景觀生態(tài)

今天這篇文章，是漢藝最新推出的一個系列，就像美劇一樣，由N集劇目組成了一季的精彩放映。這個系列會從景觀入手，每一季都將為大家系統(tǒng)化補充一些景觀設計中非常重要的基礎概念。

那些一提景觀就經常聽到的“雨水花園”、“海綿城市”等看似高深的名詞，背后往往是常見但容易被我們忽略的細節(jié)和技法，所以這一系列將向大家重點介紹景觀中常見又簡便易懂的技術。

一方面可以幫助大家快速補充必要的景觀基礎知識，另一方面為下一階段各位沖刺景觀高階設計做準備。

這個連載系列就像看小說，全程看完的同學，你們會有更大可能做出更精致的作品集，而更精致的作品集會幫你申請到比預想中更好的學校。

簡單說，景觀是基于對土地的研究，建立在規(guī)劃／建筑／生態(tài)學等的理論基礎之上，去協(xié)調自然環(huán)境與人居環(huán)境的學科。

而景觀生態(tài)學作為景觀學最重要的基本理論之一，宏觀來看為我們提供了大格局的規(guī)劃原則，從細微處講，又是我們進行細節(jié)開發(fā)的技術依據。所以，該系列的文章將分成兩個主要方向——自然生態(tài)景觀技術&人文生態(tài)景觀技術。

自然生態(tài)技術將分成7個類別，主要針對常見的生態(tài)問題講解相對應的解決策略，包括雨洪管理，熱島效應，垃圾處理，污染治理，人工河道與水庫，工業(yè)遺址再利用，及其他領域的交叉與應用。

人文生態(tài)技術中將提到古村落的修復與保護，歷史遺跡的再利用，生態(tài)旅游的經營手段等3個主要話題。

第一季，我們將從自然生態(tài)方向入手，為大家解讀其中非常重要的一環(huán)——雨洪管理措施。

01

- 雨洪管理的“昨天”與“今天” -

“水”作為人類懶以生存的基本元素，從公元前6世紀的古羅馬大型水運輸通道，到古巴比倫空中花園的精妙供水系統(tǒng)，人們一直嘗試著通過不同的手法干預自然，開渠引水，克服艱苦的自然環(huán)境，也創(chuàng)造了許多令人驚嘆的景觀。

▲ 圖1：古羅馬水道

但隨著到現在城市化進程的快速發(fā)展，大面積的硬質鋪裝代替了荒原與野草，筆直的城市漕運河道代替了蜿蜒的自然河流，隨之而來的是暴雨侵襲／城市內澇／地下水緊缺／水源污染／供水補給不足等問題的出現。

針對城市中的雨水問題，其實早在3000BC（Burian & Edwards, 2002） 開始，就已經引起了大量規(guī)劃師／景觀設計師／建筑設計師們的關注，并通過不斷的調研與實驗，提出了應對不同雨洪問題的管理措施。

可是如今一提到雨洪問題，大多數同學都覺得雨水花園就是等同于雨洪管理措施，是解決城市內澇現象的唯一方式，而忽略了解決雨洪問題其實完全可以用更多元的手段。

▲ 圖2：雨水花園設計

其實，雨水花園只是雨洪管理的其中一種手段，除此之外還有生態(tài)植草溝（grass swale／bio swale），蓄滯池（detention basin/retention basin），人工濕地（wetland），濾層排水（filter drains）等生態(tài)技術，它們都可以滿足緩解瞬時暴雨、凈化地表徑流水質、為動物提供生態(tài)棲息地的需求。

這些生物技術共同構成了（城市）雨洪管理體系，從源頭／運輸／排滯／終點等階段分別進行處理，并進行循環(huán)再利用，以達到合理利用水資源的目的。

▲ 圖3：多種雨洪問題處理手法

各國家針對雨洪安全分別提出了相應的術語和設計規(guī)范，曾經的很多名詞和政策都對當今的雨洪管理措施產生了巨大的影響。

美國首先提出了最優(yōu)管理措施BMP（Best Management Practice），并在1999年提出了低影響開發(fā)模式LID（Low Impact Development ）——這也是海綿城市的另一個名字。

▲ 圖4：波特蘭會議中心雨水花園

1996年，美國首先在波特蘭嘗試了大尺度的生態(tài)草溝系統(tǒng)設計，在城市雨水排入Willamette河之前利用植草溝減少了50%的徑流污染。

波特蘭作為較早應用雨水管理系統(tǒng)的城市，從1990s開始大量的公路和社區(qū)中都設置了完整的生態(tài)排水體系[1]，草溝作為BGI（Blue-Green Infrastructure）的較小構成單元，通過對雨水的初步收集和過濾，以減緩城市中大面積硬質鋪裝所造成的雨水排放壓力。

▲ 圖5：Green Infrastructure Scenarios，2014 ASLA

英國在1997由JimConlin在BMP系統(tǒng)基礎上提出了針對暴雨管理（stormwater management）的SUDS系統(tǒng)，并從2003年開始，在蘇格蘭大部分新建設的城市開發(fā)項目中強制實施。

▲ 圖6：SUDS System Includes Waterfall in London

02

- 高效雨洪問題處理設施—生態(tài)植草溝 -

生態(tài)植草溝（又叫植被淺溝/生物溝，以下簡稱植草溝），是指種植植被的景觀性地表溝渠排水系統(tǒng)，主要用于雨水前期處理、雨水運輸，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溝渠排水系統(tǒng)[2]。

相較于排水體積一定的傳統(tǒng)排水模式，植草溝能夠通過植被的滯留／過濾／吸附功能，減緩徑流流速，去除徑流中的污染物，利用彈性的排蓄空間降低雨水對城市排水造成的壓力和污染。

生態(tài)草溝的概念經常被誤解成雨水花園，生態(tài)草溝是由草坡或者自然的坡度引流雨水并加以過濾。簡單來說，生態(tài)植草溝更加針對于雨洪處理的收集與運輸階段，它可以是雨水花園的輸入與輸出通道。其設計既要滿足生態(tài)排水的技術要求，又要滿足公眾審美的美學標準。

▲ 圖7：Bioswale Design along Urban Street

植草溝可以按照地表徑流流入的方式，進一步劃分為3種類型：標準傳輸型植草溝，干植草溝，和濕植草溝[3]。

植草溝的主要作用是去除地表徑流中的污染物，在華盛頓長度為60m的植草溝實驗中，對于SS去除率可達60%，碳氫化合物去除率可達75%，金屬污染物去除率可達67%，也就是說，大部分污染物可在60-75m的距離中去除[4]。

此外，植草溝又經常被設置在大面積的硬質鋪裝邊，如高速公路、步行道路和停車場等，用以快速疏散聚集的雨水。

在Shandas(2015)的研究中還指出[5]，擁有生態(tài)草溝的社區(qū)居民對于環(huán)境的滿意度更高，社區(qū)變得更適宜步行，也能夠通過社區(qū)性的維護活動拉近鄰里距離，促進社區(qū)認同感的營造。

03

- 植草溝的常見結構與設計要領 -

植草溝能高效緩解雨洪排蓄，又能處理徑流污染，同時它的結構簡單，占地面積小，容易維護，所以植草溝是可以大量在城市景觀設計中被復制的生態(tài)技術。

植草溝的設計原則，首先要滿足排水的需求，其次是其觀賞價值，在植草溝的設計中尤其要注意以下幾點：

（1）斷面缺口

為了避免路面積水，植草溝通過斷面的缺口設計將雨水快速導入其中，常見的做法是將其直接與街道景觀結合，作為分割機動車與步行道路之間的綠化帶，同時利用植物對機動車路面的污染（油污、顆粒物等）進行過濾和沉淀。

▲ 圖8：Street Bioswales，SanFrancisco

▲ 圖9：NE Siskiyou Green Street, Portland, Oregon, 2007 Asla Professional Award

NE Siskiyou Green Street（圖9）作為波特蘭比較著名的綠色街道，曾在2007年獲得了ASLA專業(yè)組的通用設計獎。該設計將原有街道的社區(qū)停車空間改建為生態(tài)草溝，創(chuàng)造了利于步行的步道體系，同時緩解了該地區(qū)經年的暴雨積水問題。

（2）彈性的儲水空間

相較于人工溝渠式的草溝，自然草溝能夠提供更大的彈性空間，草坡的滲透率更有利于雨水的快速下滲和導流，草坡面積越大越能更好地凈化水體。

但要注意一點，在植草溝設計中需要結合場地本身的空間限制條件選擇適合的做法，以便達產生最大生態(tài)效益。比如，利用缺口形成的人工草溝更加節(jié)省空間，同時植物種類更豐富，能夠提供多樣化的棲息空間。

▲ 圖10：Pathcrosses a bioswale in Portland, OR

▲ 圖11：NaturalGrass Swale

（3）系統(tǒng)性排水網絡

植草溝的設計往往不是單獨存在的，而是依存于完整的排水體系。由于植草溝的儲水能力有限，所以收集的雨水需要快速地排入儲存能力更強的雨水管理設施，如蓄水池，雨水花園等。

因此在設計中，除了需要考慮每一段草溝之間的鏈接以外，還需要完善植草溝與其他雨洪設施之間的配合。

▲ 圖12：Bioswale in Glashaus Residential Development, Emeryville

▲ 圖13：Parking，Castro Valley Library, San Leandro

圖12是一種連接植草溝之間的簡單方法，圖13是將草溝的水快速轉移到地下排水管道的做法。除此之外，也可以將水轉移至retention basin和detention basin中，如14.

▲ 圖14：Hassett Park Stormwater Design，Campbell Section 5,ACT, Australia

（4）季節(jié)性景觀

雨洪管理的措施都會涉及到季節(jié)性的設計問題，當有暴雨產生的時候，我們需要考慮植物是否適應有水的環(huán)境，水流是否會形成具有觀賞價值的景觀等。

同時也需要考慮，在旱季的時候，沒有了水元素，草溝只是作為一般性的景觀元素存在時，是否也具有欣賞性。

▲ 圖15：Hassett Park Stormwater Design，Campbell Section 5, ACT, Australia

▲ 圖16：Southport Broadwater Parklands, AECOM

▲圖17：Bioswale, Bullitt Center , 15th Avenue

（5）關于植物種類的選擇

植物在植草溝的設計中扮演著重要的角色，其種類的選擇能夠直接影響植草溝的生態(tài)效益：

1. 植物根莖能夠減緩水流的速度，使徑流中的固體顆粒逐漸沉淀。

2. 通過植物根系與土壤的作用，吸收徑流中的營養(yǎng)物質（氮磷鉀和部分金屬元素），并為微生物提供了良好的棲息場所，加強污染元素的吸收與沉淀。

3. 多樣性的植物組合，能夠為城市中的動物提供小型的棲息地。

4. 結合周邊環(huán)境，提供美學價值。

04

- 總結與啟發(fā)-

綜上所述，植草溝作為雨洪管理措施中較小的構成單元，經常在生活中被大家忽略。但植草溝具有較強的凈化能力和疏導能力。

同時，植草溝具有占地小，好維護等優(yōu)勢，也讓其越來越多地出現在社區(qū)街道，停車場等場所。幫助形成綠色街道（Green Street）體系和綠色基礎設施（Green Infrastructure）等緩解城市雨洪壓力的生態(tài)措施。

同學們在景觀設計項目中，如遇到城市雨洪問題，可以思考和利用今天講到的植草溝設計，更好地形成系統(tǒng)性的雨洪管理模式；在大尺度的場地設計中，也可以應用植草溝設計，作為具有生態(tài)效益的技術節(jié)點和結構表達。

下篇劇情預告

下集劇情依舊針對雨洪問題管理系統(tǒng)，主角將是蓄滯池，與植草溝偏重雨水運輸和污染過濾不同，蓄滯池將提供長期和短暫性的儲存雨水功能，請大家保持期待，并體驗逐漸成為景觀設計高手的過程。

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Reference:

[1] D'Arcy, B., & Frost, A. 2001. The role of best management practices inalleviating water quality problems associated with diffuse pollution. Science of the Total Environment, 265(1-3),359.

[2] Yousef Y A. Wanielista M P. Harper H H., 1985, Removal of Highway Contaminants by RoadsideSwales, Trand Resrecord1017, TRB, Washington DC.

[3] Thomas N D. Andrew J R, 2002, Municipal Stormwater Management, Washington DC.

[4] 王健, 尹煒, 葉閩, 等. 植草溝技術在面源污染控制中的研究進展[J]. 環(huán)境科學與技術, 2011, 34(5): 90-94.

[5] Shandas, V. 2015. Neighborhood change and the role of environmental stewardship: a casestudy of green infrastructure for stormwater in the city ofPortland, Oregon, USA. Ecology & Society.

[6] Burian, S. J., & Edwards, F. G. 2002. Historical perspectives of urban drainage. American Society ofCivil Engineers, 91(2002), 3-16.