公园海绵化改造研究 ——以福州温泉公园扩湖工程为例

一、前言

自2013年底中央城镇化工作会议上正式提出“海绵城市”概念以来，截至2017年初，已评出了两批共30个试点城市。海绵城市建设不仅在试点城市展开，全国各地都在积极实践其理念。大量新建项目都将海绵化作为一项必要的基础工作融入到设计中。而回顾城市中的已建成项目，以现在的标准来看，由于设计阶段未考虑“源头减排、过程控制、末端调蓄”，大多数设计与海绵城市的理念不符，有些甚至相违背。这也是造成城市水环境恶化，内涝频发的原因之一。尤其是各大中心城区，发展饱和度较高，已建成项目的规模和数量比例远大于在建和待建项目。因此，对已建成项目的海绵化改造工作同新建项目融入海绵化设计一样重要，不可偏废。

已建成项目类型多样，如：市政道路、房屋公建、小区、公园等，因此改造方法也有所差异。公园作为城市中最具海绵特质也最有条件海绵化的斑块，应作为改造的重点来考虑。

1.已建成公园概述

已建成的公园数量繁多，在风格、历史、类型、区位也不尽相同，难以全面勘察，但都在相同的国家规范《公园设计规范》框架下进行设计，因此具有可供讨论的共性。本文在此仅讨论公园与海绵化相关、具有普遍意义和代表性的现状问题。

（1）老版规范框架下的已建成公园

老版的《公园设计规范》CJJ 48-92自1993年1月1日起实施，至新版《公园设计规范(GB 51192-2016)》2017年1月1日实施为止，已使用了24年，绝大多数的已建成公园均在此框架下建设，其现状均可通过老版规范窥见一斑。

通过对老版规范的分析，可得出结论：1.大多数已建成公园未考虑对所在汇水分区雨水的控制，与海绵理念不符但有条件改造；2.公园是城市中较大的绿地斑块有较好的渗透净化能力，有条件对其进行海绵化提升；3.大部分公园内部使用雨水口和排水沟快速收水未对初期雨水净化，但有条件进行改造。

（2）不符合海绵理念的常见景观要素

大多数已建成的公园在设计时并没有考虑低影响开发的措施，因此许多景观要素从现在的角度来看并不符合海绵理念。

①   硬质排水沟（槽）

塑料、金属、混凝土排水沟或排水槽是以往公园常用的排水设施之一（图1）。从海绵的角度来说，排水沟既没有透水性又快速将雨水导向市政管网，不利于雨水的过程控制。因此，除非有特殊需要，在有条件的情况下应尽可能用植草沟等设施替代硬质排水沟。

图1 绿地边的硬质排水沟（左自右：混凝土排水沟、线型排水沟、U型排水槽）

②    堆坡地型

地形塑造是景观中空间营造的常用设计手法，一般分为“凸”型的起坡地形和“凹”型的下凹地形。在以往的设计当中，人工堆砌的“凸”型地形，没有结合适当的导水植草沟等设施，草地的雨水来不及下渗就流向路面导致积水（图2），因此需要优化堆坡地形的设计。

图2 绿地雨水流向路面

③绿地收边

常用绿地收边有路平石、路沿石和U型排水槽（图1）等，当竖向合理时路平石有利于园路雨水流向绿地，路沿石和U型排水槽则阻断了雨水流向绿地的通路，需优化设计解决这一问题方可使用。

④不透水铺地

常用的的铺地材料主要有：石材、塑胶、混凝土、沥青等，过去使用的这些材料大都不具透水能力。有些项目面层也采用透水砖，但垫层仍采用传统不透水做法，因此是假透水。不透水铺地影响雨水下渗，小雨走路带水大雨路面积水，路面湿滑舒适性差。应优化铺地材料或施工技巧，改善硬质地面不透水的问题。

二、公园海绵化改造方

  1.目标定位

 公园海绵化改造的第一步，应立足于充分的分析和计算并确定符合实际的目标定位。定位太低，公园的资源得不到充分的利用。定位太高，公园的可持续运行将受到影响。公园的海绵化改造主要解决的是对雨水的控制问题，因此控制多大范围的雨水、控制多少雨水、要达到什么效果，是定位需要明确的内容。一般来说主要有三种程度的定位：

（1）对公园所在汇水分区雨水进行控制

这个定位最高，代表在有条件的情况下，除了控制公园内部的雨水，还要主动对接公园所在汇水分区的雨水，而这个汇水分区的范围很可能比较大，产生的雨水量也十分可观。因此对公园的海绵化提升提出了很高的要求，往往这种定位的项目需要和景观、给排水、结构等多专业紧密配合才能实现。

（2）对公园自身和周边的雨水进行控制

代表在有条件的情况下，除了控制公园内部的雨水，还要主动对接公园周边的雨水。从周边哪个区域接入多少雨水，要根据公园的现状和承接能力设定，不能随意对接。

（3）对公园自身的雨水进行控制

这个定位最低，是公园海绵化提升应做到的基本要求。以往公园雨水既不满足“源头减排”的标准，也缺少“过程控制”，更达不到“末端调蓄”的要求。海绵化改造后公园应通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施达到上述要求。

要明确指出的是，上述三个层次的设计定位都强调了对雨水的控制，而不包含污水。因此公园的海绵化改造在现阶段的技术条件下，不应将污水纳入公园的消纳系统内。

2.改造原则

在已建成公园中进行海绵化提升改造和在新建公园设计中融入海绵理念有很大的不同，基于公园的现状条件，在设计前期应考虑以下几个改造原则：

（1）梳理现状管网

海绵化提升改造涉及到大量的给排水管网设计，地下管网是海绵设施形成系统的重要串联路径之一。因此应充分梳理公园已有的地下管网情况，去除多余废弃的管网，保留可利用衔接的管网。使海绵化改造后水的路径能被清晰掌握，以保证实现设计目标和定位。

（2）保护现状植被

已建成的公园大都有成熟的绿地系统，其中不乏大量有价值的乔灌木，且移植成活率较低。海绵化提升改造要谨防随意做下凹式绿地，到处破坏长势良好的植被。应结合竖向和植被现状，选择有条件的绿地节点设置海绵设施，有价值的乔灌木应坚决保留。

（3）谨慎增加水体

公园海绵化改造在有条件的情况下应增加水体，原先没有水体的可以考虑在合适的位置增设，已有水体的可在有条件的情况下增加。但增加水体前应先行计算、论证增加水体所起到的作用和实际效果，分析增加水体后维持景观用水的水源是否充足水质是否达标，充分考虑对公园现状绿地、构筑物、活动空间和竖向的影响。

（4）合理更换铺地

将公园不透水硬质铺地更换为透水铺地，是海绵化提升改造中常用的较易出效果的措施。但公园的硬质铺地一般遍及全园，提升的工程量较大、影响范围较广，应有选择的适度改造原有铺地。结合水专业的计算，如果通过其它海绵措施已经达到了设计指标的要求，那么就没有必要破坏还能正常使用的硬质铺地。

（5）兼顾公园特性

视觉观赏性和使用舒适性是公园的重要的特征。公园海绵化提升改造是一项必要的工作，但不能作为影响公园观赏性和舒适性的理由。特殊的海绵设施构造应充分考虑其景观效果和安全性，巧妙的与景观结合在一起，融入到公园中去。如图3中两种植草沟的景观效果截然不同，前者生硬没有美感，后者自然的融入到环境中去。

图3 植草沟视觉观赏性对比（左图：像大地伤疤，右图：比较自然）

三、以福州温泉公园扩湖景观工程为例

温泉公园的海绵化提升改造，应在上位条件、问题导向、前期计算的基础上结合自身的现状问题，提出有针对性的海绵化提升设计原则和定位。

1.上位条件

（1）上位指标

根据福州市海绵城市试点建设对本片区的功能定位和《福州市海绵城市专项规划》指标要求，温泉公园湖体景观项目年径流总量控制率取为75%，径流污染控制率为45%。对应的设计降雨量为24.1mm/d~35.7mm/d。

（2）上位需求

温泉公园所在的五四路片区近几年汛期灾情严重。根据数据：以2016年9月鲶鱼台风期间为例，通过现场调查，在积水较严重的时刻，五四路片区（湖前河以南、湖东路以北、屏东河以东、晋安河以西）积水量约55万m³；50年一遇情况下，最大积水时刻，五四路片的积水量约36万m³。因此该区域急需调蓄和疏导洪涝的措施。

2.问题导向

（1）雨季湖水满溢上陆

温泉公园原旧湖总面积约1.6万㎡，库容约2.5万m³，常水位标高为6.4m，平均水深约1.5m。湖体原配置22kw抽水泵一台与五四河联通，理论抽排量为仅为0.11m³/s，由于该设备年代久远且因地面沉降不均而受损，目前抽排能力更弱。当福州进入雨季，湖体抽排量远不及降雨量且五四河暴涨湖体雨水根本无法外排，因此湖水时常漫至园路，给公园带来巨大影响。

（2）夏季湖体干旱露底

温泉公园旧湖水源单一，仅靠自然降雨补充湖体。福州夏季水体蒸发量极大，降水和蒸发量的巨大不平衡，导致夏季湖体局部干涸露出湖底淤泥，既不美观也导致水生动植物死亡。更重要的是，湖体周边土壤水分得不到补充，需大量依赖园林绿化浇灌，水资源消耗巨大。而仅一墙之隔的晋安河常年有水，却因无法与温泉湖体联通而无法互通有无。

（3）公园路面积水严重

温泉公园雨天路面积水严重，经调查有三个主要原因导致：1.现状雨水口年代久远，许多管道已堵塞，排水困难；2.局部绿化地形高于路面又无排水沟，雨水全部汇集至路面；3.硬质场地为传统灰色和红色透水砖透水效果不佳，加上其垫层为不透水混凝土垫层，根本不具透水作用。因此，园区内雨天走路带水舒适性差，路面沉降处极易形成积水坑。

（4）公园雨水直排湖体

温泉公园湖体周边园路总长约1300米，平均宽度约为3.5m，面积约为4550㎡，这些园路的地表径流基本直接汇入湖体。其中有约30%的园路紧挨湖体边界，园路和湖体之间几乎没有绿地隔离。还有约50%的园路和湖体间有充足的绿化空间，但土壤裸露，流经的地表径流都夹带着泥沙和垃圾流进湖体（图4）。

图4 园路和湖体间单薄、裸露、生硬的绿地

（5）湖体水质不符规范

根据《公园设计规范》GB 51192-2016要求，人体非直接接触的观赏性景观用水水质，不应低于现行国家标准《地表水环境质量标准》GB3838中规定的IV类标准。该标准从水温、PH值、溶解氧等24个指标检验景观水体是否达标。温泉公园旧湖水体缺乏流动性，虽无污水排入，但作为补水水源之一的地表径流夹杂大量垃圾泥沙，而湖体又缺乏自净必须的生态机制或人工机制。湖体虽无异味，但常年呈不透明黄绿色，因此可推断规范所要求各项指标难以全部达标。

3.前期计算

（1）公园内现状计算结论

按照控规指标对温泉公园现状的初步测算，年径流总量控制率指标能达到75%，径流污染物（以悬浮物TSS计）削减率无法达到45%，内涝防治设计重现期无法达到30年。因此有必要进行优化提升。

（2）汇水分区水文计算结论

根据计算（图5）五四河断面A处以上汇水面积为3.66km㎡。设计洪量：20年一遇；24小时洪量为：73万m³；设计洪峰：采用水文比拟法，断面A处20年一遇洪峰流量36.9m³/s；涝水位：根据《福州市江北城区山洪防治及生态补水工程初步设计（修订版）》（2015年8月），五四河在温泉公园湖进水口处（断面A）的20年一遇涝水位为7.41m。

图5 水文计算节点位置图

（3）湖体进出水流量及水位确定

五四排涝站设计抽排为16m³/s，为确保湖体在1个小时之内可充满涝水，确定温泉公园湖的进出水流量为20m³/s。

当五四河水位对接入的雨水管网产生顶托导致路面积水时，开始调控五四河涝水进入湖体。通过分析温泉公园周边的雨水管网，按照最不利条件，当五四河水位高于5.2m时，树汤路温泉公园西门（图5）处可能开始发生积水，因此最终确定当五四河水位高于5.2m时，调控涝水进入公园内湖体。

（4）湖体库容推算分析

在现状情况50年一遇的情况下，当调蓄规模实现7万m³或20万m³两种规模时，对积水的改善作用分别为，积水平均深度下降6.4cm或21.7cm。但根据温泉公园现状条件分析，20万m³的调蓄库容占地大、破坏多、造价高，不是最优选择。因此7万m³的调蓄库容更有条件实现。

4.设计定位

根据上位条件、问题导向、前期计算，结合温泉公园的实际情况，设定了“对公园所在汇水分区雨水进行辅助控制”的定位。由于是在已建成公园中进行海绵化改造，应兼顾原有公园的景观提升和海绵化后产生的效果。因此本案的设计理念兼顾景观提升和海绵化改造两个部分，不仅提高了城市建设效率也避免了重复建设带来浪费。

图6 温泉公园扩湖景观工程总平面图

5.方案概述

按照海绵城市建设低影响开发雨水系统构建的基本原则要求，“生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设”，对温泉公园进行海绵化提升改造。除了在公园内部形成海绵设施体系，还通过扩湖工程与上位水系联通，为提升五四路片区的水安全起到辅助作用。总体运行模式如图6：公园内部通过增加海绵设施、优化湖体、驳岸及周边绿地布局，将雨水处理后汇入湖体，以减少面源污染对湖体的影响，提高径流污染物（以悬浮物TSS计）削减率。湖体往南联通五四河，利用水闸实现滞洪调蓄功能。湖体往东联通晋安河，利用泵站进行生态补水和洪水的持续抽排。

图7 温泉扩湖景观工程鸟瞰图

6.解决对策

（1）扩大湖体面积，增强湖体渗滞蓄净用排能力

旧湖改造和扩建是本次项目的重点，是所有措施节点串联后雨水最终汇入的区域，是海绵化提升的核心，大大提升了温泉公园对雨水的渗滞蓄净用排能力。项目建成后湖体库容从原来的2.5万m³提升至8万m³，增强了湖体对雨水滞留和调蓄的能力，适当缓解五四路片区雨洪问题。旧湖原有驳岸线长1330m，扩湖后驳岸线增加了450m，驳岸的渗透面增加约2250㎡，湖底渗透面增加约7000㎡。由于温泉公园湖体周边绿地环绕，大树密集，对土壤中水分的消耗和利用率较高，因此由于土壤水分饱和导致的渗透率下降的情况较一般区域好。

（2）增加生态补水，调整区域水平衡缓解旱涝

温泉公园所处区域，主要水体有温泉湖、五四河、晋安河，三者相邻却不相通。温泉湖、五四河雨季满溢夏季干旱，而晋安河有生态补水且河面宽阔雨季不满溢夏季不干涸，三者相互连通形成系统后，则温泉湖夏季有水源湖体不干涸，周边土壤保持湿润植被得以更好生长，湖体内动植物存活率也可提高。雨季温泉湖和五四河过量的雨水可通过晋安河排出，以适量缓解洪涝。补水水源接入点为晋安河上游，总体水质较好，可作为湖体的日常补水使用。

（3）调整场地竖向，实现项目周边雨水汇入公园

由于公园绿地率高的特性，即使不做海绵化提升，也能年径流总量控制率指标。但作为城市的重要海绵节点，在有条件的情况主动收纳周边场地的雨水，是城市绿地系统的重要功能之一。因此在不影响原有公园重要绿化节点的情况下，结合周边场地竖向现状，适当调整红线内部竖向或利用特殊海绵设施，增加客水的接收率是十分有必要的。

（4）优化绿地布局，初步净化汇入湖体雨水水质

虽然温泉湖体周边园路广场等硬质场地比例小于绿地，但从海绵的角度看绿地布局较不合理尚可优化。园路紧挨驳岸边缘，或园路湖体间的绿地地表裸露，导致路面雨水夹带垃圾泥沙直排湖体。因此，在设计中适当调整园路位置，保证园路驳岸间绿地至少大于3m，改垂直驳岸为自然式的草坡入水。改造后既增加绿化提高了地被对地表径流的初步净化能力，又美化了岸线，提升了公园景观效果（图8）。

图8 微调园路线位、优化驳岸绿地、引导地表径流

（5）增加水生植物，提升湖体水质净化能力

温泉湖湖底长期以来沉积大量淤泥，这个隐藏的景观面面积很大，却没有被很好的利用。在本项目中，将水生态净化系统运用在旧湖范围内，利用沉水植物、食藻虫、鱼虾贝等形成的稳定生态系统，提升水体的自净功能，并提升湖体景观效果。

（6）改造硬质场地，增加地表透水率减少路面积水

虽然温泉公园的渗透率已经很高，但借本次扩湖主体工程完工后周边环境的修复工程，将施工中被破坏的硬质场地改造为透水硬质，采用透水垫层和透水面层。改造后的路面小雨可完全渗透，无需外排，路面积水减少，使用舒适性也可得到大幅提升。

四、总结

已建成公园是中心城区重要的绿化斑块，也是潜力巨大的海绵体。公园的海绵化改造，除了关注自身的海绵体系构建外，还应承担更多的社会责任，成为在城市层面发挥功能的海绵斑块。但公园海绵化改造的定位一定要准确，没有经过上位分析、现状分析和专业计算而得出的定位，会误导整个方案设计，不但不能物尽其用，还有可能破坏公园已经稳定的环境系统。在新版的《公园设计规范》中，已经增加和修改了与海绵理念相关的条例，将更好的指导我们对公园进行改造和新建并推进海绵城市理念的发展。

作者简介：黄贝琪福州市规划勘测设计研究总院  园林景观所工程师