區(qū)北區(qū)的環(huán)狀木棧道。
3.2 景觀分區(qū)規(guī)劃設計
3.2.1 生態(tài)休閑區(qū)
生態(tài)休閑區(qū)位于場地北側,為場地中主要的鋪地,與學校大門入口處綠地相鄰,落差達到5 m,之前被一護坡隔離,規(guī)劃中將其打通設置臺階,使兩個空間得到充分利用,形成可循環(huán)的校園綠地。入口處右側設置生態(tài)觀察區(qū),并設置解說牌,沿河道邊利用固床工設置深潭及淺灘作為水中生物棲息地。休閑區(qū)內(nèi)利用礫塊石堆積設置親水樂園,包括入口地標、娛樂廣場、休憩亭、造型花架,在連接園區(qū)主干道處設置綠道。親水樂園內(nèi)設置有一處小型生態(tài)島,生態(tài)島內(nèi)種植高大的喬木以在提供遮蔭的同時也起到涵養(yǎng)水源的作用。生態(tài)島臨水區(qū)域采用自然駁岸做法,利用卵礫石及塊石堆砌成復式斷面護岸,作為草木、水生、陸生生物的最佳生息地。復式護岸親水平臺設計高度為2 m,材料選用木、石等自然材料,構筑形式為多孔質(zhì)護岸。生態(tài)島內(nèi)同時設置親水設施,營造親水景觀,構建娛樂、休憩、垂釣的場所。
3.2.2 雨水景觀池
為充分收集雨水,減少徑流以及凈化蓄積水資源,區(qū)域內(nèi)根據(jù)地塊實際情況及雨水匯流方向在河道入口兩側各設置1個雨水景觀池,在雨水充足時從上游分流進入2個蓄水池,缺水季放水補充下游水源。一方面可以起到調(diào)節(jié)淘江河道水流的作用;另一方面可以收集凈化從東西兩側坡地流入的雨水。東北側設置1個雨水景觀池來積蓄北側護坡上方雨水與東側坡地流水。3個雨水景觀池都采用分級設置,按高差分三級:第一級用碎石填料初次過濾降低水中BOD和COD濃度;第二級用鵝卵石填料形成沉淀層;第三級用細沙和碎石填料,增加滲透。景觀池內(nèi)與池邊都種植有各種不同類型的濕生、水生植物,以創(chuàng)造出自然優(yōu)美的水域景觀,并通過石塊與植物組合營造出自然野趣的景觀畫面。在河道入口右側設置雨水景觀池,并在其靠近山坡一側的邊緣區(qū)域環(huán)繞設置由精細石材修筑而成的臺階石籠擋墻。石籠具有防土壤侵蝕、過濾徑流的作用,臺階石籠擋墻的設計既結合了山體地形特征,又能為游人提供休憩及近距離觀賞雨水花園的功能,并且依托擋墻建造的引水設施設計精致,具有良好的觀賞性。雨水花園整體規(guī)模較小,配合植物的種植與設計,能很好地展現(xiàn)其作為花園的本質(zhì)。
3.2.3 環(huán)狀木棧道
從南側入口沿主干道規(guī)劃1條貫穿全園的木棧道,中部規(guī)劃1條連接3個雨水景觀池的木棧道,充分提供休閑散步的路徑。同時園內(nèi)主干道規(guī)劃時以自行車道建造為標準,采用透水性材料作為路面鋪裝,道路兩側綠地標高降低,并間斷地設計多個小型雨水景觀池、植草溝、洼地景觀等,既可收集雨水也能起到美化凈化作用,下滲飽和后,雨水亦可流入下一級的蓄水池內(nèi)。
3.3 雨水花園植物景觀種植設計
3.3.1 種植設計總體思路
要體現(xiàn)自然生態(tài)的雨水花園景觀,植物是必不可少的要素。植物倒影與水岸景觀的呼應,開花植物及彩葉植物對四季景觀變化的展示,都體現(xiàn)著植物景觀的重要性。本案例中的雨水花園植物景觀種植設計根據(jù)場地整體布局及景觀節(jié)點設計,在滿足雨水花園的特殊要求和考慮植物景觀特性的基礎上,充分展現(xiàn)了富有特色的親水景觀,使陽光、棧道、水體、樹木及花草融為一體,鳥語花香、柳綠花紅,相映成趣,形成四季皆有美景,真正成為師生員工休閑、游憩的首選場所,更重要的是對減少水土流失起到實質(zhì)作用,成為一個調(diào)蓄雨水、滯納雨洪的綠色海綿體。同時,為營造多種生物棲息地,提升淘江河道整體的生態(tài)服務功能,更好地調(diào)節(jié)周邊自然環(huán)境的氛圍和校園色彩提供幫助。種植設計特色如下:在生態(tài)休閑區(qū)廣場上配植開花類、芬香類喬木,供游人休憩庇蔭,同時豐富感官體驗、增添游賞樂趣;河岸及景觀池配置水生植物和濕生植物,凈化水體的同時豐富岸線景觀;種植成片的景觀林如水杉林、楓香林、桃李林等,營造身臨其境之感;營造臺層花田環(huán)形棧道、彩虹步道橋頭花園、自然風光濕地泡等不同的特色植物景觀帶;密林與疏林草地相結合,空間圍和開合有致,在引導視線的同時起到移步異景的效果。
3.3.2 雨水花園植物配置方式
雨水花園中植物要素的營造應當優(yōu)先選取地域性鄉(xiāng)土植物,選擇根系發(fā)達、凈化能為強、具有短時耐水淹特性的植物[4]。而植物的形態(tài)、葉色、花果等方面及種類搭配與配置方式,是植物景觀營造的表現(xiàn)形式,因此多用叢植、群植手法,創(chuàng)造植物群落景觀,也有利于后期的便捷管理。雨水花園中的雨水景觀池按構造分級設置,每一級根據(jù)植物在降雨時水淹程度劃分成積水區(qū)、緩沖區(qū)和邊緣區(qū),3個區(qū)域在降雨時的積水程度和蓄水能力不同,因此,對植物耐澇和耐旱的要求也不-樣。其中,積水區(qū)的位置最低,有蓄水能力,且在雨季時積水較多,所以對植物的耐淹性要求最高;緩沖區(qū)即植被緩沖帶,有一定的蓄水能力,對植物的耐淹性有一定的要求,另外緩沖區(qū)有一定的坡度,雨水徑流沖刷速度較快,所以該區(qū)域還要考慮有抗沖刷能力的植物種類,并且由于緩沖區(qū)有坡度且寬度較窄不適宜種植喬木,所以緩沖區(qū)在植物配置形式上應以灌木和草本植物為主;邊緣區(qū)無蓄水能力,所以對植物耐旱性的要求高些,對植物的耐淹性沒有特別要求,因此邊緣區(qū)的植物配置方式同一般綠地相似,以喬、灌、草的復層搭配方式為主,以提高雨水花園的觀賞性[3]。
在雨水花園的生態(tài)休閑區(qū)、雨水景觀池及道路兩側綠地種植種類豐富的的水生植物、濕生植物、陸地植物等,如雨水景觀池第三級的積水區(qū)以荷花睡蓮為主,輔以蘆葦、香蒲、水蔥、再力花等挺水植物,充分發(fā)揮其根部的生物作用及水體中各類微生物的分解作用,吸收水中大部分有機質(zhì);緩沖區(qū)則主要選用花葉蘆竹、桔梗、水梔子、大葉醉魚草、云南黃素馨、錦帶花、狗牙根、麥冬等;邊緣區(qū)則種植喬灌木如:水杉、落羽杉、楓楊、垂柳、烏桕、雞爪槭、楓香、鳳尾蘭、木槿等,既可預防水土流失,也可增加岸線變化,豐富景觀層次,增加自然情趣。整個雨水花園場地的邊界處將大葉黃楊、紫葉李、側柏等喬木與灌木組合搭配,既增強植物景觀層次感,更以此圍合了邊界(表1)。
4 規(guī)劃方案評析
場地未改造前,就是一條淘江河道與岸邊棄用的雜草地,除注入溪兜水庫的水流外,所有的雨水都未能得到利用,而到枯水期更是一處臟亂的廢棄場地,不但雨水資源得不到利用,場地更是荒廢,既浪費又影響學校環(huán)境景觀。規(guī)劃后可進行初步計算,以景觀效益及收集的雨水資源對方案進行評價分析。除去貫穿場地的淘江河道,以場地中規(guī)劃的其他區(qū)域收集的雨水量來確定雨水花園的蓄水量。雨水花園蓄水量V可根據(jù)以下公式計算:
V=S匯×H×K×α
式中:S匯為匯流面積(m2);H為設計降雨量(m),根據(jù)場地實際降雨特性及設計收集雨水的目標取值0.25 m;K為徑流系數(shù),綠地徑流系數(shù)為0.15,透水鋪裝徑流系數(shù)為0.45;α為季節(jié)折減系數(shù)為0.8;以此計算場地雨水收集量為1023.14 m3(表2)。
場地規(guī)劃前后對比可知,規(guī)劃后一部分雨水可以被雨水花園有效地收集起來,并提供枯水期時的少量供水;另一部分雨水徑流通過場地中的綠地被植物吸收利用,既補充了地下水又為植物生長創(chuàng)造了良好環(huán)境,同時創(chuàng)造了優(yōu)美的自然生態(tài)環(huán)境,美化了校園,為師生員工提供了休閑的場所。雖然后期也存在枯水期水量少、蚊蟲滋生、設施管理等問題,但跟其多重效益相比仍具有美好的發(fā)展前景。
5 結語
隨著基于LID理念的雨水花園的廣泛應用,雨水花園的尺度、應用場所也在不斷地擴展,對于雨水花園中各要素如植物、設施等的景觀設計也需要結合實際應用場地進行深入研究,特別是發(fā)揮雨水花園植物要素的主要功能,其的凈化效果更需進行實驗測試以尋找最佳的植物種類。同時將LID理念從單純的雨水管理延伸向水景觀設計,為園林生態(tài)景觀規(guī)劃設計提供了一種新的思路和方法。
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