景观生态

今天这篇文章，是汉艺最新推出的一个系列，就像美剧一样，由N集剧目组成了一季的精彩放映。这个系列会从景观入手，每一季都将为大家系统化补充一些景观设计中非常重要的基础概念。

那些一提景观就经常听到的“雨水花园”、“海绵城市”等看似高深的名词，背后往往是常见但容易被我们忽略的细节和技法，所以这一系列将向大家重点介绍景观中常见又简便易懂的技术。

一方面可以帮助大家快速补充必要的景观基础知识，另一方面为下一阶段各位冲刺景观高阶设计做准备。

这个连载系列就像看小说，全程看完的同学，你们会有更大可能做出更精致的作品集，而更精致的作品集会帮你申请到比预想中更好的学校。

简单说，景观是基于对土地的研究，建立在规划／建筑／生态学等的理论基础之上，去协调自然环境与人居环境的学科。

而景观生态学作为景观学最重要的基本理论之一，宏观来看为我们提供了大格局的规划原则，从细微处讲，又是我们进行细节开发的技术依据。所以，该系列的文章将分成两个主要方向——自然生态景观技术&人文生态景观技术。

自然生态技术将分成7个类别，主要针对常见的生态问题讲解相对应的解决策略，包括雨洪管理，热岛效应，垃圾处理，污染治理，人工河道与水库，工业遗址再利用，及其他领域的交叉与应用。

人文生态技术中将提到古村落的修复与保护，历史遗迹的再利用，生态旅游的经营手段等3个主要话题。

第一季，我们将从自然生态方向入手，为大家解读其中非常重要的一环——雨洪管理措施。

01

- 雨洪管理的“昨天”与“今天” -

“水”作为人类懒以生存的基本元素，从公元前6世纪的古罗马大型水运输通道，到古巴比伦空中花园的精妙供水系统，人们一直尝试着通过不同的手法干预自然，开渠引水，克服艰苦的自然环境，也创造了许多令人惊叹的景观。

▲ 图1：古罗马水道

但随着到现在城市化进程的快速发展，大面积的硬质铺装代替了荒原与野草，笔直的城市漕运河道代替了蜿蜒的自然河流，随之而来的是暴雨侵袭／城市内涝／地下水紧缺／水源污染／供水补给不足等问题的出现。

针对城市中的雨水问题，其实早在3000BC（Burian & Edwards, 2002） 开始，就已经引起了大量规划师／景观设计师／建筑设计师们的关注，并通过不断的调研与实验，提出了应对不同雨洪问题的管理措施。

可是如今一提到雨洪问题，大多数同学都觉得雨水花园就是等同于雨洪管理措施，是解决城市内涝现象的唯一方式，而忽略了解决雨洪问题其实完全可以用更多元的手段。

▲ 图2：雨水花园设计

其实，雨水花园只是雨洪管理的其中一种手段，除此之外还有生态植草沟（grass swale／bio swale），蓄滞池（detention basin/retention basin），人工湿地（wetland），滤层排水（filter drains）等生态技术，它们都可以满足缓解瞬时暴雨、净化地表径流水质、为动物提供生态栖息地的需求。

这些生物技术共同构成了（城市）雨洪管理体系，从源头／运输／排滞／终点等阶段分别进行处理，并进行循环再利用，以达到合理利用水资源的目的。

▲ 图3：多种雨洪问题处理手法

各国家针对雨洪安全分别提出了相应的术语和设计规范，曾经的很多名词和政策都对当今的雨洪管理措施产生了巨大的影响。

美国首先提出了最优管理措施BMP（Best Management Practice），并在1999年提出了低影响开发模式LID（Low Impact Development ）——这也是海绵城市的另一个名字。

▲ 图4：波特兰会议中心雨水花园

1996年，美国首先在波特兰尝试了大尺度的生态草沟系统设计，在城市雨水排入Willamette河之前利用植草沟减少了50%的径流污染。

波特兰作为较早应用雨水管理系统的城市，从1990s开始大量的公路和社区中都设置了完整的生态排水体系[1]，草沟作为BGI（Blue-Green Infrastructure）的较小构成单元，通过对雨水的初步收集和过滤，以减缓城市中大面积硬质铺装所造成的雨水排放压力。

▲ 图5：Green Infrastructure Scenarios，2014 ASLA

英国在1997由JimConlin在BMP系统基础上提出了针对暴雨管理（stormwater management）的SUDS系统，并从2003年开始，在苏格兰大部分新建设的城市开发项目中强制实施。

▲ 图6：SUDS System Includes Waterfall in London

02

- 高效雨洪问题处理设施—生态植草沟 -

生态植草沟（又叫植被浅沟/生物沟，以下简称植草沟），是指种植植被的景观性地表沟渠排水系统，主要用于雨水前期处理、雨水运输，用以代替传统的沟渠排水系统[2]。

相较于排水体积一定的传统排水模式，植草沟能够通过植被的滞留／过滤／吸附功能，减缓径流流速，去除径流中的污染物，利用弹性的排蓄空间降低雨水对城市排水造成的压力和污染。

生态草沟的概念经常被误解成雨水花园，生态草沟是由草坡或者自然的坡度引流雨水并加以过滤。简单来说，生态植草沟更加针对于雨洪处理的收集与运输阶段，它可以是雨水花园的输入与输出通道。其设计既要满足生态排水的技术要求，又要满足公众审美的美学标准。

▲ 图7：Bioswale Design along Urban Street

植草沟可以按照地表径流流入的方式，进一步划分为3种类型：标准传输型植草沟，干植草沟，和湿植草沟[3]。

植草沟的主要作用是去除地表径流中的污染物，在华盛顿长度为60m的植草沟实验中，对于SS去除率可达60%，碳氢化合物去除率可达75%，金属污染物去除率可达67%，也就是说，大部分污染物可在60-75m的距离中去除[4]。

此外，植草沟又经常被设置在大面积的硬质铺装边，如高速公路、步行道路和停车场等，用以快速疏散聚集的雨水。

在Shandas(2015)的研究中还指出[5]，拥有生态草沟的社区居民对于环境的满意度更高，社区变得更适宜步行，也能够通过社区性的维护活动拉近邻里距离，促进社区认同感的营造。

03

- 植草沟的常见结构与设计要领 -

植草沟能高效缓解雨洪排蓄，又能处理径流污染，同时它的结构简单，占地面积小，容易维护，所以植草沟是可以大量在城市景观设计中被复制的生态技术。

植草沟的设计原则，首先要满足排水的需求，其次是其观赏价值，在植草沟的设计中尤其要注意以下几点：

（1）断面缺口

为了避免路面积水，植草沟通过断面的缺口设计将雨水快速导入其中，常见的做法是将其直接与街道景观结合，作为分割机动车与步行道路之间的绿化带，同时利用植物对机动车路面的污染（油污、颗粒物等）进行过滤和沉淀。

▲ 图8：Street Bioswales，SanFrancisco

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

NE Siskiyou Green Street（图9）作为波特兰比较著名的绿色街道，曾在2007年获得了ASLA专业组的通用设计奖。该设计将原有街道的社区停车空间改建为生态草沟，创造了利于步行的步道体系，同时缓解了该地区经年的暴雨积水问题。

（2）弹性的储水空间

相较于人工沟渠式的草沟，自然草沟能够提供更大的弹性空间，草坡的渗透率更有利于雨水的快速下渗和导流，草坡面积越大越能更好地净化水体。

但要注意一点，在植草沟设计中需要结合场地本身的空间限制条件选择适合的做法，以便达产生最大生态效益。比如，利用缺口形成的人工草沟更加节省空间，同时植物种类更丰富，能够提供多样化的栖息空间。

▲ 图10：Pathcrosses a bioswale in Portland, OR

▲ 图11：NaturalGrass Swale

（3）系统性排水网络

植草沟的设计往往不是单独存在的，而是依存于完整的排水体系。由于植草沟的储水能力有限，所以收集的雨水需要快速地排入储存能力更强的雨水管理设施，如蓄水池，雨水花园等。

因此在设计中，除了需要考虑每一段草沟之间的链接以外，还需要完善植草沟与其他雨洪设施之间的配合。

▲ 图12：Bioswale in Glashaus Residential Development, Emeryville

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

图12是一种连接植草沟之间的简单方法，图13是将草沟的水快速转移到地下排水管道的做法。除此之外，也可以将水转移至retention basin和detention basin中，如14.

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

（4）季节性景观

雨洪管理的措施都会涉及到季节性的设计问题，当有暴雨产生的时候，我们需要考虑植物是否适应有水的环境，水流是否会形成具有观赏价值的景观等。

同时也需要考虑，在旱季的时候，没有了水元素，草沟只是作为一般性的景观元素存在时，是否也具有欣赏性。

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

▲ 图16：Southport Broadwater Parklands, AECOM

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

（5）关于植物种类的选择

植物在植草沟的设计中扮演着重要的角色，其种类的选择能够直接影响植草沟的生态效益：

1. 植物根茎能够减缓水流的速度，使径流中的固体颗粒逐渐沉淀。

2. 通过植物根系与土壤的作用，吸收径流中的营养物质（氮磷钾和部分金属元素），并为微生物提供了良好的栖息场所，加强污染元素的吸收与沉淀。

3. 多样性的植物组合，能够为城市中的动物提供小型的栖息地。

4. 结合周边环境，提供美学价值。

04

- 总结与启发-

综上所述，植草沟作为雨洪管理措施中较小的构成单元，经常在生活中被大家忽略。但植草沟具有较强的净化能力和疏导能力。

同时，植草沟具有占地小，好维护等优势，也让其越来越多地出现在社区街道，停车场等场所。帮助形成绿色街道（Green Street）体系和绿色基础设施（Green Infrastructure）等缓解城市雨洪压力的生态措施。

同学们在景观设计项目中，如遇到城市雨洪问题，可以思考和利用今天讲到的植草沟设计，更好地形成系统性的雨洪管理模式；在大尺度的场地设计中，也可以应用植草沟设计，作为具有生态效益的技术节点和结构表达。

下篇剧情预告

下集剧情依旧针对雨洪问题管理系统，主角将是蓄滞池，与植草沟偏重雨水运输和污染过滤不同，蓄滞池将提供长期和短暂性的储存雨水功能，请大家保持期待，并体验逐渐成为景观设计高手的过程。

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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, 尹炜, 叶闽, 等. 植草沟技术在面源污染控制中的研究进展[J]. 环境科学与技术, 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.