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1低影响开发概述
传统的开发对生态系统最明显的影响就是对水循环的改变,开发过程中不透水面积的增加,减少了水向土壤深层的渗透,地下水体萎缩,溪流随之退化,同时增强了地表径流,在降水集中时期加大了城市内涝的风险。出于降低开发过程中水方面的影响,衍伸出一个专有名词“低影响开发”(Low Impact Development,简称LID)。低影响开发是一种雨洪管理策略,它的基本思路是通过有效的水文设计使城市开发区域的水文功能尽量接近开发之前的状况,模仿自然生态过程来管理雨水。自20世纪90年代末,美国环境总署推行的低环境影响开发技术逐步在美国得到应用和推广。之后在美国、英国、德国、新西兰及澳大利亚等发达地区发展迅速,很多城市都有利用低影响开发设计理念设计的雨洪控制利用工程。例如在北美,该技术强调在开发初期考虑如何保持整个自然循环的链条不被打断破坏,通过小型、易建及维护成本低的设施实现面源污染控制、维持环境生态及水土保持等多种功能。这项技术是作为土地利用规划的一部分,在新开发区实施的极为成功,在旧城区改造中也取得了显著效果。植被浅沟、生物滞留系统、雨水花园等低影响开发措施,在城市规划设计及建设中得到了较好的体现。低影响开发技术在国内应用起步较晚,随着城市水资源短缺和雨洪灾害问题的严重,该研究逐渐成为热点。1998年国内首次开展针对雨水利用与污染控制的相关技术研究;2003年开始实施国家水专项城市面源污染控制研究,LID技术是其中的核心部分;如今针对生物滞留系统、植被过滤带、人工湿地等多种源头或集中雨水控制与处理设施成为了研究的热点。与此同时,我国开展了多项示范工程,其中较为著名的工程有北京奥林匹克森林公园、上海世博园、上海虹桥机场、深圳市雨水综合利用示范项目等,这些对我国城市的雨水利用起到了积极作用。总体而言,我国已有的研究和实践工作目前仍主要局限于小规模应用。低影响开发技术实践旨在关注场地水文过程,通过场地设计手段模拟场地开发前的水文过程,减小人为开发对于场地的影响,其优势已在相关研究中体现,可以减少暴雨径流量并减轻市政排水系统的压力,去除雨水中的氮、磷、重金属等污染物,中和酸雨,节省雨水回收成本,提高雨水利用率,减少雨水处理费用,降低城市降雨带来的环境污染。
2低影响设计的原则
在景观设计中实现降低对生态环境影响,我们需要做到维持原有地形,保留原生植被和大树,减量、循环、再生(reducing,recycling,reusing,简称3R)原则。低影响设计可以理解为旨在降低人为活动对场地或环境影响的设计。低影响开发策略可以作为低影响设计中重要的一部分,除了水文影响之外,从多角度考虑如何降低设计对环境造成的压力,应用先进的科学理论和技术手段,在有限的空间和资源创造节约型园林,在兼顾植物景观的美化功能外,实现园林生态效益最大化,可以作为现代园林的特色之一。
(1)保留原有地形与肌理。
将土地现有的地形地貌与环境肌理作为设计的基础加以改造,既可以减少设计及施工成本,又可以减小对环境影响。2014年青岛世园会,就是结合园区山地地形,在原有地形地貌基础上合理配置景观,最大限度地保护利用自然资源,避免对周边山体进行破坏,使园区与自然相融而成、浑然一体,凸显山地世园会的景观特色,取得了良好的效果。
(2)保留原有植被与大树。
植物作为园林中唯一具有生命特征的要素,需要更多的养护成本。原有的植被与大树已经适应了所在区域的自然生态环境,在不需要过多人工干预的情况下就能长势良好。移栽的植物,所需的移栽或维护成本极高,浇水、施肥、病虫害防护、补植等工作都需要投入人力和物力,同时也会对土壤等环境条件带来一定的改变。保留原生植被既节约开支又能保持原有植被生境以最大限度减小对土地的影响。
(3)“减量、循环、再生”(3R)原则。
3R原则强调了资源的节约与合理利用,同时也降低对环境的冲击。减量原则是从输入端考虑,由景观设计开始,要体现节约资源与能源的特点。循环原则是从过程考虑,强调能被多次反复利用。再生原则是从输出端考虑,将废弃物再次利用成资源。如在步行路中对石材或砖块等铺装采用非粘缝处理的设计,既可以在施工阶段减少粘缝材料的使用,体现减量原则;又能增加场地的透水性使植物可以利用雨水资源,以及在个别铺装块损毁时进行替换,体现循环原则;还能为今后整片铺装材料用于别处提供了可能,体现再生原则。
3低影响设计的路径
3.1植被浅沟(植被洼地)
植被浅沟被用于收集地表流动的雨水,是植被浅沟浅草覆盖的输水沟渠,它几乎与传统排水路径相同,差异就是其输送的雨水由地下转移至地表。如此设计可以使一部分雨水蒸发到空气中,一部分雨水渗透进入土壤补充地下水,另一部分通过植物的吸收过滤去除污染物。将植被浅沟引入公园,沿着公园主路两侧分布,并与花镜相结合,能承担排水作用的同时丰富生物多样性,功能与景观并存。美国波特兰NE Siskiyou绿色街道两侧雨水改造的代表性实例之一。在街道两侧种植带中选择适应当地环境的乡土植物,无需过多的养护管理成本,并能与周围环境相协调。植物生长缓慢,植物之间外形或颜色上差异明显,多为常绿植物,一年四季都有观赏价值。同时,巧妙运用路缘石收集街道的雨水径流,使雨水汇集到植被浅沟之中再加以吸收、过滤和渗透。这个项目为城市雨水管理策略提供模型,并为居民创造舒适的人居环境。
3.2生物滞留区(下沉式绿地)
生物滞留区大多指能够收集并储存雨水径流的区域,一般低于地面,表层种植耐水湿、吸附能力较好的植物,下层为多孔隙渗透能力较好的有机覆盖层,通过植物截留和土壤滞留处理径流雨水,同时使雨水得到有效过滤。通过植物材料的过滤和吸收净化雨水,还通过截留雨水,减缓径流,使雨水缓慢渗入地下土壤以补充地下水,是一种有效处理雨水的方式。生物滞留区不仅可以吸收污染物,还能为野生动植物提供栖息地。美国风景园林师协会(ASLA)获奖项目——万人工厂的停车场生态设计,将生物滞留区分布于停车场周围,起到雨水管理的作用。周围的停车场、屋顶雨水在场地内汇聚减缓径流速度、中和径流影响,维持了工厂周围脆弱的生态环境。同时这还是一片变化凹地,植物的选择上选取耐水湿及耐干旱的植物,雨季时形成湿地景观,旱季时则变为草地景观。该案例同样适宜应用在郊区和城市地区,体现了景观设计者对环境可持续性理念的实践。
3.3雨水花园
雨水花园是生物滞留区的一种较小的形式,接收来自屋顶或其他不透水区域径流的浅洼地,并种植植物。雨水花园不是湿地,在非降雨间期它们几乎是干燥的。雨水花园可以由几个花坛逐级降低组成,上层过量雨水流向下一阶花坛,因此每一阶花坛需采用不同耐水湿特性的植物组合,在上阶花坛选择具有吸收作用的湿生或挺水植物,在下阶花坛选择适应干湿变化生境的耐水湿也耐干旱的植物。唐纳德溪水公园是雨水花园的典型案例,位于美国波特兰的繁华街区,原本是一块湿地,后发展成为工业用地进而成为废弃地,设计者用现代新技术重现过去湿地景观,以水和栖息地作为公园特色。公园充分利用基地地形由南至北逐步降低的特点,收集周边地表径流的雨水,由坡地高处到低处反映的是土壤含水量由低到高变化的过程,收集到的雨水经过不同植物过滤带的吸收和过滤,经净化得到的雨水被收集到坡地下方的水池中 。
3.4绿色屋顶
绿色屋顶是将植被层纳入到屋面系统里,由植物、种植土、过滤层、排水层、防水层等结构组成,在我国近几年呈快速发展趋势。绿色屋顶能通过减缓整个屋顶的径流速度,通过土壤及植物的储水来消减城市径流,并对建筑及周边地区起到降温增湿作用。绿色屋顶不仅可以净化和吸收雨水、减小屋面径流,有效调节建筑室内温度变化,还能增加城市绿量,创造城市新的绿色空间,缓解城市热岛效应,起到节约能源降低能耗的作用。绿色屋顶可以减少空调使用,研究还发现绿色屋顶可以有效降低室内温度,并且兼具美化环境的作用,可以创造出舒适的生活空间。在满足绿色屋顶结构负荷要求的条件下,应大力推行绿色屋顶。芝加哥市政厅“绿色屋顶”,坐落在美国芝加哥市的中心。面积将近两千平方米,于1999年由芝加哥市环保部门启动,由景观设计师、环境工程师、建筑师等设计人员通力合作完成。在原有屋顶上由下至上依次铺设支撑层、水蒸气控制层、隔热层、防水层、排水层及过滤膜,最上层是植被生长的土壤层。考虑到屋顶风大的特点,而且植物在生长季节可能承受一定程度的干旱,因此植物选择喜干、喜光,能够适应当地气候环境,抗风性强的乡土植物。实际效果证明,这座屋顶花园在降低温度、节能减排等方面发挥良好作用。
4结语
降低设计对环境的影响是景观设计的导向。随着世界人口的增长和人类现代化文明进程的加快,既然人类对自然的开发利用难以避免,对使用景观的方式将很大程度决定未来自然给我们提供的生态系统服务。现代园林的生态价值会越来越重要,在某些情况下,生态意义会超过景观价值,对此,重要的途径就是保留原有地形与肌理、保留原有植被与大树、“减量、循环、再生”(3R)原则。采用一定的低影响开发技术模拟自然达到功能、美观与生态效益并存。将植被浅沟、生物滞留区与雨水花园融入城市绿地,能将园林绿地和排水工程的成本结合,恢复部分城市生态环境;将绿色屋顶应用到城市屋面系统之中,具有不占有城市稀缺土地资源的特点。以达到缓解城市内涝、改善生态环境、丰富绿地景观、增加人们游憩空间的多重效果。低影响开发技术能够同时满足人类发展需要、生态系统需求和美学价值的技术。景观设计中低影响设计原则体现可持续发展思想,在“生态城市”的时代背景下具有重要实践价值。着眼于多层次制约环境冲击以求长远发展,它要求设计师在场地现状的基础上,熟练应用设计手法和植物材料,在展示优美景观同时解决生态功能需求,使功能元素具备良好的景观价值,是实现生态文明的价值体现。
作者:秦璐 刘青林 单位:中国农业大学观赏园艺与园林系