偏远地区低影响开发设施(LID)在地性演绎与研究
——以英德市璞驿酒店花园为例
2022-06-27广州怡境景观设计有限公司高级工程师
文/彭 涛 广州怡境景观设计有限公司 总 裁 高级工程师
闾邱杰 广州怡境景观设计有限公司 研发中心研究总经理 高级工程师 硕 士
曹景怡 广州怡境景观设计有限公司 研究副主任 工程师
1 低影响开发的起源
低影响开发(LID)是通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术达到对暴雨所产生的径流和污染的控制目的,减少开发行为活动对场地水文状况的冲击,是一种以生态系统为基础的、从径流源头开始的暴雨管理方法[1]。
低影响开发技术最早出现于美国20 世纪70年代佛蒙特州的一次土地规划文件中,后在20 世纪90 年代初的马里兰州乔治王子郡进行了低影响开发设施的示范工程并取得了良好的效果。经过40 多年的实践和优化,美国的低影响开发相关技术和法规已趋近成熟,并为我国在2013 年开展海绵城市建设及构建海绵城市理论体系提供了重要的参考。与海绵城市不同的是,低影响开发技术强调利用小型、分散化的绿色设施,突出对雨水径流的源头控制,从源头减少城市开发建设对自然水文过程的不利影响[2],适合应用在尺度相对较小的开发项目中。
2 实践的局限性和思考
当前低影响开发技术在理论方法、性能实验研究、工程技术三方面已有较多的成熟的研究成果,例如2012 年王红武等[3]总结了路桥、高架立交和园林绿地的低影响开发工程措施;2014 年王文亮等[4]提出了低影响开发设计原则、设计目标、工程措施和具体的设计流程。2021 年汪星等[5]则通过应用4 种低影响开发方案构建雨洪管理模型(SWMM),模拟不同雨水重现期下各种LID 方案的水文和水质性能,并评价了经济效益。2014—2018 年间住房和城乡建设部及深圳、广州、西安等多个城市相继出台了海绵城市建设技术指南,其中涵盖了较为全面的低影响开发技术要点。
然而低影响开发技术在实际的地域实践中所表现的偏差和局限性也很明显,主要体现在两个方面,其一是技术图纸的生搬硬套,缺少城市规划师和景观设计师的介入,导致施工质量粗糙且不具有系统性;其二是本土化适应性不良,虽然全国各地对年径流总量控制率等雨水管控指标要求是根据本地的水文状况和降雨量制定的,但所采取的技术措施仍然是普遍化的,并没有提出行之有效的本土化设计策略,千篇一律的低影响开发设施与本地环境无法融合。
在地性的“在”体现了对地方文化的认同,在地性则指代地方文化、地方知识的协商交流,同时强调作品与其所处文化脉络间的紧密联系与其不可替代的文化属性[6]。虽然“在地性”一词经常出现在大地艺术、建筑艺术、公共艺术、装置艺术、行为艺术等艺术创作领域中,但是低影响开发的在地艺术表达值得深入研究和探讨,且在我国各地区低影响开发实践中缺乏这样的思考。首先,低影响开发设计需要广袤的知识和多专业的融合,在这之中,景观设计师扮演了重要的角色,比起水利学、水环境等专业的工程师,景观设计师更加擅长凭借自身的专业能力,深入挖掘本地历史文化,提取本地文化符号,分析项目使用者的行为需求和心理需求,因地制宜地制定出最佳的解决方案,建设具有地方特色的低影响开发景观。其次,尽管所有低影响开发技术在20 世纪80 年代中就已存在,并不断在许多研究著作和指导手册中得以发展,但仍旧不存在什么普适性的原则来指导怎么做[7],以每个项目为单位,地理位置、土壤条件、地形地貌、建筑条件、地下水位等因素都影响着雨水管理系统的构建、低影响开发设施的选择和形式的演绎,即雨水管理系统的构建也存在差异性和本土适应性。
3 在地性演绎的方法
低影响开发在地艺术表达应该从自然因素、目标人群、材料筛选三个方面进行思考和设计:
(1)自然是低影响开发设施和雨水管理系统的载体,包括气候条件、水文条件、地形地貌等等,不同地域的自然因素呈现不同的状态,对自然的应答设计是对在地性设计的基本原则和态度。在实际的项目实践中,不仅应根据地方相关指引进行计算,满足基本的雨水径流控制率和污染物控制率,还应根据项目所在区域实际情况进行因地制宜的规划和设计,例如雨多、高程低、内涝频发的区域,应优先以“排”为主,以“滞蓄”“净化”为辅,对于缺水区域,则应该尽可能的在雨水系统中设计地下蓄水箱和雨水循环系统,将雨水收集并利用起来。
(2)人是场所的使用主体,低影响开发所构建环境亦是为人服务,人的情感认知、人文关怀、行为活动、互动体验、科普教育都决定了在地设计的复杂性和以人为本的设计特征。低影响开发技术的实践应遵循以人为本的设计原则。在实际的地域实践中,还应考虑不同项目的目标使用人群不同、运营功能需求不同、策划定位不同,皆应发挥设计师的专业性,提出不同的设计策略,例如儿童场所的低影响开发设计应避免有毒植物的使用和儿童易捡拾、误吞的砾石的使用;经营性场所的低影响开发设计则应考虑是否符合业主的运营成本预算以及客人的喜好等等。
(3)材料筛选包括石材、植被、土壤、基质等等,除了考虑所选材料满足低影响开发技术的要求之外,还应遵循就近选材的原则,尽量从本地材料中进行筛选,并且所选材料应从遵循本地风俗习惯、喜好和信仰、项目建造成本、工人的工艺水平等方面综合考量。
4 实践:英德璞驿酒店雨水花园建设
4.1 缘起
英德璞驿酒店位于珠三角后花园清远英德市的黄花镇黄花溪畔,距离珠三角一二线城市仅百余公里,是一家特色民宿酒店。其建造过程历时10个月,原址是一栋尚未完工的三层民用建筑,与民房比邻而立,背面是高耸的峰林,正面是黄花镇的主干道,东南侧的黄花溪从山涧而来,淙淙流过。远远望去,建筑与连绵的群峰和苍翠的大地相伴相随。酒店建筑与道路之间一块面积约为2000 平方米的空地承担着隔绝噪音、休闲交流、雨水管理、科普教育、环境美化等多重功能诉求,区别于传统的酒店景观,本项目基于低影响开发的在地艺术表达原则下,逐步将其打造为便于公众生态美育[8]的雨水花园,成为当地一道亲切而独特的风景线。
4.2 基于自然因素的雨水管理系统设计
黄花镇属于中亚热带季风性气候区,降水丰富,全市平均年降水量1852.7 毫米,丰水年最多达2657.2 毫米,年平均降水天数163.5 天,占全年天数的44.8%,丰沛的地下水和地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀、侵蚀与沉积逐渐形成当地独特的喀斯特地貌。
镇上唯一的主干道蜿蜒于群峰之间,通往峰林最深处,主干道一侧的民居沿街而立,另一侧则是当地人的母亲河——黄花河,大量的雨水、部分生活污水以及掺杂污染物都最终以各种形式汇入黄花河中,面临水质污染和水土流失的问题。居民楼与河道距离不足20 米,水面高程与路面高程之差不足3 米,暴雨时期,河道的防洪能力不足,具有极大的内涝隐患。
另外黄花镇位于偏远山区,虽然雨量丰沛,但没有完善的基础设施对水资源进行处理和利用,缺乏可利用的淡水资源,雨水没有得到很好的收集与利用。
综上所述,项目场地面临内涝、雨水污染、水资源流失等问题,通过低影响开发设施组合设计从源头截流、净化和收集雨水,从而保证项目红线范围内的雨水就地管理。在确定场地所面临的雨水管理问题和需求之后,项目引入雨水台地、碎石渗池、地下蓄水箱、透水铺装等低影响开发设施,并设计了屋顶雨水收集、雨棚雨水收集、地面雨水收集三个雨水收集路径共同构建完整的雨水管理系统(图1—图4)。
图1 雨水路径系统图(图片来源:作者自绘)
图2 低影响开发设施布局图(图片来源:作者自绘)
图3 雨水花园结构(图片来源:作者自绘)
图4 碎石渗池及地下蓄水箱结构(图片来源:作者自绘)
建筑屋顶被设计成倾斜45°的屋面,避免雨水滞留在屋面,以适宜流速,通过建筑屋顶的错落和空隙,汇流到屋顶天台的统一汇水角,汇水角选择天台楼梯的对角处,尽量减少屋顶雨水沿着室外楼梯倾泻而下。屋面雨水被收集后,通过在建筑棱边设置的导管和凹槽流入到地面一层的雨水花园,最终进入地下蓄水箱被收集起来。
建筑一层出入口则向外延伸设计了风雨廊,用于观景遮阳避雨,为了在不影响外观效果的情况下收集雨棚的雨水,通过2%角度的倾斜设计,并在雨棚边缘的下部,选择和雨棚收边材料相同的不锈钢板做一条隐藏的凹槽。这条凹槽一直延伸至雨水花园,隐秘在疏密有致的植物群落中,若隐若现,形成曲水流觞之感。水槽连通地下蓄水箱,雨水直接流入被收集起来。
地面雨水收集作为终端雨水处理设施,结合碎石渗池、雨水台地、透水铺装等设施将地面径流、屋顶雨水、草地径流等收集起来经过净化后进入地下蓄水箱。庭院是整个项目的低影响开发技术的核心内容。通过层层种植池滞留、净化、下渗,当雨水量超过设计容量时,过多的雨水通过溢流装置进入地下蓄水箱,雨后泵送回第二层台地循环净化,或用于植物浇灌、石钵水景等,场地内部雨水自行消纳,地下蓄水箱的容量可以满足场地一个星期的景观用水。
4.3 基于以人为本的应答式设计
距离项目不远处是黄花镇的风景区——英西峰林,奇特的喀斯特地貌形成的自然景观吸引着外地攀岩爱好者前来游玩,项目的主要目标使用人群即是这些游客,为了更好地迎合和吸引游客们对自然的向往和探索之心,提升居住品质,于是项目策划以“雨水花园+特色庭院”为亮点,向使用人群同时展示郊外的风土特色和雨水管理的魅力。
由于雨水庭院面积较小,宽度不足10 米,为了给客人提供更好的空间体验,项目采用了集约化的L 型雨水台地设计形式取代了传统的占地面积较大的雨水花园形式,这样设计的优点是节省空间,同时延长了雨水流动和与基质反应的时间,给雨水带来了更多与氧气接触的机会,获得足够的溶解氧,有助于雨水中有机物的去除,同时延迟了雨水快速下渗的时间,起到了滞留的作用。由于建筑紧邻道路,L 型的台地设计还可以起到隔离空间的作用,在减少道路噪音的同时,也为客人提供私密空间和安全感。雨水台地截取一段用透明的亚克力板做池壁,清晰地向游客展示了低影响开发设施的结构和雨水下渗的过程,达到生态美育的目的(图5)。
图5 锈板和玻璃组合成的模块化的雨水花园(图片来源:闾邱杰)
更多的空间被保留下来作为客人的活动区域,并全部设计了可渗透的下垫面,当进入花园后,草地、砾石、植被、透水铺装提供了路面的质感与肌理成为停留下来欣赏的细节,尤其是降雨时,雨水浸润着青黛色的地面,却没有积水,整个庭院营造出烟雨朦胧之感(图6)。
图6 透水铺装、碎石渗池与绿地细节(图片来源:GVL 怡境国际集团)
4.4 本地材料的筛选与应用
材料是实现设计理念和雨水组织的关键一环,在选材的过程中,选择一些低维护的生态环保材料更有利于营造出乡村野奢的美景,包括使用了大量的竹子作为竖向空间的装饰元素,利用一些瓦片做碎石渗池与的收边,利用耐候钢板做台地花坛的材料,质感粗犷又不失灵动,与地面的冷色调形成反差,在竖向视觉上塑造了感染力,基于运输和成本控制的考量,这些材料全部取自当地。
雨水庭院中还使用了代表当地的文化韵味的材料——英石(拓产于英德的一种石材)作为园内的水景材料,其中源源不断的景观水来自地下蓄水箱收集的雨水,雨水不断从地下泵送至水景中形成潺潺跌水,跌入地面后又下渗至雨水管理系统中,再经过净化重新进入地下蓄水箱,节省水资源的同时又与整个景观系统融为一体(图7)。
图7 利用当地的英石和收集的雨水打造的水景观(图片来源:GVL 怡境国际集团)
在植物的筛选方面,不仅要选择耐淹、耐旱且根系发达的植被,还应根据岭南民俗习惯和当地人的喜好对植被景观进行设计和考量。由于面积狭小的关系,园内常以孤植为主,丛植为辅,植林较少。庭院种植方式体现岭南园林的植物手法,正如陈从周先生所言:“大园重在补白,小园重在点景。”用树形秀美、姿态抉疏、开花或结果的树种作为主要观赏大树,布置的时候放置院的一角或边缘,而非居中,留给人们宽敞的休憩空间。用琴丝竹作衬托的材料。竹子与当地英石相配置于入口门前,形成生态自然而非人工化的障景。庭院内所有植物和材料均为当地取材,塑造当地特色的岭南景观,实现院内院外景色互融(表1)。
表1 筛选适宜的植物品种(表格来源:作者自绘)
结语
通过璞驿酒店雨水花园的项目实践及呈现效果,可以说明低影响开发技术通过在地性设计和景观化的处理手段,可以获得友好、舒适的环境体验,并打消许多社会投资机构在建设和推广低影响开发技术方面的疑虑。在这个项目中,雨水花园的建设可以使土壤保湿,创造多样的生物栖息地,减缓市政管网的排水压力,利用雨水台地、低维护植物、低碳材料连接地下雨水储存系统,将雨水收集净化并进行雨水回用,实现从建筑到景观100%的雨水回收利用,并且在地化的设计方法说明低影响开发设计的外在形式需要灵活多变和巧思,不拘泥于标准图集,结合多专业的知识,方能建设符合地方文化、审美要求、美育教育等的生态环境,并更顺利地推广到城市建设之中。