西宁植物园海绵城市设计策略：治山为目标的LID三级雨水系统

摘要

西宁市植物园的海绵城市设计策略遵循以人为本、生态优先、因地制宜的原则，并以《西宁市海绵城市建设项目系统性方案详细规划》为依据，采取了源头削减、过程控制、末端治理三层技术措施。源头削减包括坡面整地（水平阶、鱼鳞坑）和植被修复，过程控制利用生态边沟和过路管涵进行传输和净化，末端治理则以冲沟治理（多级缓冲调蓄塘）为主，构建了由上而下的分层拦蓄系统。设施布局根据汇水分区面临的不同问题进行区分，最终目标是实现生态功能完善和景观效果提升。

关键词

西宁植物园；海绵城市设计；设计原则；技术措施；坡面整地；冲沟治理；源头削减；雨水系统

2.1 建设指标

根据《西宁市海绵城市建设项目系统性方案详细规划 (2016—2018)》中“治山”的海绵城市建设方案，植物园建设指标详见表 1。

2.2 设计原则

结合公园的基础条件特点，以问题为导向，在目标的指引下开展海绵城市设计，主要遵循以下原则。

以人为本：公园是服务于市民的，设计需以人的需求为根本出发点，在满足海绵功能的同时实现景观提升，丰富游赏体验。

生态优先：有学者称“海绵即是以景观为载体的水生态基础设施，其对于水源保护与涵养、地下水回补、土壤净化、栖息地修复等重要水生态过程，是最为高效和集约的途径”[2]。

因地制宜：遵循低影响开发的原则，依托山体地势地貌因形就势地进行设计，充分发挥场地优势。

2.3 技术措施

2.3.1 雨水系统技术流程

1)源头削减：通过坡面整地（水平阶和鱼鳞坑）、低势绿地、生态边坡和透水铺装强化对坡面雨水径流的就地拦蓄利用与生态进行回补。

2)过程控制：通过生态边沟、截流沟和过滤管涵对坡面径流进行传输和过滤净化。

3)末端治理：通过冲沟治理，设置多级跌水缓冲塘对雨水径流进行拦蓄和消能。

通过由上而下地层层拦蓄，最终实现坡面林地水土保持和雨水蓄滞、净化的生态功能。雨水系统技术流程如图1所示。

2.3.2 源头削减

1)坡面整地与植被修复：坡面整地借鉴了黄土高原地区多年来行之有效的抗旱造林技术，主要通过水平阶和鱼鳞坑改变坡面微地形，有效地拦蓄地表径流，减少坡面水土流失，提高土壤含水量，从而显著改善植被生长条件[3]。

根据造林经验，当坡面较完整、坡度平缓时，优先采用水平阶；当坡面条件较差时可采用鱼鳞坑[4]。而且，水平阶整地在涵养水源的同时，其竖向的层次感结合不同的地形地貌及植被所表现出的景观形态也为游客带来了多样的场所体验[5]。

植被修复主要是采取近自然植物群落建设，合理配置乔、灌、草，优选乡土植物，保持生物多样性，使植被具有良好的水平和垂直结构层，形成稳定的生物群落结构。在保护现状植被的同时，需要打破原有的由杨树、油松构成的单一造林模式，增加小乔木与色叶木，如山杏、丁香等，林下种植适生草本花卉，如波斯菊、二月兰等，加强灌、草等地被植物的应用，形成层次丰富的林相，增强水土保持能力。植物园同时强化植物景观主题，结合地形打造疏林草地、密林、沟谷和台地植物景观。

2)生态边坡：缓坡处增种深根系抗滑坡植物，陡坡处采用挡墙护坡，以减缓水势，防止冲刷。

3)低势绿地：现状建筑周边和山体坡脚处的平缓地带，绿地标高略低于周边园路，形成低势绿地，可对建筑屋面及周边园路雨水进行消纳。

4)透水铺装：停车场采用植草砖，园路采用透水砖，减少雨水径流。考虑到湿陷性黄土不应采用渗透型海绵设施，车行道均采用传统水泥或沥青路面。

2.3.3 过程控制

1)生态边沟：在缓坡登山道一侧设置生态边沟，截流并转输上部山体坡面径流。

2)过路管涵：根据地形坡度在生态边沟低点处设置过路管涵排水至下部山体坡面，进一步截流和调蓄。

3)截流沟：局部硬质广场和陡坡登山道设置截流沟收集雨水排至下部山体坡面进行截流和调蓄。

2.3.4 末端治理

1)冲沟治理：在冲沟发育地带以修筑多级缓冲调蓄塘的工程措施为重点，并结合在沟头与沟坡处种植灌草的植物措施，构建雨水多级净化与调蓄空间，达到减缓流速、防止冲刷、跌水消能的目的。石笼可利用废旧石材作为内部填充材料，经济环保且具有一定的渗透过滤作用，石缝积累一定量的土壤杂质后可自然生长植物，生态和景观效果俱佳。

调蓄塘需采用防渗措施，防止雨水渗透造成地质灾害。旱季可利用植被和地形打造沟谷植物景观，雨季又可灵活应对雨水径流，实现海绵功能与景观提升的完美结合。同时，结合景观游览设计，适当修建架空栈道，使游客行走山林之间，感受自然之美，同时也能够更好地参与和体验海绵城市建设。冲沟治理平面如图2所示。

2)截洪沟：山脚处设置截洪沟，对建筑和人员安全进行保护。截洪沟水流量大，泥沙含量高，综合结构安全和成本控制因素，以M10浆砌块石砌筑沟体， 10cm厚碎石垫层为基础。截洪沟平面布置如图3所示。

3)雨水管：超标雨水经雨水管排至解放渠。

2.3.5 海绵设施布局

此次植物园海绵化改造范围共划分 6个汇水分区，各分区以问题为导向进行海绵设施的设置。

F1、F2、F3、F4、F5汇水分区主要面临水土流失问题，海绵设施以自然冲沟修复、生态边沟构建、坡面林地整理、山林边坡加固为主，减缓过水速度，防止水土流失。

F6汇水分区为人流量相对较大、景观较为精致的参观游览区，主要面临现状植物养护需水量大、生长受限的问题。此汇水区域内海绵设施以低势绿地、透水铺装、生态停车场为主，增加场地的下渗能力，涵养土壤，利于植物生长。园区海绵设施布局如图4所示。