首页 >  土人理念 >  论文 >  正文

海岛雨洪管理系统构建的景观设计途径——以印度尼西亚巴厘岛海龟岛为例

2018-08-22 作者:俞孔坚,林双盈,丛鑫,吴頔
摘要:
维持场地水文的良性循环是场地低影响开发的重要目标。岛屿的生态系统敏感,开发岛屿无可避免要改变场地水文现状。以“排”为主的工程排水方式和针对雨水管理的局部景观设计都无法解决海岛开发的水问题。提出多目标、多层级的雨洪管理策略——通过“建筑—社区—区域—海岛”4个层级调节海岛水量和保证其水质,并结合水量调节、具体景观设计进行说明,以期进一步促进雨洪管理在城市(特别是城市新区)中的应用,从而实现城市的可持续发展目标。
关键词:
风景园林     海岛     雨洪管理     景观设计途径     巴厘岛海龟岛    

探索场地低影响开发方式是可持续发展的核心议题,维持场地水文的良性循环是低影响开发的重点[1]。岛屿上的生态系统较为敏感,开发后建设用地增加,将大大改变场地现有水文循环。以“排”为主,采用管道迅速排水的工程做法无法解决海岛淡水资源短缺问题;通过局部景观营造这种“自扫门前雪”的雨水管理方式也不能实现整体水系统的良性循环。探索一种从独立水文循环单元出发,与自然水过程相适应的雨洪管理方式,是维护海岛开发后水文良性循环的有效途径,并可以为城市新区建设中的雨洪管理问题提供借鉴。

相关概念  

雨洪管理,也称雨洪控制利用,发达国家通常称为Stormwater management,它是以雨水利用、防洪排涝、污染控制为目标的雨水管理系统,是对雨水资源进行多目标、多层级管理的方法[2-3]

景观设计途径(landcape approach)是一种通过景观设计的方法来合理安排自然要素,寻求自然与人,保护与开发之间的平衡关系的设计学方法,具体包括景观规划(landscape planning)和景观设计(landscape design)2个层面[4]

 

海岛雨洪管理系统构建方法

2.1  多目标、多层级的雨洪管理系统

在不同尺度层级对降水过程进行管理,可以实现雨水利用、防洪排涝和污染控制等多重目标。降水过程分为下落、产生径流和排放进入受纳水体3个阶段。雨洪管理根据降水过程发生位置,常采用源头控制、场地滞留和区域调蓄3个层级的策略进行降水过程调节[5]。其中,源头控制主要目标是减少径流产生、回补地下水和预防污染,从而间接延迟洪峰;场地滞留旨在遇到极端降雨时,滞蓄雨水、减少峰值流量、推迟洪峰形成时间,且平时将中小型降雨径流收集回用;区域调蓄与场地滞留原理相似,区别在于采用湖泊和景观水体在更大的范围内调节雨洪水,并通过堰、闸等设施控制向下游排放雨洪水的速度,延迟洪峰和保护河道。3个层级是根据降水过程和规划设计阶段进行的人为划分,可根据实际项目需要划分不同的层级。

2.2  雨洪管理的主要设施

根据不同层级的控制目标将调节设施分为源头控制设施、场地滞留设施和区域调蓄设施。源头控制重点用在能迅速产生径流的建设区,以下渗设施为主,成熟的技术有低影响开发(Low Impact evelopment,简称LID)技术[6-7];径流离开产生地后,在迁移的过程中,会受场地土壤、坡度、绿地和水体等要素的影响。因此,通常在潜在径流路径和径流交汇的低洼地设置场地滞留设施,如植草沟、景观化的旱溪、中小型湿地等;径流排往区域受纳水体前,根据受纳水体的防洪需求和生态保护要求,选择区域调节设施,如大型湖泊、湿地等大面积调蓄、净化雨水的景观。

2.3  海岛的雨洪管理系统

海岛水文循环有其特殊性:1)水量方面,海岛离岸且集水面积小,淡水供应和获取困难,淡水极其缺乏,因其临海,雨水径流能迅速入海,防洪排涝任务轻;2)水质方面,海水和淡水在地表和地下都有交汇,淡水的减少会导致海水倒灌,进而使得土壤盐碱化,植被和构筑物被侵蚀,海岛生态系统脆弱,生态承载力低,受污染后难恢复。因此,海岛雨洪管理主要任务为:1)存储雨水,提供淡水资源;2)防洪排涝;3)雨水回补地下水,防止海水入侵;4)减少向环境排污。其中存储雨水和地下水回补是重点。

根据海岛雨洪管理目标,3个层级的雨洪管理策略都以存储雨水为主,控制污染和回补地下水为辅。源头存水和下渗雨水可选屋顶花园、雨水桶、下渗铺装、植草沟等设施;场地和区域,以湿地、下凹绿地和景观水系为存水设施,另可设地下储水设施以减少蒸发。另外,区域层级还需要考虑景观水系与海水的交换问题。

 

巴厘岛海龟岛雨洪管理系统规划

3.1  现状分析

海龟岛拟建成世界级旅游海岛,其位于巴厘岛南著名风景区最集中的区域,是南部唯一的独立海岛,占地面积5.16km2(12),属热带季风气候,年平均气温27.5 °C11月—来年3月是雨季,旱季为410月。年均降雨量1 544mm,雨季降雨量占总量的85%,年均蒸发量1 739mm,旱季蒸发量占总量的53%,降雨量和蒸发量季节性明显。

海龟岛现状标高在-0.8~10.5m,平均海拔4.5m;场地较为平坦,坡度均在10%以下,有大量坡度小于0.2%的区域,适于蓄水。

开发前,海岛西北部是土著村庄, 与主岛间隔一条淡水人工运河,西侧有泥沼滩,中部残存大片红树林,红树林外围是珊瑚礁填海形成的陆地,经过初级演替,主要植被为洼地密林、疏林和草地;东北部和南部未填海区域分别形成咸水潟湖和淡水湿地;东侧有大片珊瑚礁滩,是海岛风浪的天然防护堤。

海龟岛主要水文过程包括径流过程、海潮过程和淹没过程。主岛中部红树林区是重要的汇流区,溢流径流最终向东南排入海,其余径流就近汇入附近湿地(3)。海岛四周受到潮汐和海浪的影响,海潮一天2次,每年310月最高海潮高达2.6m,作用集中在海堤外侧;由于东部珊瑚礁抵挡,海浪对海岛影响小。潜在海潮淹没区为南部潟湖和北部村落(4)。雨水现状水质好,局部污染来源于村落地表径流和填海裸露地表径流。

由现状分析可知:海龟岛旱季降雨量少、蒸发量大,旱季缺水严重,而雨季有大量雨水流走;主岛地表坡度<0.2%的蓄水区域,南部的淡水塘湿地,都能积蓄雨水,溢流的雨水自东南部汇入海洋;海龟岛的海潮和海浪影响被海堤和珊瑚礁削弱。因此,保证外排水质,维护泥沼滩、珊瑚礁滩健康状态对海岛防潮防浪有重要意义;海龟岛除村落外,其余区域水质优良。

3.2  雨洪管理系统目标

根据现状分析和海龟岛旅游开发需求,其雨洪管理系统构建的总体目标是:收集雨水,实现雨水资源的再利用,同时实现地下水回补和污染防治。具体目标包括:1)雨季存水,旱季使用,以较低成本满足全岛的灌溉和道路浇洒用水;2)旱季水体景观维持,向外调用海水,维持水景常水位;3)除滞蓄的淡水外,淡水尽量以下渗的方式回补地下水,防止海水倒灌;4)分区设污水处理厂进行中水回用,补充生活用水量。

3.3  雨洪管理系统的结构

海龟岛规划目标是建设一个生态宜居、具有活力的旅游海岛,土地利用以居住和酒店为

主:打造2个商业中心,包括西北部入口和东北部游艇码头;西部和东中部为中低密度居住,南部为低密度高端潟湖酒店;围绕东北部游艇码头建设高端酒店,东部为低密度高端居住,东南部为中端酒店。

雨洪管理的策略是:根据原有的径流方向和水文集水区组织规划水系统;通过系统的景观设计,将湿地、绿地和景观河道等景观要素作为雨洪设施;通过对景观要素合理的空间配置和中水回用技术的使用,形成“建筑—社区—区域—岛屿”4个层级的雨洪管理系统(5、表1)

3.4  雨洪管理系统的规划布局

3.4.1  建筑层级

      建筑层级雨洪管理设施主要为收集雨水、回用中水,满足自身灌溉、冲厕用水。雨水经初期弃流后,通过建筑单体设置的屋顶花园、花台过滤,进入雨水桶或地下存水设备,收集回用;雨季溢流雨水排入社区小型湿地存储备用;生活污水通过污水管输送到污水处理厂处理,产生的中水回用(6)

3.4.2  社区层级

社区层级设置多类型集水、储水设施存储雨水,结合中水回用,满足日常灌溉、湿地维护、道路浇洒用水,并为旱季备水。

社区由若干建筑构成,约8~10hm2,建筑围绕小型湿地布置。建筑溢流雨水由雨水花园、渗沟、绿地过滤后,存储在小型湿地中;小型湿地下设储水设施,储存的水可用作日常生活用水,也可为旱季使用;小型湿地溢流雨水进入区域级别的道路和湿地收集设施;污水通过污水管输送到污水处理厂处理,中水回用(7)

3.4.3  区域层级

区域层级尽可能地实现本区域内雨水—中水的利用平衡,局部不平衡可由区域间相互调配解决。

根据自然径流、高程、场地的生态敏感性和开发后土地利用将全岛划分为3个集水区域,分别为:东北部高地区、西部岛中岛区和南部潟湖区。每个区域由若干个社区构成,社区间设置区域级别的中型湿地廊道和道路存水设施进行雨洪调节。社区内溢流雨水先沿道路草沟排入道路设置的地下集水管道,存储用于灌溉和道路浇洒;超过道路存水设施存量的雨水由社区内小型湿地溢流口就近排入区域级别的中型湿地廊道;湿地廊道存水多,调蓄量大,可调节区域间水量平衡;污水通过污水管输送到污水处理厂处理,中水回用。旱季,先用道路或小型湿地存储的雨水,不足的量通过中水或海水淡化的淡水补充;雨季,将中型湿地中多余雨水排入景观河道(89)

3.4.4  海岛层级

海岛层级通过岛内景观河道收集区域溢流雨水,并调节景观河道与海水的平衡。海岛层级通过景观河道串联3个区域的中型湿地,在不同区域的河道相接处设闸控制区域间河道水位,在河道入海口设闸控制河道和海的水体交换。雨季,景观河道滞蓄区域级别溢流的雨水,有控制地排入海中;旱季通过向外调用海水,维持水景常水位(1011)

 

重要问题探讨

4.1  蒸发降水季节性明显的地区雨洪水量调节

规划设计中的水量调节主要有以下3个方面。

1)规划区雨洪管理系统要满足防洪排涝需求,包括开发前后外排径流总量控制和极端降水情况下洪峰控制,要求开发后这2个值均小于或等于开发前,可通过暴雨径流管理模型SWMM(Storm Water Management Model)模拟结果。

2)规划区雨洪管理系统要维持湿地和景观水系良好效果的补水需求,一般通过控制湿地和景观水系最低水位确定补水量,可根据“补水量=集水量-耗水量”水量平衡估算确定。在降水和蒸发季节性强的区域,建议采用“旱溪”这样随季节变化呈现不同水景观的“变化的景观”。

3)项目中,由于雨洪管理方案是在总体规划阶段提出,全岛用地布局未最终确定,所以进行水量核算时,在“社区—区域”层级只选取了典型片区进行估算,在岛屿层级针对景观水系采用纯淡水还是采用海水—淡水混合形式进行了探讨。计算结果表明:通过雨洪设施合理布局,在旱季,社区级别的湿地能够维持0.5m的最低水位;区域级别能保证最旱月份存储的雨水能够满足绿地灌溉、道路浇洒等杂用水需求;岛屿层级,淡水不足以维持最低水位景观,采用海水—淡水混合的补水方案。

4.2  项目中雨洪管理系统的落实

1)在总体规划阶段,提出多层级、多目标的雨洪管理系统,包括源头控制、场地滞留和区域调蓄;

2)对于地块,提出基于雨洪管理系统的地块控制导则(guide line),对地块雨洪设施的布局、规模提出控制性建议;

3)对于公共景观进行具体设计,包括道路、绿地水系、公共服务设施等;

4)项目道路概念设计(12)

5)公共景观节点设计——生态中心植物园设计(13)

 

结语

5.1  雨洪管理系统是基于自然水文循环过程的多层级、多目标管理系统

雨洪管理系统根据雨水降落,雨水离开产生场地向外迁移,雨水排入收纳水体这一自然过程,以“源头控制—场地滞蓄—区域调蓄”为管理层级,主要针对水量和水质2方面内容,实现雨水利用、防洪排涝和污染防治等多目标。

5.2  对于蒸发降水季节性明显的海岛应该关注雨洪水量调节

可通过对开发前后外排径流总量控制和极端降水情况下洪峰的控制,满足规划区防洪排涝需求,要求开发后这2个值均小于或等于开发前;通过控制湿地和景观水系最低水位确定补水量,维持湿地和景观水系良好效果的补水需求;建议采用“旱溪”这样随季节变化呈现不

同水景观的“变化的景观”。理系统在总体规划阶段,提出多层级、多目标的雨洪管理系统:对于地块,提出基于雨洪管理系统的地块控制导则;对地块雨洪设施的布局、规模提出控制性建议;对于公共景观进行具体设计,包括道路、绿地水系、公共服务设施等。

5.3  在项目中,通过景观规划设计落实雨洪管理系统

在总体规划阶段,提出多层级、多目标的雨洪管理系统:对于地块,提出基于雨洪管理系统的地块控制导则;对地块雨洪设施的布局、规模提出控制性建议;对于公共景观进行具体设计,包括道路、绿地水系、公共服务设施等。

 

注:文中图片除注明外,均由北京土人景观与建筑规划设计研究院提供。

致谢:感谢孙鹏、贾军、石春、Taylor Clem、赵月、冯耀华、李婷、耿佳丽、刘倩颖、杜宏惠、郝清、代琛莹、国宪、李晓峰、姜伟、康宜、张琳等项目组成员在专题研究中的指导、合作及支持;感谢乔青博士在本文写作过程中的指导。

 

参考文献:

[1]  Michael  E  Dietz.  Low  Impact  Development Practices:  A  Review  of  Current[J]. Water  Air  Soil Pollution, 2012, 186(1): 351-363.

[2] CRSDCWP. Urban Stormwater Management in the United States[R]. Committee on Reducing Stormwater Discharge  Contributions  to  Water  Pollution, Washington, D.C., 2007.

[3] 车伍,吕放放,李俊奇,等.发达国家典型雨洪管理体系及启示[J].中国给水排水,200925(20)12-17.

[4] 俞孔坚,李迪华.《景观设计:专业学科与教育》导读[J].中国园林,2004(5)10-11.

[5]  ()马什.景观规划的环境学途径[M].4.朱强,黄丽玲,俞孔坚,等,译.北京:中国建筑工业出版社,2006.

[6] Sutton S. Creating Better Communities with LID[C]//Low Impact Development 2010. California: the American Society of Civil Engineers, 2010: 764-777.

[7] 赵晶.城市化背景下的可持续雨洪管理[J].国际城市规划,2012(2)114-119.

(编辑/李旻)

 

作者简介:

俞孔坚/1963年生//浙江人/博士/北京大学建筑与景观设计学院院长、教授、博士生导师/北京土人景观与建筑规划设计研究院院长、首席设计师/本刊编委/研究方向为生态规划和景观设计(北京 100871)

林双盈/1986年生//广西人/硕士/北京土人景观与建筑规划设计研究院景观规划师/研究方向为生态规划(北京 100080)

   /1981年生//山东人/硕士/北京土人景观与建筑规划设计研究院园林工程师(北京 100080)

   /1981年生//天津人/硕士/北京土人景观与建筑规划设计研究院注册城市规划师/研究方向为生态规划(北京 100080)

所有评论仅代表网友意见
看不清,请刷新