基于雨水利用潜力提升的公园绿地设计

李苗　史红文　邱自桢　赵乐康　祝怛均

摘 要： 城市公园作为重要的生态系统，具备雨洪管理的巨大潜力，但在雨水资源利用方面还有待提升。以武汉市园林科普公园为例，对公园现状进行调查和分析，对该园雨水利用潜力进行估算，以此为基础，提出了基于雨水利用潜力提升的绿地提质设计思路，以“渗、蓄、净”为主，旨在从经济性、实用性和有效性多方面对城市公园绿地雨洪功能提质改造，给予更可具有实际意义的指导意见。

关键词： 公园绿地；雨水利用潜力；武汉市园林科普公园；绿地设计

中图分类号：TU986.5 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2023）02-0062-05

Analysis of Park Green Space Design Based on the Improvement

of Rainwater Utilization Potential：A case of

Wuhan Landscape Science Park

Li Miao（1） Shi Hongwen（1） Qiu Zizhen（2） Zhao Lekang（1） Zhu Tanjun（1）

（1.Wuhan Academy of Landscape Sciences Wuhan 430081；

2. Wuhan Landscape Construction Management Station Wuhan 430081）

Abstract： As an important ecosystem， urban parks have great potential for rainwater and flood management， but the utilization of rainwater resources needs to be improved. Taking Wuhan Landscape Science Park as an example， the current situation of the parkwas investigated and analyzed， and the rainwater utilization potential of the park was estimated. On this basis， a green space quality improvement design idea based on the improvement of rainwater utilization potential was put forward， focusing on “infiltration， storage and purification”， aiming to provide more practical guidance for the improvement and transformation of urban park green space rainwater flood function from the aspects of economy， practicality and effectiveness.

Key words： park green space;rainwater utilization potential; wuhan landscape science park; green space design

城市公園作为一个城市生态文明建设的重要载体，在保护城市生态系统多样性、保护生物多样性、改善城市区域小气候、提升城市整体面貌等方面起到了非常重要的作用[1]。其中，与其他城市基础设施不同的是，城市公园在改善城市水生态循环系统方面有着特殊的作用，其雨水利用工程具有公益性和社会性。城市公园既是休闲娱乐的公共空间，又是城市公共园林雨洪管理的重要节点。公园的绿地覆盖率较高，其本身所拦蓄的雨水径流量十分可观，是解决城市园林水资源问题的重要途径。

近年来，以“海绵城市建设”为主题的城市雨洪管理研究开展的较多，国内在雨水综合利用、雨水景观营造及植物选择方面的研究已有初步成果，车伍等[2]对《海绵城市建设指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》中涉及的一系列新的基本概念、参数、方法及控制目标进行了介绍，提出构建LID、GSI及传统技术相结合的综合蓄排系统，是提高雨水资源利用率、改善城市生态环境的有效途径。何昕娅[3]在对厦门市马銮湾片区进行分析时，提出通过新建、改造绿色屋顶、可渗透路面，建设下凹式绿地和植草沟、人工湿地及调蓄池等方式，能有效缓解建设区水资源短缺的现实问题，而杨涛[4]进一步提出，气候条件、地形地面、土壤下垫面等是一个有机整体。城市雨洪设施改造，须立足现实与长远，因地制宜制定科学、可行的长期规划和技术方案。

当前我国海绵城市建设过程中暴露着一些问题和不足，在城市建设规划的全面性上存在一些问题。一方面，有些城市在总体上进行了规划，但公园绿地的雨水利用技术实践较少，城市公园建设中存在着观念陈旧、规划设计方法不适应现场环境、政策体系不完善等问题，公园雨洪管理能力弱，大量雨水资源被浪费，绿地生态效益并未得到有效发挥[5]，公园绿地雨水景观设计的研究仍在探索阶段。另一方面，城市公园对水资源消耗较大，仅仅依靠自来水或地下水成本较高[6]。城市公园在维持水景、浇灌植物等方面需要消耗大量的水资源在规划时往往忽视将雨水用于景观设计，公园里冲厕和浇灌用水基本都是自来水，造成优质雨水资源的严重浪费[7]。

因此，对城市公园绿地的雨水利用潜力进行分析，发现现有场地的优势与不足，有针对性的进行雨洪功能提质改造，这对城市公园的雨水调蓄能力发挥和景观、生态的有机融合具有重要的意义。

1 研究区概况及研究方法

1.1 武汉市园林科普公园概况

武汉市位于湖北省东部、长江与汉水交汇处，地理位置为N 29°58′～31°22′，E 113°41′～115°05′。武汉市属北亚热带季风性（湿润）气候，具有常年雨量丰沛、热量充足、雨热同季、光热同季、冬冷夏热、四季分明等特点。武汉市年降水量1 150～1 450 mm，降雨集中在每年6～8月，约占全年降雨量的40%左右。武汉市园林科普公园位于武汉市青山区和平大道南面，基于其前身为武汉市园林科学研究所单位用地，该公园绿地类型以公园绿地为主，生产绿地为辅。公园服务于武汉市市民，集园林科研、休闲、科普教育、娱乐于一体。

1.2 研究方法

1.2.1 资料收集

查阅《城市绿地分类标准》《武汉市海绵城市规划设计导则》《武汉市海绵城市设计文件编制规定及技术审查要点》等资料，查阅武汉市园林科普公园基本资料和历年管理档案。

1.2.2 样地调查

（1）植被调查。

于2021年4月2日～2021年11月2日，对全园踏查的基础上，根据园内6个分区，每个分区选取2个有代表性的典型样地，共12个。每个样地面积为20 m×20 m，记录样方内乔木种类、名称、胸径、树高、冠幅和生长情况。每个样地内设置1个5 m×5 m的样方，记录灌木的种名、株高、株数和生长情况；设置1个1 m×1 m的小样方，记录草本植物的种名、盖度和生长状况。

（2）土壤理化性质调查。每个样地中，随机取5个点，现场采用双水头渗透针测土壤稳定入渗率，采用环刀取土后，滴定法测有机质含量，环刀法测土壤容重、土壤孔隙度和土壤饱和含水量。

（3） 雨水利用潜力估算。

雨水利用潜力包括可计算的雨水集蓄利用部分，也包括不可计算的雨水渗透利用部分。雨水集蓄利用率可以根据公园硬化面（包括建筑屋面和铺装面）、水面、绿地三种下垫面遍及其径流量，扣除季节折损，则可得到某地块的雨水集蓄利用潜力[8]。本章节采用面积加权法来计算场地的综合径流系数Ψ[9]0得到公园综合径流系数后，与公园总面积、年降雨量、季节折损系数相乘，便可得到公园年均雨水集蓄利用量W[10]。

Ψ0=Ψ1×S1/S0+Ψ2×S2/S0+Ψ3×S3/S0；

W=Ψ0×S0×L×a。

式中，Ψ0为综合径流系数；S0为公园总面积；Ψ1为绿地径流系数；S1为公园内绿地总面积；Ψ2为水面径流系数；S2为公园内水面总面积；Ψ3为硬化面径流系数；S3为公园硬化面总面积；W为公园平均雨水集蓄利用量；L为公园年降雨量；a为季节折损系数。

近30年来年平均降水量1 262 mm，季节折减系数0.882。根据2014版的《室外排水设计规范-GB50041-2006》对径流系数的规定如下表，可以拟定三种类型下垫面的径流系数分别为0.9、1、0.15（表1）。

科普公园综合径流系数：

Ψ0=0.9×9.898/11.806+0.15×1.5/11.806+1×0.408×1/11.806=0.808 2

科普公園年均雨水集蓄利用量：

W=0.808 2×11.806×104×1 262×10-3×0.882=106 206.13 m3

2 结果与分析

2.1 公园植物物种组成

该园绿地面积9.898 hm2，绿地率为83.84%。调查样方中，植物总数为205种，隶属于74科，126属，其中木本植物59科98属175种，草本植物15科28属30种。常绿植物与落叶植物的比值为1∶1.187 5。

2.2 雨洪功能分析

参考车生泉等提出的上海城市社区基于雨洪管理功能的绿色基础设施系统综合评价体系[11]，对该园进行雨洪管理分析。

结构特征上，科普公园总面积11.806 hm2，绿地率为83.84%；绿地面积：可透水表面面积：水体面积为1∶1.041∶0.041；整个公园除游客活动区外，有10块苗圃圃地，绿化面积占比较大，可透水表面面积比例较高，水体面积极小，且为硬质驳岸；从强截留能力植物覆盖率方面来看，参考李苗等提出的80种武汉市公园绿地植物的冠层雨水截留能力排序[12]，该园强雨水截留能力植物占7.32%。其中，具有强雨水截留能力的乔木有圆柏Juniperus chinensis、枇杷Eriobotrya japonica、雪松Cedrus deodara、落羽杉Taxodium distichum，灌木有绣球荚蒾Viburnum keteleeri ‘Sterile、匍枝亮叶忍冬Lonicera ligustrina var. yunnanensis Franchet ‘Maigrun、杜鹃Rhododendron simsii、木芙蓉Hibiscus mutabilis、野迎，Jasminum mesnyi（俗名：云南黄馨）、金边黄杨Euonymus japonicus ‘Aureo-marginatus、臭牡丹Clerodendrum bungei、含笑花Michelia figo（俗名：含笑）、小蜡Ligustrum sinense，草本植物有麦冬Ophiopogon japonicus、鸢尾Iris tectorum。从土壤物理结构特征来看，样方中土壤稳定入渗率平均值为6.93×10-5 m·s-1，有机质含量平均值为55.61 g·kg-3，土壤容重范围在1.1～1.64 g·cm-3之间，土壤饱和含水量平均值为36.85%。园区中苗圃区土壤物理结构特征较为良好，部分地区因游客过多踩踏形成板结，容重值偏低。雨洪功能上，园内雨水径流量消减主要依靠绿地自我雨水蓄积能力，绿地除了蓄含自身雨水外，多余地表径流均通过市政管网排除，无联通水系；径流污染物的净化主要依靠园区自身地被植物净化，或污染物流入水生池中，进行植物净化；

2.3 雨水利用潜力估算

经计算，科普公园每年可以集蓄利用雨水约10.62万t。而该园2020年用水量约为2.61万t，水源为自来水，其中科研苗圃日常灌溉用水量占78.2%。综上所述，武汉市园林科普公园为建成多年的公园绿地，园内多个科研圃地均为下凹绿地，绿化基础良好，植被群落丰富，可透水表面面积比例较高，具备一定雨洪管理功能；但早期规划中上缺乏雨水收集和利用的考虑，其雨洪管理功能发挥欠佳。全园用水以自来水为主，对雨水的利用水平较低。

3 公园绿地设计思路

结合对该公园的调查与分析，全园存在缺少雨水集蓄管网铺设措施等问题。考虑到园内多个科研圃地均为下凹绿地，雨水可通过下渗成为植物根部涵养水及补给地下水，其自身对雨水的渗透截留量，在一定程度上也可以节省绿化浇灌用水量。因此，出于保护原有植被和节约经济两方面考虑，全园不适合进行大规模的地下雨水管网铺设，可考虑对绿化圃地进行保护，采用适当设施，将雨洪改造区与现状建筑区和公共游览区重疊。该公园的绿化设计提升总思路定位在以“渗、蓄、净”为主，“用、排”为辅的公园绿地改造。

3.1 渗

3.1.1 改良土壤物理结构

重新划分明显界限，设置引导指示性强的标识，合理规划好游客活动和植物种植的功能分区。对园区内板结区域进行土壤物理结构改良，补充种植具备一定防御能力的灌木或草本，形成较封闭的空间，促使该区域植物群落自然形成。

3.1.2 加大透水铺装面积

园区内透水铺装面积比值低，可考虑对木兰园广场、科普教育楼广场和部分二级游路替换为透水铺装。加大透水铺装面积，对部分道路转角处或小面积裸露地面，可采用树皮、卵石进行覆盖，以滞留雨水，提升全园地下土壤自然含水量。

3.1.3 丰富绿地植被层次

KP-1样点为乔灌结构，植物配置为重阳木Bischofia polycarpa、木樨Osmanthus fragrans——含笑，地面因人工践踏严重而无覆盖植物，土壤板结严重，雨季偶有积水。建议加大该样点灌木、草本层植物种类，设置具有防御能力的枸骨Ilex cornuta作为低矮绿篱，使容重较高的土壤结构得到改善，土壤入渗能力加强。可将植物配置结构调整为：重阳木、木樨+枸骨、含笑、杜鹃+麦冬。

KP-2样点为乔灌结构，坡地，植物配置为栾Koelreuteria paniculata、荷花木兰Magnolia grandiflora——金森女贞Ligustrum japonicum 'Howardii'、杜鹃——过路黄Lysimachia christinae。林内冠层郁闭度较高，下层灌木生长状态不佳，加之游客进入踩踏，乔木根部附近有露土现象。建议加大耐阴灌木、草本植物的种植量，如种植麦冬、鸢尾、臭牡丹等，乔木周边灌木以绿篱方式种植，并提高绿篱高度。

KP-6样点为以木兰科植物为主的植物群落。木兰科植物生长状态一般，树冠欠饱满，灌木层植物较单一，建议补种一些冠幅大而饱满、冠层雨水截留能力强的乔木[12]，如三球悬铃Platanus orientalis、江南桤木Alnus trabeculosa等，丰富整个木兰园的林冠线；

KP-9样点为苗圃绿地，植物以樟科楠属乔木为主，林下有较多的裸露地面没有任何植物覆盖。55%的裸地降水以地表径流形式流失，仅有5%下渗。建议对壮年苗木圃地的林下种植管理粗放的草本、藤本植物，加大林下植物覆盖率，起到消减、延滞雨水径流的作用。

3.2 蓄

3.2.1 绿色屋顶雨水收集技术

根据2.3中雨水利用潜力估算的分析，考虑对园内建筑物屋顶实施屋顶雨水收集技术，以减少城市地表雨水径流量和径流污染的产生。园内现状建筑基底面积2 592.35 m2，其中适合进行该项技术的有科普教育楼（基底面积550.35 m2）、行政办公楼（基底面积348.21 m2）、实验中心（基地面积441.67 m2）和游客服务中心（基地面积323.5 m2）。可考虑对科普教育楼和行政办公楼屋顶，可进行绿色屋顶设计，种植浅根系乔、灌木和地被植物，设置园路和园林小品。例如对游客服务中心和实验中心进行简单的绿色屋顶植物覆盖。在屋顶围护墙边缘设置排水口，整个建筑立面设置排水管，引导雨水收集至建筑旁的各类雨水罐后，经过处理后可用于各建筑内冲洗厕所用水等。

3.2.2 地下储水模块技术

可在公园内地势较低处，合理布置2～3个地下储水模块，控制在离地面标高2 m以内，方便雨水设备的维护。日常中，收集屋顶、花园、草地、道路产生的雨水，增大整个园区的地下储水量，将雨水用于冲刷园内公共厕所、浇灌花房、清洁道路、洗车等。在预期内雨洪来临时，则应提前把储水模块的雨水排放出去，使储水模块在雨洪期间达到最大的应对能力。

3.2.3 绿地短期雨水滞留技术

考虑在园内部分区域设置雨水花园、植草沟等。园区内百卉含葩园部分绿地、木兰园中心绿地、实验楼外道路一侧绿地等降雨后容易发生滞水。可根据景观需求，结合地面雨水排水口距离远近，设置雨水花园、植草沟和湿塘等可暂时滞留雨水的绿地，种植能短期耐淹、长期耐旱，并具备一定净化能力的植物。但设计前需考虑与场地中原有乔木、建筑墙体保持适度距离，确保原有植物正常生长和建筑安全。对KP-4为园区内主游路两侧的道路绿地，车行分隔带上可以酌情考虑调整为下凹式绿带，提高降雨时道路绿地对雨水径流的集蓄和净化能力。对圃地一侧的坡状绿地，调整绿地坡度至平缓状态，补充这类绿地的群落层次。

3.2.4 强雨水截留能力植物配置提升

对植物的选择，优先选用强雨水截留能力植物[12]，对树形差、长势差的乔木，可替换为雨水截留能力强的乡土速生植物，如江南桤木，或雪松、落羽杉等针叶植物；对灌木、草本层可在丰富植物种类时，依据景观要求选择各种强雨水截留能力的植物，如杜鹃、野迎春、木芙蓉等，对滨水绿地加大如薏苡Coix lacryma-jobi、香蒲Typha orientalis、莎草、鸢尾等截留能力强的草本植物。

3.3 净

3.3.1 增加水体面积和自然式驳岸

公园水体面积小且为硬质驳岸，不利于雨水汇入水体和径流汇入过程中的净化。应适度扩大园中水体面积，将硬质驳岸改为自然式驳岸，在驳岸、水体中按比例适度种植具备净化能力的湿生植物和水生植物，加大水体对污染物的净化效果。

3.3.4 增加坡面水体净化能力

园内圃地和水生池外围均为坡面绿地。除了调整这类绿地的坡度，对坡面上应增设具备净化植物种类。例如KP-11，水生池三面均为坡面绿地，A面的植物配置为樟Cinnamomum camphora+柞木Xylosma congesta桩景——八仙花——麦冬，有部分土壤裸露；B面的植物配置为落羽杉+紫薇Lagerstroemia indica——錦带花Weigela florida+红千层Callistemon rigidus，无草本植物覆盖；C面的植物配置为银木——海桐Pittosporum tobira、树桩月季——麦冬。A面可考虑丰富灌木种类，B面应调整坡度，并种植低矮、耐阴地被植物，C面可不做调整。另外，整体上对紧挨水生池的部分带状种植如麦冬等生长密实，抗性强，具备耐污能力的植物，以减少地表径流污染物、垃圾进入水生池，减低水生池内水体污染物含量。

4 讨论

本研究以武汉市园林科普公园为例，对公园现状进行调查和分析，对该园雨水利用潜力进行估算，以此为基础，提出了基于雨水利用潜力提升的绿地提质设计思路。选择建成多年的城市公园绿地作为案例分析，基于以下一些考量：

一方面，城市公园建成多年后，绿化基础良好，有潜在的雨洪调蓄功能，而早期规划中缺乏雨水收集和利用的考虑，其雨洪管理功能，尤其是雨水利用方面发挥不理想，大量雨水资源浪费的现象时有发生。在原有基础上，扬长避短，有针对性的进行雨洪功能提质改造，这对城市公园的雨水调蓄能力发挥和景观、生态的有机融合具有重要的意义。

另一方面，城市绿地海绵工程常对全园进行“灰色”雨水蓄积和排滞洪功能的改造，以提升绿地对雨水的滞蓄能力，成本高、对原有绿地生态环境破坏大。在当前倡导节约型园林的大环境下，借用已有公园绿地自身的雨洪功能。在此基础上，尊重原有场地的特殊性，结合公园自身灌溉等用水需求，从经济性、实用性和有效性多方面对其进行的雨洪功能提升改造，可能将更具有实际意义。

参 考 文 献

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（编校：唐 岚）

收稿日期：2022-08-24

基金项目：2016年武汉市园林和林业局科研课题资助项目“武汉市园林绿地海绵功能效应评价应用研究”（武园林发[2016]64号）。

作者简介：李苗（1982～），女，高级工程师，主要从事园林生态相关工作。

史红文为通讯作者。