景觀生態(tài)系列 | 5分鐘了解什么是“生態(tài)植草溝”

今天這篇文章，是漢藝最新推出的一個(gè)系列，就像美劇一樣，由N集劇目組成了一季的精彩放映。這個(gè)系列會(huì)從景觀入手，每一季都將為大家系統(tǒng)化補(bǔ)充一些景觀設(shè)計(jì)中非常重要的基礎(chǔ)概念。

那些一提景觀就經(jīng)常聽(tīng)到的“雨水花園”、“海綿城市”等看似高深的名詞，背后往往是常見(jiàn)但容易被我們忽略的細(xì)節(jié)和技法，所以這一系列將向大家重點(diǎn)介紹景觀中常見(jiàn)又簡(jiǎn)便易懂的技術(shù)。

一方面可以幫助大家快速補(bǔ)充必要的景觀基礎(chǔ)知識(shí)，另一方面為下一階段各位沖刺景觀高階設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。

這個(gè)連載系列就像看小說(shuō)，全程看完的同學(xué)，你們會(huì)有更大可能做出更精致的作品集，而更精致的作品集會(huì)幫你申請(qǐng)到比預(yù)想中更好的學(xué)校。

簡(jiǎn)單說(shuō)，景觀是基于對(duì)土地的研究，建立在規(guī)劃／建筑／生態(tài)學(xué)等的理論基礎(chǔ)之上，去協(xié)調(diào)自然環(huán)境與人居環(huán)境的學(xué)科。

而景觀生態(tài)學(xué)作為景觀學(xué)最重要的基本理論之一，宏觀來(lái)看為我們提供了大格局的規(guī)劃原則，從細(xì)微處講，又是我們進(jìn)行細(xì)節(jié)開(kāi)發(fā)的技術(shù)依據(jù)。所以，該系列的文章將分成兩個(gè)主要方向——自然生態(tài)景觀技術(shù)&人文生態(tài)景觀技術(shù)。

自然生態(tài)技術(shù)將分成7個(gè)類別，主要針對(duì)常見(jiàn)的生態(tài)問(wèn)題講解相對(duì)應(yīng)的解決策略，包括雨洪管理，熱島效應(yīng)，垃圾處理，污染治理，人工河道與水庫(kù)，工業(yè)遺址再利用，及其他領(lǐng)域的交叉與應(yīng)用。

人文生態(tài)技術(shù)中將提到古村落的修復(fù)與保護(hù)，歷史遺跡的再利用，生態(tài)旅游的經(jīng)營(yíng)手段等3個(gè)主要話題。

第一季，我們將從自然生態(tài)方向入手，為大家解讀其中非常重要的一環(huán)——雨洪管理措施。

01

- 雨洪管理的“昨天”與“今天” -

“水”作為人類懶以生存的基本元素，從公元前6世紀(jì)的古羅馬大型水運(yùn)輸通道，到古巴比倫空中花園的精妙供水系統(tǒng)，人們一直嘗試著通過(guò)不同的手法干預(yù)自然，開(kāi)渠引水，克服艱苦的自然環(huán)境，也創(chuàng)造了許多令人驚嘆的景觀。

▲ 圖1：古羅馬水道

但隨著到現(xiàn)在城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，大面積的硬質(zhì)鋪裝代替了荒原與野草，筆直的城市漕運(yùn)河道代替了蜿蜒的自然河流，隨之而來(lái)的是暴雨侵襲／城市內(nèi)澇／地下水緊缺／水源污染／供水補(bǔ)給不足等問(wèn)題的出現(xiàn)。

針對(duì)城市中的雨水問(wèn)題，其實(shí)早在3000BC（Burian & Edwards, 2002） 開(kāi)始，就已經(jīng)引起了大量規(guī)劃師／景觀設(shè)計(jì)師／建筑設(shè)計(jì)師們的關(guān)注，并通過(guò)不斷的調(diào)研與實(shí)驗(yàn)，提出了應(yīng)對(duì)不同雨洪問(wèn)題的管理措施。

可是如今一提到雨洪問(wèn)題，大多數(shù)同學(xué)都覺(jué)得雨水花園就是等同于雨洪管理措施，是解決城市內(nèi)澇現(xiàn)象的唯一方式，而忽略了解決雨洪問(wèn)題其實(shí)完全可以用更多元的手段。

▲ 圖2：雨水花園設(shè)計(jì)

其實(shí)，雨水花園只是雨洪管理的其中一種手段，除此之外還有生態(tài)植草溝（grass swale／bio swale），蓄滯池（detention basin/retention basin），人工濕地（wetland），濾層排水（filter drains）等生態(tài)技術(shù)，它們都可以滿足緩解瞬時(shí)暴雨、凈化地表徑流水質(zhì)、為動(dòng)物提供生態(tài)棲息地的需求。

這些生物技術(shù)共同構(gòu)成了（城市）雨洪管理體系，從源頭／運(yùn)輸／排滯／終點(diǎn)等階段分別進(jìn)行處理，并進(jìn)行循環(huán)再利用，以達(dá)到合理利用水資源的目的。

▲ 圖3：多種雨洪問(wèn)題處理手法

各國(guó)家針對(duì)雨洪安全分別提出了相應(yīng)的術(shù)語(yǔ)和設(shè)計(jì)規(guī)范，曾經(jīng)的很多名詞和政策都對(duì)當(dāng)今的雨洪管理措施產(chǎn)生了巨大的影響。

美國(guó)首先提出了最優(yōu)管理措施BMP（Best Management Practice），并在1999年提出了低影響開(kāi)發(fā)模式LID（Low Impact Development ）——這也是海綿城市的另一個(gè)名字。

▲ 圖4：波特蘭會(huì)議中心雨水花園

1996年，美國(guó)首先在波特蘭嘗試了大尺度的生態(tài)草溝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在城市雨水排入Willamette河之前利用植草溝減少了50%的徑流污染。

波特蘭作為較早應(yīng)用雨水管理系統(tǒng)的城市，從1990s開(kāi)始大量的公路和社區(qū)中都設(shè)置了完整的生態(tài)排水體系[1]，草溝作為BGI（Blue-Green Infrastructure）的較小構(gòu)成單元，通過(guò)對(duì)雨水的初步收集和過(guò)濾，以減緩城市中大面積硬質(zhì)鋪裝所造成的雨水排放壓力。

▲ 圖5：Green Infrastructure Scenarios，2014 ASLA

英國(guó)在1997由JimConlin在BMP系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出了針對(duì)暴雨管理（stormwater management）的SUDS系統(tǒng)，并從2003年開(kāi)始，在蘇格蘭大部分新建設(shè)的城市開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中強(qiáng)制實(shí)施。

▲ 圖6：SUDS System Includes Waterfall in London

02

- 高效雨洪問(wèn)題處理設(shè)施—生態(tài)植草溝 -

生態(tài)植草溝（又叫植被淺溝/生物溝，以下簡(jiǎn)稱植草溝），是指種植植被的景觀性地表溝渠排水系統(tǒng)，主要用于雨水前期處理、雨水運(yùn)輸，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溝渠排水系統(tǒng)[2]。

相較于排水體積一定的傳統(tǒng)排水模式，植草溝能夠通過(guò)植被的滯留／過(guò)濾／吸附功能，減緩徑流流速，去除徑流中的污染物，利用彈性的排蓄空間降低雨水對(duì)城市排水造成的壓力和污染。

生態(tài)草溝的概念經(jīng)常被誤解成雨水花園，生態(tài)草溝是由草坡或者自然的坡度引流雨水并加以過(guò)濾。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，生態(tài)植草溝更加針對(duì)于雨洪處理的收集與運(yùn)輸階段，它可以是雨水花園的輸入與輸出通道。其設(shè)計(jì)既要滿足生態(tài)排水的技術(shù)要求，又要滿足公眾審美的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

▲ 圖7：Bioswale Design along Urban Street

植草溝可以按照地表徑流流入的方式，進(jìn)一步劃分為3種類型：標(biāo)準(zhǔn)傳輸型植草溝，干植草溝，和濕植草溝[3]。

植草溝的主要作用是去除地表徑流中的污染物，在華盛頓長(zhǎng)度為60m的植草溝實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于SS去除率可達(dá)60%，碳?xì)浠衔锶コ士蛇_(dá)75%，金屬污染物去除率可達(dá)67%，也就是說(shuō)，大部分污染物可在60-75m的距離中去除[4]。

此外，植草溝又經(jīng)常被設(shè)置在大面積的硬質(zhì)鋪裝邊，如高速公路、步行道路和停車場(chǎng)等，用以快速疏散聚集的雨水。

在Shandas(2015)的研究中還指出[5]，擁有生態(tài)草溝的社區(qū)居民對(duì)于環(huán)境的滿意度更高，社區(qū)變得更適宜步行，也能夠通過(guò)社區(qū)性的維護(hù)活動(dòng)拉近鄰里距離，促進(jìn)社區(qū)認(rèn)同感的營(yíng)造。

03

- 植草溝的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)要領(lǐng) -

植草溝能高效緩解雨洪排蓄，又能處理徑流污染，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，容易維護(hù)，所以植草溝是可以大量在城市景觀設(shè)計(jì)中被復(fù)制的生態(tài)技術(shù)。

植草溝的設(shè)計(jì)原則，首先要滿足排水的需求，其次是其觀賞價(jià)值，在植草溝的設(shè)計(jì)中尤其要注意以下幾點(diǎn)：

（1）斷面缺口

為了避免路面積水，植草溝通過(guò)斷面的缺口設(shè)計(jì)將雨水快速導(dǎo)入其中，常見(jiàn)的做法是將其直接與街道景觀結(jié)合，作為分割機(jī)動(dòng)車與步行道路之間的綠化帶，同時(shí)利用植物對(duì)機(jī)動(dòng)車路面的污染（油污、顆粒物等）進(jìn)行過(guò)濾和沉淀。

▲ 圖8：Street Bioswales，SanFrancisco

▲ 圖9：NE Siskiyou Green Street, Portland, Oregon, 2007 Asla Professional Award

NE Siskiyou Green Street（圖9）作為波特蘭比較著名的綠色街道，曾在2007年獲得了ASLA專業(yè)組的通用設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。該設(shè)計(jì)將原有街道的社區(qū)停車空間改建為生態(tài)草溝，創(chuàng)造了利于步行的步道體系，同時(shí)緩解了該地區(qū)經(jīng)年的暴雨積水問(wèn)題。

（2）彈性的儲(chǔ)水空間

相較于人工溝渠式的草溝，自然草溝能夠提供更大的彈性空間，草坡的滲透率更有利于雨水的快速下滲和導(dǎo)流，草坡面積越大越能更好地凈化水體。

但要注意一點(diǎn)，在植草溝設(shè)計(jì)中需要結(jié)合場(chǎng)地本身的空間限制條件選擇適合的做法，以便達(dá)產(chǎn)生最大生態(tài)效益。比如，利用缺口形成的人工草溝更加節(jié)省空間，同時(shí)植物種類更豐富，能夠提供多樣化的棲息空間。

▲ 圖10：Pathcrosses a bioswale in Portland, OR

▲ 圖11：NaturalGrass Swale

（3）系統(tǒng)性排水網(wǎng)絡(luò)

植草溝的設(shè)計(jì)往往不是單獨(dú)存在的，而是依存于完整的排水體系。由于植草溝的儲(chǔ)水能力有限，所以收集的雨水需要快速地排入儲(chǔ)存能力更強(qiáng)的雨水管理設(shè)施，如蓄水池，雨水花園等。

因此在設(shè)計(jì)中，除了需要考慮每一段草溝之間的鏈接以外，還需要完善植草溝與其他雨洪設(shè)施之間的配合。

▲ 圖12：Bioswale in Glashaus Residential Development, Emeryville

▲ 圖13：Parking，Castro Valley Library, San Leandro

圖12是一種連接植草溝之間的簡(jiǎn)單方法，圖13是將草溝的水快速轉(zhuǎn)移到地下排水管道的做法。除此之外，也可以將水轉(zhuǎn)移至retention basin和detention basin中，如14.

▲ 圖14：Hassett Park Stormwater Design，Campbell Section 5,ACT, Australia

（4）季節(jié)性景觀

雨洪管理的措施都會(huì)涉及到季節(jié)性的設(shè)計(jì)問(wèn)題，當(dāng)有暴雨產(chǎn)生的時(shí)候，我們需要考慮植物是否適應(yīng)有水的環(huán)境，水流是否會(huì)形成具有觀賞價(jià)值的景觀等。

同時(shí)也需要考慮，在旱季的時(shí)候，沒(méi)有了水元素，草溝只是作為一般性的景觀元素存在時(shí)，是否也具有欣賞性。

▲ 圖15：Hassett Park Stormwater Design，Campbell Section 5, ACT, Australia

▲ 圖16：Southport Broadwater Parklands, AECOM

▲圖17：Bioswale, Bullitt Center , 15th Avenue

（5）關(guān)于植物種類的選擇

植物在植草溝的設(shè)計(jì)中扮演著重要的角色，其種類的選擇能夠直接影響植草溝的生態(tài)效益：

1. 植物根莖能夠減緩水流的速度，使徑流中的固體顆粒逐漸沉淀。

2. 通過(guò)植物根系與土壤的作用，吸收徑流中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（氮磷鉀和部分金屬元素），并為微生物提供了良好的棲息場(chǎng)所，加強(qiáng)污染元素的吸收與沉淀。

3. 多樣性的植物組合，能夠?yàn)槌鞘兄械膭?dòng)物提供小型的棲息地。

4. 結(jié)合周邊環(huán)境，提供美學(xué)價(jià)值。

04

- 總結(jié)與啟發(fā)-

綜上所述，植草溝作為雨洪管理措施中較小的構(gòu)成單元，經(jīng)常在生活中被大家忽略。但植草溝具有較強(qiáng)的凈化能力和疏導(dǎo)能力。

同時(shí)，植草溝具有占地小，好維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，也讓其越來(lái)越多地出現(xiàn)在社區(qū)街道，停車場(chǎng)等場(chǎng)所。幫助形成綠色街道（Green Street）體系和綠色基礎(chǔ)設(shè)施（Green Infrastructure）等緩解城市雨洪壓力的生態(tài)措施。

同學(xué)們?cè)诰坝^設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，如遇到城市雨洪問(wèn)題，可以思考和利用今天講到的植草溝設(shè)計(jì)，更好地形成系統(tǒng)性的雨洪管理模式；在大尺度的場(chǎng)地設(shè)計(jì)中，也可以應(yīng)用植草溝設(shè)計(jì)，作為具有生態(tài)效益的技術(shù)節(jié)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)表達(dá)。

下篇?jiǎng)∏轭A(yù)告

下集劇情依舊針對(duì)雨洪問(wèn)題管理系統(tǒng)，主角將是蓄滯池，與植草溝偏重雨水運(yùn)輸和污染過(guò)濾不同，蓄滯池將提供長(zhǎng)期和短暫性的儲(chǔ)存雨水功能，請(qǐng)大家保持期待，并體驗(yàn)逐漸成為景觀設(shè)計(jì)高手的過(guò)程。

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Reference:

[1] D'Arcy, B., & Frost, A. 2001. The role of best management practices inalleviating water quality problems associated with diffuse pollution. Science of the Total Environment, 265(1-3),359.

[2] Yousef Y A. Wanielista M P. Harper H H., 1985, Removal of Highway Contaminants by RoadsideSwales, Trand Resrecord1017, TRB, Washington DC.

[3] Thomas N D. Andrew J R, 2002, Municipal Stormwater Management, Washington DC.

[4] 王健, 尹煒, 葉閩, 等. 植草溝技術(shù)在面源污染控制中的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2011, 34(5): 90-94.

[5] Shandas, V. 2015. Neighborhood change and the role of environmental stewardship: a casestudy of green infrastructure for stormwater in the city ofPortland, Oregon, USA. Ecology & Society.

[6] Burian, S. J., & Edwards, F. G. 2002. Historical perspectives of urban drainage. American Society ofCivil Engineers, 91(2002), 3-16.

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