-
2014.3 South Architecture /
南方建筑
/The Frontiers of
Landscape Architecture
Research
风景园林研究前沿
基于
“
海绵城市
”
理念的下沉式绿地
*
优化设计
Optimization Design of Sunken Greenbelt
Based on the Concept of
“Sponge
City”
苏义敬
王
1
摘要
我国
许多城市洪涝灾害频发与水资源短缺的矛盾不断加深
，
融合
“
海绵城市
”
与国
内外最新的雨洪管理理念建
设下沉
式绿地
，
实现防治内涝、水资源利用、景观美化的多重效益。基
于北京《雨水控制与利用工程设计规范》
，
通
< br>
过水量平衡法计算下沉式绿地的设计参数。在壤质砂
土地区
，
绿地下沉率为
50%
，
年径流总量控制率
85%
的条件下
，
绿地率为
20%
、
30%
、
40%
时
，
合理的下沉式绿地设计
深度分别为
200
、
120
、
75mm
。最后介绍
了下沉式绿地的竖
向设计、景观美化、植物淹水时间的优化设计方法。
关键词
城市绿地
；
绿色基础设施
；
雨洪管理
；
海绵城市
；
下沉式绿地
；
优
化设计
ABSTRACT
In
many
Chinese
cities,
the
conflict
of
frequent
flooding
and
water
shortage
got
deeper,
it
is
necessary
to
integrate
the
latest
concept
of
ecological
stormwater
management
and
“sponge
city”
into
the
construction
of
sunken
green
space
landscape,
so
as
to
realize
multiple
benefits
including
the
flooding
control,
water
resource
utilization
and
landscaping.
Based
on
Beijing
“Code
for
design
of
stormwater
management
and
harvest engineering”, through water
balance method, the design parameters of
sunken greenbelt is determined. In
the loamy sand area, sink rate of green
space is 50%, under the condition of the control
rate of total annual runoff
more
than
85%,
when
the
ratio
of
green
space
for
20%,
30%,
and
40%,
the
proper
sinking
depth
of
sunken
greenbelt are 200mm,
120mm, and 75mm, respectively. Finally, the
article briefly introduces the optimum design of
grading, landscaping, and plant
waterlogging time.
KEY
WORDS
Urban green space;
green infrastructure; stormwater management;
sponge city; sunken
greenbelt;
optimal design
*
北京市教委环境科学及环境工程教学专项
< br>，
项目编号
：
PXM2013-
014210-000157
；
国家自然科学基金青年科学基<
/p>
金项目
：<
/p>
城市绿地景观格局对雨洪过程和雨水系统效果的影响及优化调控研究
，
项目编号
：
51208020
。
+
中图分类号
S731.2
；
TU985.12
3
文献标识码
A
DOL
1
0.3969/.1000-0232.2014.03.039
文章编号
1000-0232(2014)03-0039-05
<
/p>
1
2
3
4
1&2&3&4
作者简介
硕士研究生
；
讲师
&
<
/p>
通讯作者
；
电子邮箱
：
ezhu0309@
；
教授
；
本科生
；
城市雨水
系统与水环境省部共建教育部重点实验室、北京建筑节能减排关键技术协同创新中心、北京建筑大学环能学院环境
科
5
学与
工程系
（
北京
，
100044
）；
中国
·
城市建设研究院
，
工程
师
（
北京
，
1
00120
）
39
风景园林研究前沿
The
Frontiers of Landscape Architecture
Research
/
南方建筑
/ South
Architecture 2014.3
1
引言
控制与利用工程设计规范》
（
DB11/685-2013
，
以下简
称
北京雨水控制
利用规范
），
指出新建或改建城市道路
绿化
隔离带可结合用地条件和绿化方案设置下沉式绿地
，
并规
定了下沉式绿
地的规模、竖向设计参数及与周边路
面的
衔接方式。
城市内涝防治以及雨洪控制利用无疑成为当前城市
面临的的热点问题
，
依赖大规模基础设施和管网建设的
传统雨水排放思路已经无法满足现代城市雨水管理的要
求
，
国内外许多城市开始实践新型雨洪管理的
理念
，
将
雨洪蓄
渗工程技术与城市绿地景观相结合设计
，
构建以
自然积存、自然渗透、自然净化为目标的
“
海绵城市
”
。
《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》
（
国发〔
2013
〕
36
号
）
中明确指出
，
建设下沉式绿地及城市湿地
公园
，
提升城市绿地汇聚雨水、蓄洪排涝、补充地下水、
净化生态等功能。可见在新型城镇化建设中
，
下沉式绿
地对提升城市绿地的水文调蓄功能具有重要意义。
下沉式绿地
（
Sunken
Greenbelt
）
有狭义和广义之
本文以北京雨水控制利用规范为例
，
分
析计算区域
内
下沉式绿地对场地整体
的年径流总量削减效果
，
并提
出下
沉式绿地的优化设计参数。介绍下沉式绿地在竖向
设
计、景观效果美化
，
以及植物淹水时间的优化设计方法
，
以期为下沉式绿地的推广应用、规范修编提供借鉴。
2
下沉式绿地设计参数确定
北京雨水控制利用规范明确指出
，
新建或改建城
市
道路绿化隔离带可结合用地条件和绿化方案设置下沉式
绿地
；
凡涉及绿地率指标要求的建设工程
，
绿地中至少
有
50%
为用于滞留雨水的下沉式绿地
；
下沉式
绿地应低
于
周围铺砌地面或道路
，
下沉深度宜为
50~100mm
，
且
分
，
狭义的下沉式绿地又称为低势绿地、下凹式绿地
，
其典型结构为绿地高程低于周围硬化地面高程
5~25cm
左右
，
雨水溢流口设在绿地中或绿地和硬化地面交界处
，
雨水口高程高于绿地高程且低于硬化地面高程
；
广义
的下
沉式绿地除了狭义的下沉式绿地之外
，
还包括洼地、
雨水花园、雨水塘、雨水湿地、多功能调蓄等生态雨水
设施
。本文的研究对象是狭义的下沉
式绿地
，
主要原
因是其作为一种形式最简单的雨水蓄渗设施
，
应用范围
较广
，
可以在道
路、广场、停车场等周围设置。
下沉式绿地可汇集周围硬化地
表产生的降雨径流
，
[2]
[1]
不大于
200mm
。
而实际工程项目中
，
不同场地的绿地率、土壤渗透
条件、雨洪控制目标等方面存在一定差异性
，<
/p>
因此下沉
式绿地的设计参数不能照搬规
范中的统一标准
，
应基于
场地条件合理确定。例如笔者所参与的浙江嘉兴某居住
区项目中
，
土壤渗透性较差
< br>，
并且绿地下方均为地下车
库
顶板
，
雨水没有下渗的条件
，
下沉式绿地设计规模偏
大不
仅会会增加施工难度和成本
，
还
很难达到较好的雨
洪控
制效果。本文
对北京地区下沉式绿地的设计参数进
行了
细化研究。
利用植被、土壤、微生物的作用
，
截留和净化小流量雨
水径流
，
超过绿
地蓄渗容量的雨水经雨水口排入雨水管
网
。下沉式绿地不仅可以起到削减径流量、减轻城市
洪涝灾害的作用
，
而且下渗的雨水可以起到增加土
壤水
[3]
分含量以减少绿地浇灌用水量
，
以及补充地下水资源量
的作用。同时
，
径流携带的氮、磷等污染物可以转变为
植被所需的营养物质
，
促进植物的生长。
目前下沉式绿地的研究主要集中在雨水净化与利
[4-6]
2.1
下沉式绿地水量平衡分析
降雨过程中
，
下沉式绿地内同时存在汇流、下渗、
[3]
蓄集、蒸发和溢流过程
。忽略计算时段内的蒸发量
，
且进入下沉式绿地的雨水无溢流排放的情况下
，
则存在
以下平衡关系
：
W
=
S
+
△
U
（
1
）
式中
：
W
—
计算时段内下沉式绿地总入流量
，
即雨水
3
3
用方面
，
例如程江等学者
4
就下沉式绿地对雨水径
流污染物的削
减效应进行了研究
，
结果表明下沉式绿
地对
COD
、
NH
-N
和
TP
的平均削减率范围分别为
52.2%
~41.3%
，
49.0%~44.1%
和
47.4%~39.0%
；
余绍
武等
[3,7-10]
设计控制容积
m
；
S
—
计算时段内下沉式绿地雨水下渗量
，
m
；
U
—
计算时段内下沉式绿地的蓄水量差值
，
m
。
下
沉式绿地的雨水设计控制容积根据式
（
2
）
计算
W
=
0.001h
(
Ψ
F
n
+
F
g
)
（
2
）
式中
：
Ψ
—
服务面积综合径流系数
（
表
1
）；
<
/p>
h
—
设计降雨量
，
mm
；
F
n
—
下沉式绿地服务面积
，
m
；
F
g
—
下沉
式绿地面积
，
m
。
2
2
[11]
< br>3
对下沉式绿地的雨水蓄渗效益及其影响因素
进
行分析
，
绿地下沉深度、绿地面积比例、土壤稳定入
渗
系数、设计暴雨重现期是影响其雨水蓄渗效益的主要
因
素。
：
40
国家或地方标准为下沉式绿地的设计应用提供
了依
据
，
如《建筑与小区雨水
利用工程技术规范》
（
GB5040
0-2006
）
提出小区下沉式绿地与周围路面的
高程差
，
以及有保证雨水
进入绿地的措施
；
北京《雨水
图
1
K=1×
10
m/s
时
下
沉
式
绿
地控制降雨量
-6
图
2
K=1×
10
m/s
时
下
沉
式
绿
地控制降雨量
-7
图
3
K=1×
10
m/s
时
下
沉
式
绿
地控制降雨量
-5
2014.3 South
Architecture /
南方建筑
/The
Frontiers of Landscape Architecture
Research
风景园林研究前沿
表
1
土地用
地类型对应的径流系数
（
雨量径流系数
）
用地类型
绿地
透水铺装路面
混凝土或沥青路面
屋面
径流系数
0.15
0.45
0.9
0.9
表
2
年径流总量控制率对应的设计降雨量
年径流总量控制
55
60
70
75
80
85
90
96
率
（
%
）
设计降雨量
（
mm
）
11.5
13.7
19.0
22.5
26.7
32.5
40.8
65
2
1
15mm
；
当年径流总量控制率目标为
85%
时
，
设计
降雨量为
32.5mm/h
，
绿地率
f=10%
< br>、
20%
、
30%
、
40%
、
50%
所需的下沉式绿地深度分别约为
450mm
、
200mm
、
120mm
、
75mm
、
50mm
。
3
下沉式绿地雨水下渗量计算公式为
：
S
=60
kJF
g
T
（
3
）
式中
：
k
—
土壤稳定入渗速率
，
m/s
< br>；
J
—
水力坡度
，
垂直下渗时取值为
1
；
T
—
蓄渗计算时间
，
取北京降雨历时的经验值
60min
。
下沉式绿地蓄水量
U
计算公式为
：
U
=0.001
HF
g
式中
：
H
—
下沉式绿地深度
，
mm
；<
/p>
当土壤稳定入渗系数、下沉式绿地面积、下沉式绿
地深度等条件一定时
，
由式
（
1~4
）
可以估算出下沉式绿
地控制的设计降雨量
，
< br>查表
2
可以确定设计降雨量对应
从图
2
<
/p>
可知
，
对于土质为砂质壤土、壤土的地区
，
土壤稳定入渗系数
K
取值
<
/p>
1×
10
m/s
，
当年径流总量
控制率目标为
70%
时
，
设计降雨量为
19mm/h
，
绿地
率
f=10%
、
20%
、
30%
< br>、
40%
、
50%
所需的下沉式绿
地深度分别约为
280mm
、
130mm
、
85m
m
、
60mm
、
50mm
；
当年径流总量控制率目
标为
85%
时
，
设计
降雨量为
32.5mm/h
，
绿地率
f=10%
< br>、
20%
、
30%
、
40%
、
50%
所需的下沉式绿地深度分别约为
475mm
、
230mm
、
150mm
、
110m
m
、
85mm
。
-6
的年径流总量控制率。
2.2
下沉式绿地设计参数选择
从图
3
<
/p>
可知
，
对于土质主要是壤质黏土、砂质黏
土、黏
为定量描述下沉式绿地的控制
雨水量
，
以
10
m
计
土的地区
，
土壤稳定入渗系数
K
取值
1×
10
m/s
，
当年径流
总量控制率目标为
70%<
/p>
时
，
设计降雨量为
19mm/h
，
绿地
算区域为例
，
绿地率
f
取值分别为
10%
< br>、
20%
、
30%
、
率
< br>f=10%
、
20%
、
30%
、
40%
、
50%
所需的下沉式绿地深度分别
约为
280mm
、
135mm
、
90mm
、
65mm
、
50mm
；
当年径流总
4
2
-7
40%
、
50%
，
绿地下沉率
50%
，
铺装面积与其它硬化面
积的比例为
1:1
，
透水铺装率
70%
。选择砂质土、砂质壤
土、
砂质黏土三类典型土壤
，<
/p>
设其土壤稳定入渗系数
K
分别
量控制率目标为
85%
时
，
设计降雨量为
32.5mm/h
，
绿地率
< br>
为
1×
10
m/s
、
1×
10
m/s
、
1×
10
m/s
，
估算下沉式
f=10%
、
20%
、
30%
、
< br>40%
、
50%
所需的下沉式绿地深度分别
绿地在不同下沉深度、绿地率条件下能够全部控制的降
雨量
（
图
1~3
）
。
约为
480mm
、
230mm
、
150mm
、
110mm
、
85mm
。
当土壤稳定入渗系数较小时
，<
/p>
下沉式绿地深度超过临
-5
-6
-7
从图
1
可知
，<
/p>
对于土质主要为砂质土、壤质砂土的
界
值
，
将会造成植物长期淹水的情况
，<
/p>
甚至有可能危害
地区
< br>，
土壤稳定入渗系数
K
取值
<
/p>
1×
10
m/s
，
当年径流
植物的正常生长。例如土
壤稳定入渗速率
K=1×
10
m/s<
/p>
时
，
设
总量控制率目标为
70%
时
，
设计降雨量为
19mm/h
，
绿地
计淹水时间最大值
48h
，
则临界下沉深度约为
170mm
，
率
f=10%
、
20%
、
30%
< br>、
40%
、
50%
所需的下沉式绿
地深度分别约为
250mm
、
100mm
、
50m
m
、
30mm
、
宜选择
150mm
。表
3
列举出了不同场地条件下的下沉式
绿地优化设计参数。
-5
-6