在“海绵乡村”理念下的传统聚落景观的营造——以海口美社村为例

俞 涵，杨定海

(海南大学 热带农林学院，海南 海口 570228)

在“海绵乡村”理念下的传统聚落景观的营造
——以海口美社村为例

俞 涵，杨定海

(海南大学 热带农林学院，海南 海口 570228)

从选址、布局、宅院建筑以及村落植物等方面对海南传统乡村——美社村进行了一系列的调查研究，分析了美社村传统和谐的人居环境，并利用SWMM模型分析了其关键空间，模拟了美社村在进行“海绵乡村”改造前后于强降雨天气下的地表径流以及排水管网承载能力的大小，同时对改造后所得到的结果进行了对比与分析，提出了雨水链景观系统设计的改进方案.

景观营造；“海绵乡村”；SWMM

“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在应对环境变化和自然灾害等方面具有良好的“弹性”，即下雨时能吸水、蓄水、渗水和净水，而在需要时则可以将蓄存的水“释放”并加以利用[1]的城市. “海绵城市”这一概念自2012年被提出后，其就被逐渐应用于城市规划设计中，并成为城市规划和建设的基本指导思想之一.

在城市建设中逐渐应用“海绵城市”生态理念的同时，与其相对应的乡村建设却以大量的“硬化”方式来实现“城市化”，如修建宽敞的马路、硬化田间道路、庭院、广场；渠化水利设施；硬化水塘以防渗等.传统乡村迅速“进化”成只有在城市中才会时常发生灾害(如“洪水淹城”或“暴风掀屋”等)的新型乡村.

然而，目前学者在雨洪管理方面的主要关注点大多在城市领域，鲜有对农村地区的研究，即便有研究，亦缺乏对整体理论体系的系统性构建和实际的应用案例[2].延伸而来的“海绵乡村”概念依然处于萌芽阶段，未被普遍提出，资料显示仅上牟溪冲有一个建设海绵村的案例[3].此外，虽有学者在武汉张家榨村曾进行过低影响开发理念的研究[4]，但亦未提出“海绵乡村”的概念.纵观现有文献，关于在乡村应用“海绵乡村”理念的研究较少，可追溯的研究也仅是阐明在乡村构建“海绵”的必要性，仍缺乏实际的探究案例.

随着“海绵城市”的理念被广泛应用，从“海绵城市”规划延伸而来的“海绵乡村”理念也逐渐成为乡村景观规划的重要指导理论.在“海绵乡村”概念产生之前，一直被认为是尊重自然和自觉运用生态理念而营造的传统乡村如今也成为了“反生态”的重灾区.鉴此，如何应用“海绵乡村”理念在传统乡村规划和设计“新型城镇”和建设美丽乡村，这是值得认真探索的一个问题[5].

海口市石山镇美社村位于琼北地区，地处北纬20度，属于热带北缘地区，年降雨量为2 000～3 000 mm，并且该地又处于山地区域，地势高低起伏，在遇到强降雨天气时极易发生水体冲刷而造成泥石流等地质灾害.而引入“海绵乡村”的建设理念后，可使乡村环境在面对强降雨、台风等特殊性气候时能具有良好的“弹性”，可以有效地降低该地发生地质灾害的风险.此外，美社村作为“互联网+”的旅游示范村，在海南岛大力发展国际旅游岛与全域旅游的大环境下，美社村及其周边地区已出现城市化现象，其路面硬化和植被遭到破坏等现象日益严重.因此，引入“海绵乡村”建设理念，引导乡村在发展经济的同时，保护原有的生态环境和践行“海绵乡村”理念，这具有现实的意义.

1 曾经生态和谐的美社村

1.1选址美舍村处于紧邻海口市郊区的雷琼世界地质公园规划区内，即在海口最大的火山口南麓[6]一带.其三面环山：东为博任岭和官良岭，北接马鞍岭，南邻美社岭和昌道岭，周围群岭环绕，地貌幽深隐蔽.村落建造于山谷内南缓坡上相对开阔的地段，整体地势北高南低、东高西低，呈扇形向西布局.村口西侧低矮处有一口古井和多处溪流及水塘.该选址融合了海南岛传统村落选址的一贯做法，即注重实际，遵循靠近耕地、山岭、森林或湖泊，且有一定坡度和地势高爽之处的原则[7].

1.2 生态格局

1.2.1 入口及道路布局传统美社村最初的村口设在西侧平地，村前为茂密的灌林和田地，入村的小路蜿蜒在两侧的绿地中，约1 km左右才接入宽大的乡道.美社村入村道路只有一条，村口分叉为3条主干道，顺应坡向延伸至村后.在3条主干道的基础上，干道分支为树枝状的多条巷道，相互联系交错，延伸至每家每户的门前.

1.2.2 公共空间布局美社村的公共空间可分为两大类型：一类是规模较大，供村落集会及大型活动使用的公共空间，它是由祠堂、村庙、石井、公共建筑及周边的广场空间组成的区域，空间中多种植大型乔木；另一类是每家每户门前的街道及部分开敞的庭院空间，由交错的街巷转角及部分开敞的庭院空间组成，数量较多，空间中多植果树，形成了休憩、纳凉的地方.

1.2.3 村落建筑及宅院美社村各家各户的建筑群自成院落，规模或大或小，但大多数简朴自然，空间紧凑，院落或三三两两连续组团建构，或独立建构成团，各组团建筑群之间由巷道分隔.建筑群依山，沿等高线呈扇形向西布局，东南侧密度较大，西北侧密度较低.美社村宅院多为独院式，部分院落呈二进式或三进式院落，其入口大多留有缓冲空间.二合院则通过与围墙等结合而呈现出“L”型，前院较大，后院较小，且前院留有绿化空间[8].无论是独院式院落，还是多进式院落，其前面部分都会留有一定的绿化空间，多种植果树，绿树成荫.

1.2.4 村落植物美社村紧邻火山口地质公园，周边的植被保存完整，不乏古树和大量的灌木林地.从村落外围到村落建筑群核心区，依次分布有乔木林、灌林、农田、果园及庭院林木.无论是在村外，还是在村内，树龄上百年的荔枝林、龙眼以及菠萝蜜、黄皮、榕树、秋枫等大树时常可见.村外三面山岭上保存有大片的灌林，一直被认为是美社村的风水林.从高处远眺，美社村掩映在大片的郁郁葱葱的密林中.

美社村依山而建，整体呈现由高到低的扇形布局，其四周的密林及环抱的山岭成为美社村的防护屏障，既确保安全，又防卫台风，形成了谷地小气候.顺势而建的建构以及西侧低地的水溪、湿塘既利于村落排水和防洪，又利于生产和生活用水之需求.村落大型的公共空间绿地、众多分散布局的庭院绿地以及树状交错联通的由火山块石铺造而成的交通体系形成了村居空间的生态体系，既便于多元化的生活，又自然成为了联通村内外生态系统的关键链条.

整体而言，美社村村外的植被水系生态系统、农田生态系统、村内的道路巷道生态系统、公共休憩空间生态系统、庭院绿化生态系统之间是紧密联通的，每一个独立的生态子系统都是维护美社村整体生态环境的重要环节，缺一不可.

2 快速“城市化”的美社村SWMM模型介入研究

2.1快速“城市化”的美社村美社村依托便捷的交通区位、丰富的自然资源以及浓厚的火山传统文化氛围，以城市郊区乡村旅游为着力点，走上了快速“城市化”道路.为满足旅游发展对大型集体活动和小团体接待空间以及便捷的交通等需求，在快速“城市化”的过程中，美社村采取了以下措施：

(1)打通了入村便捷交通.在村落北侧，村民结合火山口公园周边的城市道路，开辟了双向快速交通干道，干道穿越林地及田地，直接进入村口.

(2)硬化了主干及支巷道路系统.结合村庙、祠堂等大型建筑，村民修建了大型硬化广场，各家庭院也采取了硬化铺装等措施.美社村在实现村貌“城市化”的过程中，将村居空间中的绿地生态空间改造成了硬化空间.

(3)在村落西侧开敞空地新建新式混凝土民居[9].虽然新修的入村道路破坏了部分山岭灌林、改变了部分地形，如硬化的村居交通干道、公共空间和庭院空间挤占了部分绿地；又如新建的民居占用了田林空地等，但相对于原初的美社村生态环境，改造后的美社村在整体上仍然保留有大量的绿地环境.尽管如此，隐藏在“生态”外衣下的城市化的美社村与原初的美社村在生态环境方面相比较究竟有何差异？采取这几项措施对美社村的水生态环境会产生怎样的影响？为此，本文引入了SWMM模型来进行分析.

2.2 美社村的SWMM模型介入分析

2.2.1 SWMM模型SWMM模型主要是针对城市内部的排水系统来进行运算，目的是对其系统内的水量和水质变化规律进行综合分析，并得出相应数据.该模型主要是用概化的方法，根据水文和水力的要求，用管线(Link)、节点(Node)和汇水区(Catchment)[10]三种类型去模拟生成城市的排水系统.地表径流和地面内部深处的管网输送过程及地表径流产生的污染是用非线性水库模型、圣维南方程及水利情景再现来分别进行分析和评估.海绵乡村的概念在中国的应用处于起步阶段，目前尚无通过利用SWMM模型分析来制定海绵乡村规划设计蓝图的案例，但在中国的部分高等院校，如清华大学，存在利用SWMM模型来构建海绵校园的先例[11].由于校园与乡村存在诸多相似点，如道路占地少，建筑物多且分布较为分散，建筑体量小，绿化面积较大等，所以，尝试通过SWMM模型分析来构建海绵乡村规划建设蓝图，这在理论上是可行的.

2.2.2 参数设置美社村在旅游开发后，其城镇化趋势日益明显，传统的乡村资源与环境的数据已不能反映其真实情况，其基础数据也与城市条件下的数据相似，基本满足建模要求，因此，在该前提下，SWMM模型也可应用于这些趋于城市化的乡村区域.

根据美社村的平面图及实地勘测所得的管网数据和现状数据，美社村主干道为四横四纵框架，其排水系统是由8条延村道修建的明渠组成，明渠上覆盖有混凝土盖板，总长约3千米，整体地势为北高南低和东高西低，呈扇形向西布局.该村现有住户172户，规模不大，其建筑布局南向较密，北向较疏，沿外围的道路也分布有住家，绿地面积约为2.97 hm2.在本研究中，根据管网、民居及道路的排列分布，将整个美社村模拟区域划分为92个子汇水区[12]，72个铰点[13]，74个管段[14]和1个排放口[15]，其中，填充斜线的几何形为子汇水区，虚线则表示汇流方向(村落住宅面积较小，规范的管段长度应为25～50 m)，而黑色圆点即为管道铰点，黑色粗实线则为管段.模拟参数的设定是根据美社村的现状，以美社村的平面图及雨水就近排放原则来手工绘制和划分子汇水区，并设定其排水系统的数据的；同时选择Horton方法作为土壤入渗的计算模型；曼宁系数的取值分别为0.24和0.02，填洼量分别定为2 mm和5 mm，无填洼部分的百分比为0.概化过程中，将美社村的排水系统设定深度为0.3 m和底宽为4 m的矩形明渠，曼宁系数为0.035[16].模拟过程中采用动力波法来进行模拟计算，考虑到海南的气候现状，降雨量模拟的是海口市在台风过境时的单日最大降雨量，由于海口市地处热带北缘地区，该地区常受到热带季风气候的影响，在雨季该地区的降雨量大，降雨时间长[17]，所以，模拟海口一年一遇的单日最大降雨量220 mm(图2).通过实地考察，可以得出，在城市化改造后，该地庭院的不渗透性平均在70%左右.

“海绵城市”理念的核心为增设LID(Low Impact Development)措施，即在低影响模式下发展，目的是为了保护环境，节约水资源.同样，由其延伸而来的“海绵乡村”理念也是在对资源与环境低影响模式下所进行的乡村现代化建设.LID处理措施主要分为透水铺装、下凹式的台地种植池绿地、雨水花园、地下蓄水池等[18].在运用模型模拟的过程中，通过对模型内子汇水区不渗透性系数、曼宁系数等数据的设置可对比和研究采用LID措施前后的现象与结果.根据模型的连续性误差统计，地表径流误差为-0.04%，流量误差为3.87%，而根据模型指导手册的规定：连续性误差在±10%内属于模型运行正常状态，由此可以判断，该模型所模拟的结果可以相对准确地反映出在理想状态下的LID模型的运行情况.

3 美社村在“美丽乡村”建设后的SWMM模型分析

3.1 美社村在“美丽乡村”建设前后SWMM模型的数据对比

表1 居住地不渗透性在70%时单个汇水区在降雨量最大时间段时的径流数据(流量单位:CMS)

任意选取8个子汇水区进行数据对比(汇水区取样是按照取样点随机均匀分布的原则,这是为了使取样点具有代表性.子汇水区1，23，53，42分别为位于美社村东南、东北、西南和西北四个方向的建筑及庭院部分，能大体包含整个美社村，且地势也各不相同.子汇水区73，80，89，86为同样性质的绿地部分).由表1可以看出，在庭院地面不渗透率为70%状态下，要到19时才达到径流最大值，而在庭院地面不渗透率为25%的条件下，在19时的地表径流值明显小于前者，且由数据可以看出，庭院面积越大，径流就越大，而绿地则相反.

表2 于后期LID模型中单个汇水区在降雨量最大时间段时的径流数据(流量单位:CMS)

J10铰点处于山谷处，同时位于村子东南侧，海拔低，在暴雨等极端气象条件下较容易积水并产生内涝，所以，通过分析铰点J10可以充分反应出在进行“海绵乡村”改造前后美社村应对暴雨等极端气象条件的能力.由管段剖面图的对比可以看出，在现状情况下，排水系统J10-PFK1部分在9：15时其管道内部充满了雨水，而在后期模型中，该部分要在13：30时其管道内才充满雨水，这在很大程度上减轻了管网的压力，亦反映出“海绵体”增添的效果.

选取6个汇流雨水较多的铰点进行分析，经对比发现，在后期LID模型中各铰点内雨水达到最大水深的时间均有推迟，这是由于后期模型在这些汇流量较多的铰点处均模拟有“海绵体”的缘故，因而这在很大程度上减缓了雨水的径流速度，减轻了管道铰点的压力.

3.2美社村“美丽乡村”建设中生态环境变化的分析美社村于“美丽乡村”建设中表现出了以下特点：

(1)在乡村建设中并没有大拆大建的现象，虽然新建了部分广场和民居，但基本上尊重了村落原有的格局.美社村的地形地貌、村外植被系统、农田系统、道路系统、庭院空间等基本格局犹存，未发生大的变化.

(2)美社村生态格局中的关键环节出现了断裂，生态系统的整体性遭到破坏.这表现在：所修建的入村道路改变了部分地形，打断了原有水系的连通性；居住区域的广场、道路、庭院等空间下的垫面出现硬化，改变了原来的水流动方式；新建的民居占用了部分洼地，减少了水系调节空间.这些方面的改变虽然规模不大，但它属于生态水环境的关键环节，是原有生态系统的关键链条，它一旦出现断裂，其影响甚为明显.

通过SWMM模型的数据分析，美社村生态格局中的关键环节出现断裂对生态系统的整体性影响较明显，这也说明在传统村落的开发建设中，对关键环节进行保护对整体生态格局的保护有着十分重大的意义.

4 在传统乡村建设中对“海绵乡村”景观的营造

4.1“海绵乡村”景观的营造策略由于传统村落具有良好的生态格局，能发挥良好的生态效应，因而传统村落是得到广泛认可的，只是在当今快速城市化的过程中，由于开发方式不当，尤其是对于村落生态格局中的关键环节重视不够，因而引起了生态环境的恶化.“海绵乡村”与“海绵城市”的理念相同，它借助“海绵”的功能，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，即在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，而在需要时将其蓄存的水“释放”并加以利用，以此来提升区域生态系统的功能和减少洪涝灾害发生的概率.在乡村中建设，既要借助乡村本身的良好生态禀赋，又要采取渗、滞、蓄、净、用、排等措施，将70%的降雨就地消纳和利用，这样才能营建“海绵乡村”，维护乡村良好的生态环境.

因此，有必要结合“海绵城市”营造原则[19]与“美丽乡村”营造原则[20]，总结出“海绵乡村”营建所应遵循的原则：

(1)保留原有村庄的选址和保护道路系统、水系统、公共空间、庭院、植被等等，尽量维持乡村本身的良好生态格局.

(2)在维护原有生态系统整体性的基础上，科学地和合理地采用现代生态营建技术.

4.2 现代生态营建技术

4.2.1 雨水链的概念与营建雨水链是指雨水从降落地到储存地所流经的区域和场地的一系列环节.雨水链主要由绿色屋顶、雨水桶和集雨桶、雨水种植池和高位植坛、渗透性铺装、滤水草带、景观洼地及滞留池七部分组成，它通过渗透、蒸发等过程和储存滞留雨水的方式来减少雨水的径流总量，合理的雨水链在区域水系统环境中的生态作用十分明显.

美社村原有地形地貌、生态植被及乡土多孔火山石建构材料等本身即具备生态功能，可以作为很好的“海绵体”，因此通过建构雨水链系统可实现海绵效应；同时，可借助SWMM模型的模拟分析，找到在美社村区域范围内于暴雨环境中积水及雨水径流量较大的关键区域，并按汇水区的划分进行雨水链景观设计，将美社村村外的植被水系生态系统、农田生态系统、村内的道路巷道生态系统、公共休憩空间生态系统以及庭院绿化生态系统的相互之间紧密联通，尤其是要修缮和维护美社村住居区域的道路巷道生态系统、公共休憩空间生态系统、庭院绿化生态系统的生态功能，不让每一个独立的生态子系统的关键环节出现断裂，进而保障整个生态系统的良性运行.

4.2.2 雨水链景观系统的设计根据场地的可行性，对美社村进行生态景观的营造，包括雨水桶、种植池、透水铺装、滞留池、屋顶绿化及雨水花园，在住居区域实现良好的雨水链系统.

通过对SWMM软件运行结果的分析，可将整个美社村划分为多个相互连接又相对独立的雨水链系统.铰点A处为旅游开发后新建的停车场，其停车区域铺装可设置为嵌草铺装或利用本土特色的火山岩铺装，并将停车场边缘空间改造成洼地空间，使其可以临时储存和下渗未完全通过停车场透水铺装下渗的径流雨水.

铰点B为公共建筑和其周围的公共空间.通过营造雨水花园和微地形可增加其绿化面积，也可改变其不透水铺装，同时采用透水砖或火山岩石材等，还可增加村落内部的汇水区，从而使其可以对雨水进行分流、蒸发和渗透.雨水花园的营造中可以主要选取抗逆性好的乡土树种以及卵石、火山渣等透水材料，这样在保持美观的同时还能减小径流；此外，还要营造跌水景观，因其不但能减缓雨水的流速，而且还兼具净化水体和美化景观的作用.

铰点C为宅院之间较大的空地，虽然在美社村的外部周围有河流依靠，但在村落内部却缺少水塘等蓄水空间.因此，依托住宅之间的空地及洼地，可开辟小型水塘，一方面它可为村落提供休憩的小空间，另一方面它也可为村落内部增添“海绵体”；此外，除了开凿水塘外，也可以营造一些湿地景观或滞留池，这样可增强村落住居空间的蓄水与放水功效，从而形成一条自上而下的完整的雨水链景观.

在旅游开发后，美社村兴建起了一批城市化建筑，在这些建筑的屋顶或阳台上可以设置花园，并种植一些绿化植物，如缠绕藤蔓等攀援性植物(图5).绿化的屋顶可使屋子冬暖夏凉，它不但能削弱噪声，而且也为乡土生物提供了生存的栖息地，这样在丰富景观效果的同时，还能减小雨水的径流.经实地调查，海南省琼北地区的屋顶坡度大多为15°～30°，而当坡度位于20°～30°之间时，可采取固定植物培养基层的措施来建设绿色屋顶[21].另外，在靠近建筑的墙面可设置一些雨水桶和连接的落水链，让其对经由绿化屋顶落下的雨水进行收集，与此同时，还可以建造一些渗透式种植池，并在其内部铺设石头、卵石等，以防沙土流失.对于庭院空间，可在其内适当营造雨水花园或微地形，同时运用“填挖方”技术创造庭院空间的竖向设计，并在花园部分采用卵石或砾石铺地，这样，一方面可防沙尘污染，另一方面可以减缓水流的速度，让水通过缝隙再进入泥土(下渗).在从整体上考虑沟渠、管道、池塘、水的径流方向时，应主要考虑乡村的整体地势，然后应根据地势划分，对于部分地势变化上下浮动的区域，要分区汇水，而对于地势高低明显的区域，应集中向地势低处汇水.美社村的整体地势为北高南低和东高西低，其西南角为地势最低处，即集中汇水处，而对于美社村的每家住户，其门前的庭院与道路即为径流的主要汇水区，这些也是运用SWMM模型模拟时的依据和后期景观营造时需考虑的因素.

5 总 结

当下的中国存在许多类似美社村这样的传统村落，这是由于现代化步伐的加快和新型城镇化进程的影响改变了原有的人与自然和谐相处的生存发展空间，从而致使洪涝灾害频发.而导致这些灾害的根本原因却是原有村落的生态格局遭到了破坏和在建设中对村落生态格局中的关键环节不够重视.通过利用SWMM模型进行模拟分析后，既可以比较客观地识别村落生态格局中关键环节的相关区域和关键节点，从而有针对性地进行保护和维护，又可以模拟出对村落进行不同程度的改造后所得到的不同生态效果，从而可在多种改造方案中选出合适的和经济的改造方案.

我国乡村进入了快速发展的阶段，对于 “海绵乡村”的建设，应该将其区别于“海绵城市”的建设，这主要应体现在以下方面：

(1)乡村与城市的生态机理不同，因此对生态系统的干扰手段应存在差异，原因是乡村的生态环境更多地受自然要素的影响，在乡村的建设过程中，其生态机理更容易被破坏，其发展方向也更具不可预测性.

(2)乡村与城市自身性质的不同使得人为介入所产生的影响及其程度不同.相对城市而言，乡村主要是经过千百年的自然发展而形成的，其人工工程化介入较少，乡村的生态体系更多地依赖自然生态系统的循环，因此，在乡村的开发中，应避免人工工程化的过多介入，尤其是要避免采取破坏自然生态系统的人工措施.美社村现在呈现的一系列“城市化”问题即为在村落发展过程中人工介入不当所造成的自然生态系统受损的问题；所以，对于乡村，人工介入时更需要谨慎.

(3)乡村与城市的风貌特点不同，因此在“海绵化”形态建构和材料的选用上二者之间存在不同.不同于城市形态，乡村的形态规模较小，且偏重于因地制宜和组团式布局的方式；再就是乡村有别于城市建设中对混凝土框架结构材料和园林化种植材料的使用，乡村建设多采用夯土、砖砌、石垒等乡土建构方式，乡土树种的自然化种植更能突显乡村的朴实特点.

“海绵乡村”是传统村落“乡愁”记忆的一部分，是传统村落新型城镇化过程和美丽乡村建设中应该遵循的基本原则.“海绵乡村”所涉及的村落生态格局思想和生态建构技术也是保证传统村落“望得见山，看得见水，记得住乡愁”的法宝.

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ConstructionofTraditionalCourtyardLandscapeundertheConceptionof“SpongeVillage”——Taking Meishe Village in Haikou as Example

Yu Han, Yang Dinghai

(Institute of Tropical Agriculture and Foresty, Hainan University, Haikou 570228, China)

In the report, based on a series of investigation into the location, layout, building houses and village plants of one of Hainan’s traditional rural villages, Meishe Village, the traditional and harmonious residential system of the village were analyzed. SWMM model was used to analyze the key space, simulate the "sponge village" transformation of the village. The surface runoff and drainage network bearing capacity were compared and analyzed under heavy rain weather, and the improvement scheme design of rainwater chain landscape system was put forward.

SWMM; “sponge village”; landscape construction

2017-03-09

国家自然科学基金(项目批准号：51468015)；海南省自然科学基金(项目批准号：20163070)；海南大学青年基金项目(批准号：qnjj1249)

俞涵(1997-)，女，安徽芜湖人，海南大学热带农林学院2014级本科生，E-mail：1654015121@qq.com

杨定海(1975-)，男，陕西宝鸡人，博士，副教授，研究方向：景观规划与设计，E-mail：dinghaiy2008@foxmail.com

1004-1729(2017)04-0382-09

TU986

ADOl10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2017.0058