园林景观低冲击开发研究现状和发展趋势
胡传伟1，高 雪2，孙 冰3＊ ，陈 勇
3（1.广州华苑园艺有限公司，广东广州 510600；2.城际（中国）国际建筑师联合事务所，广东广州
510655；3.中国林业科学研究院热带林业研究所，广东广州 510520）
Low Impact Development Landscape Technology: Literature Review and Suggestions for Future Research
HU Chuan-wei1，GAO Xue2，SUN Bing3，CHEN Yong3
（1 Guangzhou Huayuan Landscaping Co., Ltd., Guangzhou, 510600; 2 Citynet (China) International Architects & Aociation; 3 The Research Institute of Tropical Forestry, CAF, Guangzhou, 510520） Abstract: Since the emergence of LID practices, they have been succefully used to manage stormwater runoff, improve water quality, and protect the environment.Research on individual LID practices such as pervious pavements, bioretention, roof garden, natural drainage system and native plant landscape design has introduced at first.Then paper reviewed the research status at home and abroad.Finally, the paper suggests directions for future research opportunities.Keywords: Landscape architecture; low impact development（LID）; ecological garden
摘要：园林景观低冲击开发在透水铺装、绿色屋顶、生物景观滞留池、自然排水系统、乡土植物设计等技术上得到了快速的发展。本文首先回顾了园林景观LID技术国内外研究和发展现状，而后讨论了几个技术关键问题，最后提出了未来的主要研究和发展方向。
关键词：园林景观；低冲击开发（LID）；生态园林
城市大面积的硬质铺装造成地表径流量和径流速度增加，导致雨水不能有效下渗补给浅层地下水，同时也加剧了城市化对河流的面源污染程度。城市化带来的不利影响促使全球各国积极寻求和谐的城市发展道路，如英国实施了Sustainable urban drainage systems、澳大利亚使用了Water Sensitive 第一作者简介：胡传伟（1986-），男，硕士，研究方向为园林工程技术和管理。
通讯作者：孙冰，研究员，Email:gdsunbing@126.com
项目来源：国家948项目（2011-4-40）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（RITFKYYW2010-12）。
Urban Design、法国开发出Techniques alternatives排水系统、美国提出了低冲击开发模式，其他国家也相继实践了减轻对自然影响的替代性城市规划和资源保护措施，而我国在环境修复、生态恢复、生态园林等方面研究比较笼统，基于水环境的城市生态建设尚未形成理论体系和成熟建设模式。为此，本文通过对园林景观低冲击开发现状的回顾和技术关键问题分析，提出了我国园林景观低冲击开发的研究和发展方向，以期能研制出本土化的园林景观低冲击开发集成技术和管理模式。
1 园林景观低冲击开发的内涵和外延
低冲击开发（Low Impact Development，简称LID）是上世纪90年代末由美国提出的关于暴雨管理的新理念，其核心思想是通过对分散、小规模的源头控制与设计来减少暴雨所产生的径流和污染，使开发区域尽可能接近开发前的水文状态，是一种以生态系统为基础、从径流源头开始的暴雨管理方法
[1]，在美加等国广为应用。虽然低冲击开发的提出是基于雨水管理领域，但其基本理念是按照水文功能等效原则，结合园林景观设计和施工，实现雨水渗透、地下水补给、降雨径流流量控制等目标。园林景观作为低冲击开发模式的主要载体，对生态环境及水资源的保护起着至关重要的作用，如果园林景观设计以低冲击开发理念为指导，工程建设应用低冲击开发技术，不仅可节约市政雨水管道投资，还能达到节约水资源及恢复自然生态系统的目的。
2 园林景观低冲击开发国内外研究和发展现状
LID技术在美加等发达国家发展迅速，在规划设计、效益评估、政策调控等方面积累了丰富的经验[2-3]。美国纽约、华盛顿、芝加哥、马萨诸塞州等城市先后应用LID理念制定了城市发展规划，并成立研究中心，组建LID景观设计指引网站，在景观工程中充分利用蓄水池、植被浅沟、绿色屋顶、雨水花园等LID技术；英国、丹麦等国则实施了雨水利用工程，收集屋面、庭院的雨水用以供给观赏水景、绿地灌溉、冲洗路面等；德国在区域开发中采纳LID理念对雨水收集利用和调蓄，结合本土景观，形成了自己的特色；澳大利亚水敏感设计理念广泛应用，把水循环利用与城市规划设计统筹考虑，广泛采用雨水花园、蓄水池、生物滞留、绿色社区、原地污水处理等绿色基础设施；日本在上世纪90年代初就正式把雨水渗透沟、透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施[4]。
我国住建部仇保兴副部长倡导低冲击开发城市规划变革，城市应以对环境低冲击的方式进行规划建设和管理[5]，2010年5月住建部首批确定深圳、北京和宁波3个低冲击开发示范点，同时“十二五”期间启动了科技重大专项“低影响开发城市雨水系统研究与示范（2010ZX07320-002）”进行理论和示范研究。建筑行业颁布了《绿色建筑评价标准》，规定绿色住宅建筑和公共建筑的室外透水地面面积比不得低于45%和40%[6]。深圳市率先启动的广深港门户区建设正是以园林景观低冲击开发的标准，合理布设雨水利用设置，实现了该片区道路雨水的有效利用[7]；深圳万科中心探索渗透铺装、绿色屋顶、雨水花园、植被浅沟等LID技术，雨水收集利用率达50%，径流控制率达90%[4]，此外，深圳南山商业文化中心、泰格公寓，北京奥林匹克公园、阿卡迪亚，广州国际生物岛，上海世博园，天津东丽湖等项目也采用了LID技术，效果显著。
3 园林景观低冲击开发技术关键问题
园林景观LID技术主要体现为工程性措施，且多数措施都是综合性的[8]，其技术集成包括透水铺装术、绿色屋顶、生物景观滞留池、自然排水系统、水土防护、节水养护、乡土植物设计与应用等，以上集成技术的核心是工程设计优化、雨水渗透性能检验、降低面源污染的效果评估和决策管理技术。
3.1 规划和设计研究
张善峰等提出低冲击开发规划的7个目标和8个原则，并阐述了LID技术在解决单体建筑、居住区、城市道路和公共绿地4种典型场地雨水问题的设计途径[9]；王淑芬等从选址、土壤渗透性检测、尺寸、布局以及植物选择等方面对雨水花园的建造方法作了讲述[10]；宇宁等介绍了城市开放空间、居住区、道路、停车场等应用LID技术的潜力，提出减少场地地表径流的园林景观低冲击开发设计方法[11]；陈雄等围绕雨水控制系统的构建，从物质空间规划的角度，对住区中的公共开放空间、建筑、道路与景观等要素总结了一系列可供选择的规划设计实践措施[12]。以上园林景观低冲击开发的规划原则、设计手法、适用范围和应用潜力的先导性研究丰富了生态园林的内容，为园林景观低冲击开发更深入的论研究奠定了基础。
3.2 景观设施结构优化研究
基于低冲击开发理念的园林景观工程设计不外乎结构和材料的优化。Kim等在雨水花园结构砂层中增加旧报纸，有效改善了对NO3-N的净化效果[13]；Palhegyi等采用流量历时控制策略确定雨水花园的尺寸，对于完全不透水表面，储存深度应为5~10cm深，面积达到汇流区域面积的12%~25%[14]。透水铺装主要需解决不同的场地内透水性与路面承载力之间的矛盾，对其结构的优化重点需关注透水系数、抗压强度、有效孔隙率、压实度、铺装厚度等指标；Daniel Castro在缝隙透水试验中采取砖块边缘开孔透水方式，发现菱形和椭圆形的开孔形状综合表现较好[15]。而绿色屋顶的营造需在排水技术、栽培基质配方、防护层材料和植物种类选择方面做设计优化[16]。
3.3 评估建模和决策管理研究
国外建立了对雨水径流监测的水文模拟系统，如SWMM、SUSTAIN和T-THIA-LID，这些模型的建立不仅用于理论研究，最终希望能用于决策管理。前两个模型内容相对丰富，对使用人员的要求较高，而T-THIA-LID模型则适合普通决策者使用。王雯雯等应用SWMM模型模拟了使用LID技术前后雨水下渗和径流量的变化情况，验证了透水砖和下凹式绿地均可有效削减洪峰流量、减小径流系数，二者组合可更好地发挥控制流量的作用[17]。Zhang等人对香港绿色屋顶技术在推行中存在的三大障碍，即缺乏政府倡导、缺乏项目示范和维护费用昂贵[18]，对开发商、政府官员、普通民众需加大引导和宣传，让其意识到LID技术带来的益处。以上模型的验证和管理策略的研究为政府决策提供了科学支持。
3.4 雨水渗透和径流变化效果评估
园林景观设施对雨水渗透性和减缓径流的效果是低冲击开发技术研究的重点，国内外学者基于以上两点做了大量工作。Montalto F.研究表明，刚铺设的透水路面径流系数为0.12~0.4，使用3~4年后，径流系数仍保持在0.18~0.29，这一结果远低于不透水路面0.7~0.9的数值[19]；绿色屋顶在夏天可以滞留70%~90%的降雨，冬季可以滞留25%~40%的降雨[20]，影响绿色屋顶滞留和削减径流的因素除天气和气候条件外，其本身的结构性质对绿色屋顶效能的发挥也有一定影响，VanWoert 等发现较缓的坡度和较厚的基质更有利于雨水的蓄存，减缓径流量更加有效[21]；植草沟、过滤树池、渗透槽等自然排水系统模块，结合地形处理，形成自然排水体系，相比传统排水造价更低，美国西雅图市SEA Street 应用自然排水系统后，经过3年检验表明暴雨径流总量减少99%[8]。
3.5 面源污染变化状况研究
国外对雨水花园、透水铺装和绿色屋顶等降低面源污染的效果研究比较深入，除了研究悬浮固体TSS、TP、NO3-N、NH4-N、TN外，还加入了对重金属离子Cu、Pb、Zn等的检测，最近又增加了新兴污染物的监测[3]。Li M-H等研究证明生物滞留系统能有效地去除公路径流中的金属、悬浮固体TSS和大肠埃希氏菌，但对N和P的去除却效果不佳[22]；国内程江等测试了小型自然型下凹式绿地对COD、NH4-N、TN 和TP 的平均削减率分别为52.21%、48.98% 和47.35%，与人工湿地系统和地表漫流系统等土地处理系统削减能力相当[23]，但不同区域的同类研究报道较少，可比性较差。
4 园林景观低冲击开发研究存在的问题和发展趋势
我国政府倡导实施“生态园林城市”、“森林城市”和“绿色城市”，为园林景观LID技术的推广提供了政策支持。对比国外在场地保护性设计、屋面雨水集蓄、下垫面渗透性技术、雨水花园、绿色屋顶、政策法规和经济手段调节、技术标准制定、评估方法和信息技术支等方面研究的成熟性，国内则集中在场地规划和设计理论的探讨、雨水综合排蓄工程个案研究方面，仅处于起步探索阶段，但目前在理论、技术和工程实践方面已基本具备大范围推广应用的基础和条件，应该在应用中发现新问题，反过来推动科学研究和技术创新。通过综合评述可知，未来主要研究可以从以下方面开展。首先，系统研究园林景观LID技术模式和技术集成，形成我国LID技术体系与评估系统，规范化景观工程设计与效益评估，具体体现在场地规划、建筑设计、绿化设计和道路设计四个方面；其次，应在设计体系和评估系统基础上进行二次开发，为工程和设计人员提供便捷的工程设计、径流模拟、效益评估软件，提高设计工具的普及性，降低技术的应用难度；第三，应用LID技术的工程应简单实用，并与城市景观融合设计，集中与分散有机结合，降低管理难度，增强LID技术发展生命力[24]。
参考文献：
[1] Robert L.France.Handbook of water sensitive planning and design[M].Washington D.C.:
Lewis,2002,97-12
4[2] Michael E.Dietz.Low Impact Development Practices:A Review of Current Research and
Recommendations for Future Directions[J].Water Air Soil Pollut,2007,186:351-36
3[3] Laurent M.Ahiablame, Bernard A.Engel, Indrajeet Chaubey.Effectivene of Low Impact Development
Practices:Literature Review and Suggestions for Future Research[J].Water Air Soil Pollut ,2012,223:4253-4273
[4] 王建龙,车武.低影响开发与绿色建筑[J].中国给水排水,2011,27(20):17-20
[5] 仇保兴.复杂科学与城市规划变革[J].城市规划,2009,33(4):11-26
[6] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局编.GB/T50378-2006绿色建筑
评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2006
[7] 张连城,曾科林,张雪云.国家低冲击开发示范区在深启动[N].深圳特区报,2011-1-6
[8] 李迪华,张坤.低影响发展模式——可持续城市规划、景观设计与市政工程途径[J].江苏城市规
划,2009,8:21-25
[9] 张善峰,宋绍杭,王剑云.低影响开发低影响开发——城市雨水问题解决的景观学方法[J].华中建
筑,2012,5:83-88
[10] 王淑芬,杨乐,白伟岚.技术与艺术的完美统一——雨水花园建造探析[J].中国园林,2009,6:54-57
[11] 宇宁,宋飏.低冲击开发(LID)模式在城市园林设计中的应用[J].现代园林,2011,4:5-7
[12] 陈雄,何红霞,郝慧敏.基于低影响开发的城市住区空间规划设计[J].华中建筑,2012,4:117-120
[13] Kim, H., Seagren, E.A., & Davis, A.P..Engineered bioretention for removal of nitrate from stormwater
runoff[J].Water Environment Research,2003,75(4),355-367
[14] Palhegyi G E.Modeling and sizing bioretention using flow duration control[J].Journal of Hydrologic
Engineering, 2010, 15(6):417-25
[15] Daniel Castro , Bayon J.R., Rodriguez J.,et al..试验室研究一种新型透水性混凝土路面砖的块型设
计过程[J].建筑砌块与砌块建筑,2008(4)4:36-39
[16] 王庆.屋顶花园设计与适宜技术[D].重庆大学硕士论文,2007
[17] 王雯雯,赵智杰,秦华鹏.基于SWMM 的低冲击开发模式水文效应模拟评估[J].北京大学学报(自然
科学版),48(2):303-309
[18] Zhang X., Shen L., Tam V.W.Y., & Lee W.W.Y..Barriers to implement extensive green roof systems:
A Hong Kong study[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2012,12: 314-319
[19] Montalto F, Behr C, Alfredo K, et al..Rapid aement of the cost-effectivene of low impact
development for CSO control[J].Landscape and Urban Planning,2007,82:117-131
[20] Berndton J C.Green roof performance towards management of runoff water quantity and quality:a
review[J].Ecological Engineering, 2010,36(4):351-360
[21] Vanwoert N D, Rowe D B, Andresen J A, et al..Green roof stormwater retention: Effects of roof surface,
slope and media depth[J].Journal of Environmental Quallity, 2005, 34(3):1036-1044
[22] Li M-H, Sung CY, Kim MH, Chu K-H.Aeing Performance of Bioretention Boxes in Hot and
Semi-arid Regions: A Highway Application Pilot Study[J].Transportation Research Record, 2011,2262: 155-163
[23] 程江,杨凯,黄民生等.下凹式绿地对城市降雨径流污染的削减效应[J].中国环境科
学,2009,29(6):611-616
[24] 任心欣,俞绍武.低冲击开发的内涵外延及其实践——《光明新区雨洪利用详细规划》编制体会[C].
天津:中国城市规划年会论文集,2009:4579-4282
