基于海绵城市理念的亭子设计研究

齐筠倩 李青青

摘要：本文针对国内大多数城市面临的内涝等雨水资源问题，探索改造城市公共设施使雨水得到净化及再利用的新方法，以海绵城市理念为指导，对现代城市公共景观设施进行优化，分析我国传统的亭子在造型或功能上还可以改善的空间，把在亭子上增加绿植种植作为创新点应用在设计实践中。通过设计实践，将城市公共设施设计与雨洪管理相结合，改造设计出一种新式亭子，使其在保留传统亭子的功能的同时，在维护城市生态环境的可持续发展等方面发挥出积极意义，也为今后尝试更多符合生态设计原则的城市公共设施设计实践提供思考的方向。

关键词：海绵城市;雨水收集;亭子设计;城市公共设施

中图分类号：TU984.1 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2020）23-0-02

为了解决我国一直存在的城市水资源短缺、水生态破坏等问题，近年来，关于海绵城市的理论研究与实践逐渐多了起来，自国家2014年设立海绵城市建设试点城市以来，海绵城市理论吸引了相关领域人员的广泛关注与讨论，越来越多的城市也开始了这项工程。

1 海绵城市概念与我国城市公共设施设计现状

随着我国近年城市化发展进程的加快，城市建设开发强度高、硬质铺装多，导致城市下垫面过度硬化。同时由于我国降雨时空分布不均，南方多北方少、夏天多冬天少，夏季暴雨时间集中，我国城市雨洪管理依旧以管道排放为主要方式，管理体系较为落后且设施建设不完善，城市内涝成了我国很多城市的新型城市病。加上片面注重经济发展的社会风气，忽视了生态环境，导致水环境被污染。早先的城市规划设计师对于雨水资源利用的意识也较为薄弱，雨水资源没有得到有效利用，造成了水资源浪费。上述种种给城市带来了水资源匮乏、水环境污染、水生态恶化等一系列的问题，在此背景下，国家提出了海绵城市的概念[1]。

海绵城市是一种新型的城市雨洪管理策略和方法，“海绵”一词包含水分和力学这双重特征，水分特征是指海绵对于雨水的吸收、保持、释放，力学特征则是指海绵的回弹以及恢复能力[2]。海绵城市的实施，将融合自然途径和人工措施，最大限度地实现雨水在城市区域内的积存、渗透、净化[3]。海绵城市的深层内涵包括以下两点。第一，在面对自然灾害时，城市拥有“弹性”特性。指城市能够灵活应对和适应各种旱涝灾害，能够自我调节，具有自然积存、自然渗透、自然净化的功能，且在灾害过后保持自身结构不变。第二，可以通过低影响开发设施实现雨洪控制。通过对雨水的滞留渗透、储蓄净化、疏導再利用等低影响开发措施，实现城市的良性水文循环[4]。海绵城市是对中国城市水系统的综合治理，是对城市人居环境的重构，它的提出与相关工程的实施，能极大地缓解我国由于极端天气、城市化发展迅速而引起的城市水涝灾害，也可以给我国城市公共设施设计提供新的设计思路。

城市公共设施是放置于公共场所中，给大众使用的设备或器具，公共设施是搭建人与环境和谐关系的桥梁。随着城市化的进程加快发展，我国对于城市公共设施设计的要求也应逐渐提高。目前我国的城市公共设施设计大多只注重在功能造价上是否实用经济，外观上是否美观，将城市公共设施设计与雨洪管理相结合的理念和方法还没有得到普及。当下海绵城市理念也多应用于城市绿地、道路设计等，亭子作为组成城市环境景观的基本元素，也需要在一定程度上承担缓解雨洪的责任，城市公共设施与雨洪管理的融合对于城市的生态效益和经济效益都有长远影响。

2 基于海绵城市理念的亭子的创新设计分析

亭子是中国传统建筑之一，在我国各地区运用广泛，多建于园林、佛寺等。在现代城市中，亭子多是盖在路旁或花园里供人休息、避雨、乘凉用的建筑物，在城市中可以与其他景观小品相结合，营造出多样的环境氛围。现有技术中，大多数亭子都只有遮阳避雨、提供休息地的功能，而通过对传统亭子形态的改造，还可以使亭子在为人们提供避雨场所的同时增加收集雨水的功能。可以通过设置集雨瓣、雨水灌流管、增加绿植槽等方式将收集的雨水转化为绿化用水及地下水源补给，实现综合利用雨水资源。

2.1 “蓄、滞”——亭子的集雨功能设计

低影响开发系统主要通过“渗，滞，蓄，净，用，排”六项基本措施实现海绵城市的建设[5]。“蓄”即雨水的储存，目的在于调节雨水时间空间分布，降低径流流量，在降雨时存储一定量的雨水，经处理后以备城市不时之需。“滞”指滞留雨水，可以降低雨水汇集速度，控制流量峰值，减少排水压力。

在该新型亭子的改造设计中，可以将传统亭子的顶部造型进行改变，将其设计为4个内部向下凹陷的勺状集雨瓣，使其在遮挡雨水的时候同时收集雨水，在集雨瓣外端连接钢丝绳。降雨时，通过顶部定滑轮调节钢丝绳将集雨瓣展开，将其保持在水平位置，使集雨瓣能够收集到最大量的雨水。雨水可暂时储存在集雨瓣中，以待使用。

在设计前，设计人员首先应对该地区的雨量进行分析，考察地区雨水是否充沛，是否能够进行雨水收集，应根据测量数据结果确定集雨瓣的大小及集雨容量。收集的雨水来源属于屋顶雨水，杂质少，相对干净，只需经过简单过滤就可以排入蓄水系统或继续使用。

2.2 “渗、排、用”——亭子的用水功能设计

“渗”是指减缓雨水下渗速度，利用渗透和绿地技术，控制雨水径流量。“排”是通过辅助传统排水系统，将雨水传输、外排、引导至指定区域，避免城市内涝，确保城市运行安全。“用”是指雨水资源的再次利用，可以缓解水资源短缺等问题[6]。

降雨结束后，可以通过顶端的定滑轮控制钢丝绳长度以调整集雨瓣开合角度，使集雨瓣向中心收合，使集雨瓣内储存的雨水沿瓣壁向下流淌，再经过滤网简单过滤至雨水灌流管，为下方绿植和花坛提供水源，集雨瓣设计时要可以收合至不同角度，实现一次降雨收集到的雨水可以多次、分时段利用。

该新式亭子的创新点还在于在亭子中心支柱（雨水灌流管）上增植。在雨水灌流管外环管壁开凿小孔连接向下倾斜的出水管，集雨瓣收集的雨水通过出水管流入植物槽，其余雨水通过雨水灌流管流入亭子底端花坛及地下。收集的雨水将有三种再利用的方式：绿植槽、底端花坛、下渗土壤。

雨水灌流管侧的两圈绿植槽和底端花坛选用的绿植应符合以下条件：第一，因长期位于集雨瓣之下，处于一种荫蔽的生长环境，故而所选植物应喜阴耐阴;第二，因绿植槽及底端花坛空间较为狭小，生长空间有限，所以应选用较为低矮的绿植，可选用的植物有蕨类、兰科等观叶植物。

2.3 生态，环保——亭子运作动力设计

生态环保是在人类步入后工业时代后，逐渐受到关注与重视的领域[7]。海绵城市也一直践行着生态型建设理念，海绵城市的理念在本质上与生态环保是一致的，二者都是为了促进城市的良性发展[8]。生态环保的理念以绿色低碳的发展观为基础，包含着最广泛的可持续发展内涵，最终目标是人与自然的和谐共处[9]。在设计领域渗透生态环保理念，在设计满足基本需求的基础上，最大化地谋求生态环境的平衡，对于为人们构建良好的生存环境具有重要意义[10]。

该亭子在设计中融入了生态环保的观念[11]，在亭子运作过程的设计中，考虑到要尽可能减少亭子对资源和环境产生的影响，因此在亭子的顶部设置了太阳能板，太阳能板的运用一定程度上减少了因燃烧煤炭供电而消耗的化石能源以及排放的二氧化碳含量。亭子的运转主要是通过太阳能面板的蓄电功能进行的，太阳能面板晴天蓄电，雨天时通过底部安装的电机为整个设施的运转提供动能。使用者通过操纵控制面板调控4个电动定滑轮，使4片集雨瓣展开或收合，完成雨水收集和再利用的程序。整个过程实现自给自足，不需要再使用其他资源。

3 亭子的设计实践探索

3.1 亭子的设计构思

该新型亭子造型灵感来源于一朵盛开的花朵，四片集雨瓣与中央立柱相连像花瓣依附于花托并与花柄相连，当降雨时，集雨瓣完全展开收集雨水，就像自然界中花朵完全绽放开，一部分雨水落在花瓣上，一部分雨水也会顺着花柄向下流淌，下渗至泥土中。

总体来说，该亭子造型较为独特美观，且结构简单，便于安装。灰色系的机械设施与绿色植物相结合，色彩淡雅，造型具有一定的科技感，可与现代城市景观融合。使用者可根据使用场地情况及使用需要增加外部设施（如座椅等）或修改局部设施（如增大或缩小底部花坛面积）。该亭子适合放置于我国东南或西南部夏季多雨地区，具体场地可以选在市民广场、公园中的休闲活动区、校园、城市路边空地等。

3.2 亭子的设计说明

该新型亭子与传统亭子在造型和功能上有较大的区别，这种收集雨水再利用的亭子包括顶部太阳能板，太阳能板为下方电动定滑轮提供电能，通过定滑轮控制钢丝绳长度以调整集雨瓣开合角度。集雨瓣与立柱相连端为出水口，并设置有过滤网，立柱外环为雨水灌流管，内环管道内为太阳能板、电机、电动定滑轮、控制面板连接线，外环管壁有小孔连接向下倾斜的出水管给植物槽供水，其余雨水则通过雨水灌流管流入底端花坛及地下，底座内部含有电机等动力设备。在该亭子的底部，雨水灌流管外环管壁与底端花坛连接处设置有一圈排水孔，可以使雨水顺着圆台形基座斜面流淌至排水孔排出，灌溉底端花坛。（图1）

该亭子集雨工作过程如下。降雨时，通过定滑轮调节钢丝绳长度，使集雨瓣保持在能收集到最大雨水量的角度和状态。（图2）当雨水收集完毕后，再通过定滑轮调节钢丝绳长度，使集雨瓣向上收合，达到所需角度后，集雨瓣内雨水就能随着瓣壁倾斜面向下流淌至雨水灌流管，实现对绿植槽和底部花坛的供水，完成一次对雨水的再利用。（图3）集雨瓣中剩余的雨水可以通过重复上述过程，再次调节钢丝绳长度，使集雨瓣继续向上收合，停留在更大角度，集雨瓣内的剩余雨水沿倾斜瓣壁流至雨水灌流管。如果集雨瓣内还有剩余雨水，可多次重复上述过程，直到雨水完全流淌出去。（图4）

4 结语

在我国城市化快速发展、海绵城市建设的背景下，为缓解我国城市内涝、水资源流失、水环境污染等问题，本文以亭子的创新设计为研究对象，将雨水收集再利用作为目的融入设计中。在现代城市设计中，应将雨洪的有效利用视为城市景观的一部分去规划和设计，本文是对城市公共设施设计在理论和方法上的一次创新实践，希望能对今后的城市综合建设工作提供了有意义的参考。

参考文献：

[1] 邹志.浅谈“海绵城市”理念下的城市生态廊道设计[J].大众文艺，2018（22）：137-138.

[2] 王玮，王浩，田晓冬，等.基于海绵校园背景下校园景观设计研究——以南京林业大学景观设计为例[J].中国园林，2018（06）：65-69.

[3] 鲁遥，胡志强，祝遵凌.基于地下水过滤收集技术的生态驳岸设计[J].设计，2020（11）：152-154.

[4] 張诚，曹加杰，王凌河，等.城市水生态系统服务功能与建设的若干思考[J].水利水电技术，2010（07）：9-13.

[5] 邹志.“海绵城市”理念在高邮市大运河西堤景观设计中的运用研究[J].大众文艺，2018（23）：45-46.

[6] 赵培霖，王玮.海绵城市建设与山水林田湖草生态修复[J].大众文艺，2018（23）：49-50.

[7] 时潇潇，李雪艳.生态设计文献综述[J].大众文艺，2018（24）：76-77.

[8] 祝遵凌.祝遵凌：让可持续设计真正为人服务[J].设计，2019（16）：76-80.

[9] 祝遵凌.设计与自然生态[J].设计，2018（21）：7.

[10] 管雪松，黄厚毅，赵煦.共进：城市生态设计的价值追求[J].江苏社会科学， 2018（06）：211-216.

[11] 刘雅迪.公共艺术在新农村建设中生态环保价值的体现[J].大众文艺，2019（18）：100-101.

作者简介：齐筠倩（1998—），女，江苏南京人，硕士在读，研究方向：环境设计。

李青青（1990—），女，湖北武汉人，博士，讲师，系本文指导老师，研究方向：生态设计、设计理论。