宋 雁 楊 駿

（杭州園林設(shè)計院股份有限公司，杭州 310030）

“雙碳”目標引領(lǐng)下，從全生命周期的視角探索園林景觀的低碳設(shè)計方法成為中國新時期城市公共空間更新的重要議題。從景觀材料的生產(chǎn)、建造、日常使用和維護、廢棄拆除4個階段分析園林景觀主要碳排要素，甄別設(shè)計影響要素，構(gòu)建包含“豎向、水系、綠化、路徑、材料、建筑、照明、給排水”8類要素和“堤內(nèi)、堤外”兩個維度的城市濱水空間更新的低碳設(shè)計技術(shù)框架，以四川省儀隴縣嘉陵江江灘濕地及濱河綠地改造為例，立足項目實踐，進一步提出細致可操作的低碳更新設(shè)計方法，并分析實施效果。研究旨在探索通過精細化的設(shè)計控制實現(xiàn)園林景觀全生命周期減碳，對同類型項目的低碳建設(shè)實踐有積極的借鑒意義。

全生命周期；園林景觀更新；低碳設(shè)計；城市濱水空間

在“雙碳”目標與高質(zhì)量發(fā)展的雙重導向下，城市更新成為影響中國“雙碳”進程，推動城市高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵性變量因素[1]，其中藍綠空間的更新是極為重要的議題。城市濱水藍綠空間，以其規(guī)模及綠量大、系統(tǒng)連通性好、區(qū)位佳等特征，往往是城市最重要的碳匯空間[2]。如何通過更加精細化的設(shè)計控制減少其更新過程中的碳排放，對于整體藍綠空間實現(xiàn)全生命周期更優(yōu)的碳匯效果具有重要的實踐意義。文章通過詳細分析城市濱水空間更新低碳設(shè)計影響控制要素，基于設(shè)計實踐流程構(gòu)建城市濱水空間更新的低碳設(shè)計技術(shù)框架，用以指導具體工程實踐，更好實現(xiàn)該類項目的全生命周期減碳目標。

1 城市濱水空間全生命周期低碳設(shè)計影響要素

全生命周期評估是在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，從原料的取得、制造、使用與廢棄等階段，評估其產(chǎn)生的環(huán)境沖擊[3]。作為一種評價方法，其主要被用來衡量某一過程或產(chǎn)品（貨物或服務）在其從原材料到被廢棄的過程中造成的環(huán)境負荷。全生命周期評估從1990年起就已經(jīng)被用于建筑部門，建筑的全生命周期包括建筑材料的生產(chǎn)階段、建造階段、日常使用和維護階段，以及廢棄拆除4個階段[4]。園林景觀營建作為人類建造活動之一，與建筑建造具有相似性[5]。本文參照建筑全生命周期，將園林景觀全生命周期分為景觀材料的生產(chǎn)階段、建造階段、日常使用和維護、廢棄拆除4個階段。

1.1 園林景觀全生命周期與低碳設(shè)計的相關(guān)研究

近年來在“雙碳”目標的引領(lǐng)下，關(guān)于城市綠地的碳匯效能、園林綠地全生命周期的碳排放量化、減源途徑等研究議題日趨多元和深入。王敏、石喬莎[6]研究了城市綠色碳匯效能的影響因素及優(yōu)化途徑，提出可通過增加三維綠量、甄選植物種類、改善群落結(jié)構(gòu)、營造適宜小氣候及優(yōu)化養(yǎng)護管理等策略提高城市綠色碳匯效能。李倞等[7]提出碳中和目標下較為宏觀的風景園林規(guī)劃設(shè)計策略，總結(jié)了園林綠地直接減源的設(shè)計措施和作用機理，主要包括尊重場地條件減少過度設(shè)計、利用現(xiàn)有材料和工程構(gòu)造、制定景觀維護的全流程管理規(guī)范等。冀媛媛等[8]以天津某居住區(qū)為例，量化分析了景觀全生命周期的碳源和碳匯情況，總結(jié)出景觀材料階段和景觀維護階段的碳源是居住區(qū)碳源的主要來源，景觀維護的碳排占全生命周期總碳排的35.57%（以50年計算）。黃柳菁等[9]以廣州市道路綠地、公園綠地的7個研究區(qū)域為例，進行了碳足跡核算和評估，總結(jié)出城市綠地地上部分的碳庫主要影響因素包括植物群落結(jié)構(gòu)、喬木生長速率、喬木種植密度、功能分區(qū)等，土壤是城市綠地的主要碳庫，而城市綠地的碳排放主要來自建造施工和管理養(yǎng)護，施工產(chǎn)生的碳排放量占總碳排的71%～98%。

梳理相關(guān)研究成果發(fā)現(xiàn)，不同類型、不同場地條件的項目其具體情況和面對的低碳設(shè)計問題是非常復雜多樣的，碳匯的方法較為一致，但其碳排放的主要階段和具體來源均存在較大差異。本文將聚焦城市濱水空間更新項目，總結(jié)該類項目全生命周期的更新低碳設(shè)計要素及流程方法。

1.2 城市濱水空間全生命周期低碳設(shè)計要素分析

基于生產(chǎn)、建造、日常使用和維護、廢棄拆除4個階段，根據(jù)更新類項目的實施內(nèi)容特征，精細化分析各階段內(nèi)容的低碳設(shè)計影響要素（表1）。

表1 城市濱水空間更新低碳設(shè)計影響要素分析表Tab.1 Analysis of factors Influencing low carbon design in urban waterfront space renewal

生產(chǎn)階段主要考慮各類園林景觀材料在制造過程中的碳排放。通常在更新類項目中，大量使用的材料主要是鋪裝、游覽服務設(shè)施、園林家具和小品以及基礎(chǔ)設(shè)施更新所用到的各類主材。在設(shè)計影響要素方面，主要體現(xiàn)為低碳、耐久、環(huán)保材料的選用，盡量選用天然材料，減少機械加工工序[10-11]。

在建造階段，更新類項目主要內(nèi)容通常為梳理優(yōu)化植物景觀、補充完善各類服務設(shè)施、更新優(yōu)化道路鋪裝和老舊基礎(chǔ)設(shè)施、適當點綴園林景觀小品。在設(shè)計影響要素方面，主要是合理選擇苗木品種和產(chǎn)地、規(guī)格，減少土方挖填，應用本土建材和預制建材、構(gòu)筑物，以減少建材運輸[12]及現(xiàn)場高能耗、低效率的機械施工，并優(yōu)化整合施工工序，強化施工質(zhì)量，從而延長使用壽命[13]。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，視條件可充分應用無需供電的太陽能風能燈具，并對各類管線進行綜合化精細設(shè)計，減少管線和管溝施工。

在日常使用和維護方面，主要考慮通過設(shè)計減少后期日常養(yǎng)護和更新維修作業(yè)，通過合理選擇苗木品種，減少肥料和殺蟲劑的使用；減少人工澆灌；減少造型、整形植物的使用；合理布局垃圾收集、清運系統(tǒng)；建筑節(jié)能設(shè)計，使用智能化噴灌和照明系統(tǒng)，選用耐久的硬質(zhì)景觀材料和各類管材，合理設(shè)計易損節(jié)點構(gòu)造減少維修更換來實現(xiàn)[14]。對于城市濱水空間中涉及濱水灘地的部分，還應特別考慮合理梳理、設(shè)計江灘植被，溝通灘地內(nèi)水系、修復駁岸，并考慮園路系統(tǒng)的順暢平整耐沖刷，減少洪水時攔掛垃圾和淤泥，便于清理。

對于在可預見時期內(nèi)不會發(fā)生的廢棄拆除階段，主要考慮各種材料、設(shè)施的可回收利用，降低在廢棄拆除階段的碳排放。

綜合上述分析，為便于設(shè)計應用，可將濱水空間全生命周期的低碳設(shè)計要素總結(jié)為如下8項：豎向、水系、綠化、路徑、材料、建筑、照明、給排水。各要素的具體低碳設(shè)計內(nèi)容見表2。

表2 城市濱水空間更新低碳設(shè)計要素及低碳設(shè)計內(nèi)容表Tab.2 Low carbon design factors and content for urban waterfront space renewal

2 研究案例概況與低碳設(shè)計技術(shù)框架

2.1 案例概況

四川省儀隴縣是開國元勛朱德的故里，縣城于2005年遷至嘉陵江畔的新政鎮(zhèn)，場地位于縣城城東組團的濱江帶，全長約5 km，總面積約61 hm2。場地被防洪堤分為堤腳內(nèi)的江灘濕地與堤頂至濱江道路間的濱河綠地兩部分，是縣城人流量最大、輻射面最廣的綠色公共空間。

在早期忽視水文影響的設(shè)計建設(shè)模式下，江灘濕地公園內(nèi)的園路、場地被洪水損毀嚴重，雜木叢生、坑塘淤塞，處于荒蕪狀態(tài)，每年汛期結(jié)束掛滿垃圾的泥灘地，極大增加了清理和管護工作量。江灘地中還存在的非法采砂場、堆場，不僅影響行洪安全，頻繁作業(yè)還導致灘地岸線多處坍塌，水土流失嚴重。多處雨污混流排放口通過灘地直排嘉陵江，造成水污染。堤頂綠化帶受早期規(guī)則構(gòu)圖設(shè)計理念的影響，空間布局較規(guī)則呆板，加之常年管理養(yǎng)護不到位，如今綠化帶郁閉陰暗，對植被生長造成影響，且“濱江不見江”。

在活動空間和功能使用方面，堤頂?shù)臑I河綠地以游步道散步為主，除朱德雕像廣場有一處活動場地外，其他鋪裝場地或零散破碎、或郁閉陰暗，難以滿足居民活動需求，且缺乏休憩設(shè)施、功能照明和衛(wèi)生設(shè)施。灘地公園盡管荒蕪，且存在安全隱患，但因場地較平整且“見山見水”，仍有大量居民搭設(shè)便道進入，這反映出當?shù)鼐用駨娏业挠H水和活動需求。

2.2 低碳設(shè)計技術(shù)框架

在滿足原定設(shè)計目標的前提下，進一步總結(jié)低碳設(shè)計技術(shù)措施，并形成技術(shù)框架，不僅可以實現(xiàn)投資、養(yǎng)護節(jié)約，更能夠為園林景觀更新類項目的低碳化設(shè)計做出流程方法探索。根據(jù)前述影響要素分析，基于初步方案對各項工程內(nèi)容進行了數(shù)量匡算，得出本項目的主要碳排階段為建造階段和使用維護階段，結(jié)合本項目以堤頂綠化提升、灘地修復及園路場地更新為主要內(nèi)容，只有極少量新增構(gòu)筑物，其更新低碳設(shè)計主要技術(shù)措施框架包括5大方面：

（1）豎向與水系設(shè)計。充分尊重場地原有地形地貌進行適度設(shè)計，在保障排水要求和景觀效果的同時，盡量減少土方挖填，利用地形自然排水。溝通內(nèi)水系，并合理設(shè)計水系形態(tài)及河道豎向形態(tài)，修復駁岸，利用自然水體流動提升水體自凈力，抗洪水沖擊。（2）綠化設(shè)計。選擇本土適應性強、少蟲害、宜粗放管理的植物品種，盡量選擇長壽樹種，不使用或少使用人工草坪。合理配置植物群落，形成自然和諧的共生關(guān)系，減少農(nóng)藥、化肥和殺蟲劑的使用。在保障景觀效果的同時，合理選擇苗木規(guī)格，減少運輸碳排和種植階段的養(yǎng)護作業(yè)，提高植物成活率。（3）道路鋪裝設(shè)計。盡量選擇本土、天然耐久的鋪裝材料，適度減少面層效果的機械加工；合理選擇鋪裝材料尺寸和厚度，盡量減少機械輔助施工；合理設(shè)置道路寬度、轉(zhuǎn)彎半徑，以便養(yǎng)護作業(yè)及垃圾清運車輛的便捷通行。（4）照明設(shè)計。適度設(shè)計，并采用低能耗照具和智能化照明控制系統(tǒng)，降低日常能耗。（5）給排水設(shè)計。采用智能化噴灌系統(tǒng)，合理利用中水和河水。根據(jù)技術(shù)措施框架優(yōu)化方案后，再次對整體方案效果進行檢查和措施校對，避免過度偏重低碳設(shè)計而影響實際景觀效果和使用功能。

3 城市濱水空間更新低碳設(shè)計與實施效果分析

本文研究案例是儀隴縣城最為重要的濱水綠色公共空間，經(jīng)過多年營建，堤頂?shù)木G化空間格局已基本穩(wěn)定，堤壩外的灘地因水位變化影響損毀較嚴重。根據(jù)場地特征和前述減碳技術(shù)框架，主要從灘地的地形與水系梳理、堤壩內(nèi)外不同豎向空間的綠化更新、道路與鋪裝、基礎(chǔ)設(shè)施4個主要影響該項目碳排放的方面來落實具體低碳設(shè)計手段。項目實施完成后取得了良好的實際效果，實現(xiàn)了優(yōu)美的景觀效果、實用的濱水空間與景觀全生命周期低碳的良好平衡。

3.1 地形與水系

堤下江灘地受嘉陵江水位季節(jié)性變動影響，在每年汛期均被不同程度淹沒，灘地的修復與再利用以行洪安全為前提，合理整飭地形、聯(lián)通內(nèi)水系、修復駁岸，提升場地應對洪澇的能力。土方實現(xiàn)場地內(nèi)平衡，嚴格遵守相關(guān)要求和低碳設(shè)計原則，不在灘地內(nèi)增加土方，也無外運土方（圖1）。

圖1 灘地豎向設(shè)計模式圖Fig.1 Vertical design pattern diagram of beach land

多年的洪水沖刷已在灘地內(nèi)形成數(shù)個相互獨立的大小坑塘，汛期后存水至枯水期干涸。改造將各個坑塘與嘉陵江相連通形成常年有水的內(nèi)部水系，在高水位時得以流動交換，利用自然流動提高自凈力，減少富營養(yǎng)化，汛期增加蓄滯洪能力并成為更加順暢的行洪通道（圖2）。城市雨水口的來水首先進入內(nèi)部水系滯留凈化后進入嘉陵江，削減初期雨水污染。

圖2 灘地內(nèi)水系連通與岸線穩(wěn)固Fig.2 Water system connectivity and shoreline stability in the beach area

灘地岸線在洪水沖刷與采砂的擾動下已不穩(wěn)定，本次改造取締了采砂場并對場址進行生態(tài)修復（圖3），針對不同的沖刷強度采用不同的本土材料進行岸線加固：對沖刷嚴重的嘉陵江岸線增設(shè)格賓石籠；內(nèi)水系易沖刷緩坡增加加筋麥克墊并種植固土植被，以解決灘地退化和水土流失問題并構(gòu)建起可呼吸的生態(tài)江岸。

圖3 灘地內(nèi)采砂場生態(tài)修復Fig.3 Ecological restoration of sand mining sites in the beach area

3.2 植物種植設(shè)計

改造前對場地內(nèi)植物群落中胸徑≥10cm的喬木的種類、胸徑、長勢進行了詳盡的摸底調(diào)查與測繪，根據(jù)灘地行洪安全、設(shè)計目標、保留價值等因素進行綜合評估，并將其劃分為原址保留、場內(nèi)利用、清理遷出三個類型（圖4）。重點保留堤上濱江綠帶長勢良好的大喬木和灘地內(nèi)多年生長穩(wěn)定與洪為友的水杉林。通過評估群落生長狀況和分析主視點與對景點，對影響群落共生、過于密集雜亂、且遮擋山水視線通廊的中下層植物進行疏剪，修剪分枝點過低喬木，改善植物生長環(huán)境，并引自然江景入城。堤頂綠化帶去除原有需修建的造型綠籬，以適應性強、低養(yǎng)護的常綠地被為主（圖5）。補植的喬木主要選擇中等規(guī)格的本土樹種，對硬質(zhì)防洪堤采用植生袋進行綠化。

圖4 綠化更新設(shè)計模式圖（堤內(nèi)濱江綠化帶、堤外灘地）Fig.4 Greening update design mode diagram

圖5 綠化改造效果Fig.5 Greening transformation effect

堤下江灘地植物營造以嘉陵江中段野草豐美的自然灘地景觀為原型進行地域特色的再現(xiàn)，種植以高適應、低維護的禾本科植物為主，搭配菊科混播地被，植物空間允許野草的自由生長，不使用人工草坪。清除影響行洪的雜木，適度將瘋長的蘆葦?shù)貎?yōu)化為地被區(qū)，提高土壤碳匯，減少洪水時的阻礙，利于后期清理。在原有采砂場運用根系多、抗拉強度大、固土能力極強的香根草及其他禾本科植物實現(xiàn)固土和灘地生態(tài)修復（圖6）。

圖6 堤頂濱江綠化帶梳理與堤身綠化效果Fig.6 Renovation of green belt on embankment top and greening effect of embankment body

3.3 道路體系與鋪裝場地

道路體系的優(yōu)化采取“化繁為簡，縱向連通”的策略，將原有幾何化的繁瑣路徑選取主線進行線型優(yōu)化，結(jié)合主要人流點增加城—堤—灘的縱向聯(lián)系，增強整體聯(lián)系與暢通可達性（圖7）；采用耐久的本地石材更換維修破損鋪裝；活動空間的重構(gòu)以“化零為整，設(shè)施更新，高效利用”為策略，堤頂綠化帶依托主要形態(tài)整合原有零碎空間，合理補充功能設(shè)施，形成多處口袋活動空間；精細化的微更新改造有效減少了投資和人工建設(shè)量，并達到了聯(lián)通暢達、提高空間及設(shè)施使用率的目標；原本消極雜亂的橋下空間也被梳理為晴雨兩用的活動空間。

圖7 路徑優(yōu)化模式圖與實施效果Fig.7 Path optimization mode diagram and implement effect

灘地空間的利用以滿足行洪安全為前提，回應居民對灘地可游的強烈需求（圖8）。以“修復為主、適當進入”為基本導向，灘地內(nèi)不增加阻洪建筑構(gòu)筑物、喬灌木，通過設(shè)置簡潔貫通的園路體系形成可淹沒、抗沖擊的親水觀江空間。主材以耐久的花崗巖石材為主，面層采用自然面或人工粗鑿（本土傳統(tǒng)工藝），更好應對四川潮濕的氣候特征和灘地水文特征，減少維護更新，利于清潔。

圖8 水文安全下可游賞的灘地空間Fig.8 Tourist beach space under hydrological safety

3.4 基礎(chǔ)設(shè)施

堤頂濱江綠化帶采用自動噴灌系統(tǒng)減少人工機械澆灌，灘地內(nèi)采用高適應性植物無需人工澆灌養(yǎng)護。采用智能照明控制系統(tǒng)，保障安全、適度照明。

3.5 實施效果評估

本項目完成后，雖還未有碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)的計算和監(jiān)測，但通過多次項目回訪和實地踏勘，可以看到低碳設(shè)計的各項內(nèi)容都得到了較好的落實和良好的實施效果。

在堤外江灘空間中，線型順暢、岸線穩(wěn)固的內(nèi)水系，便于洪水期快速導流灘地內(nèi)洪水，依據(jù)地形布置的簡潔、耐水濕的灘地植被穩(wěn)固了江灘地，有效減少了水土流失，也因此大大降低了維護修復工程量；平整順暢的整體地形、路徑，極大減少了對淹沒時雜物、淤泥的阻攔，堅固平整的江灘步道十分便于清潔，大大減少了以往的清理和綠化修剪工作。在施工過程中基本實現(xiàn)土方平衡，使用本土石材和各類建材，有效減少建造過程中的機械運輸?shù)忍寂欧拧?/p>

堤身的綠化不但美化了景觀效果，更減少了硬質(zhì)堤身對陽光的反射、增強了水保能力，改善了小環(huán)境氣候。堤頂空間中，不再使用整形植物，梳理過于郁閉的空間，極大改善了植物的生長環(huán)境，也大量減少了修剪養(yǎng)護工作量。合理補植規(guī)格適宜的本土喬木樹種，達到盡量減少運輸階段碳排放和較好的初期綠化效果的平衡。順暢的游賞空間和路徑不但為市民提供了舒適優(yōu)美、便于使用的休閑環(huán)境，也為垃圾收運、養(yǎng)護等提供了順暢的路徑，減少了各類養(yǎng)護工作的能耗。自動噴灌系統(tǒng)的使用、合理簡潔的功能性照明和適度的服務設(shè)施設(shè)計，保障了使用需求，也減少了各類過度能耗。

4 結(jié)語

本文分析了濱水空間更新項目的全過程碳排要素、低碳設(shè)計影響要素、低碳設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計方法流程，基于案例項目總結(jié)出堤內(nèi)、堤外兩個空間維度中“豎向、水系、綠化、路徑、材料、建筑、照明、給排水”8項低碳設(shè)計要素及其具體內(nèi)容，初步構(gòu)建了全過程低碳設(shè)計流程方法：基于生產(chǎn)、建造、日常使用和維護、廢棄拆除4個階段，精細化分析項目各階段的低碳設(shè)計影響要素→基于初步方案對各項工程內(nèi)容進行數(shù)量匡算→判斷該項目主要碳排階段及碳排要素→構(gòu)建針對項目的具體低碳設(shè)計技術(shù)措施框架→校對技術(shù)措施，避免過于偏重低碳設(shè)計影響實際景觀效果及使用功能。

通過該流程方法可有效控制和降低項目全生命周期的碳排放，對同類項目的全過程低碳設(shè)計起到積極的示范和啟發(fā)意義。同時，不同區(qū)域、不同類型的項目，其主要碳排階段和低碳設(shè)計要素差異是較為明顯的，比如城市街區(qū)類更新，涉及到的更多是硬質(zhì)景觀和活動設(shè)施的更新建造，在設(shè)計過程中形成的空間、路徑對小環(huán)境微氣候、人的活動產(chǎn)生的碳排都會有較大影響，其低碳設(shè)計的影響要素和方法也有待深入研究。此外，對更新項目完成后該地塊碳排放的定量計算和建成使用后的長期碳排放監(jiān)測、反饋驗證等眾多議題有待未來持續(xù)研究。

注：圖2-b，圖6-b，圖 8由陳建國拍攝；其余圖表均由作者繪制。