海绵城市的微实践 ·上海陆家嘴人行商业街道路案例

海绵城市的微实践 ·上海陆家嘴人行商业街道路案例

       在目前城市内涝多发、雨水资源大量流失、地下水资源枯竭、城市热岛效应日益严重的情况下,城市公共空间运用透水铺装材料是对城市空间密集,不透水面增加的一种应对策略。从2009年世博会开始前至今,选泉设计在微观设计中探索实践“海绵城市”,本文将以上海陆家嘴金融城生态示范段人行空间铺装透水设计应用以及世博上南路的“雨洪花园”为例,这两个项目分别建成时间为2012年和2009年。

案例

上海陆家嘴环路(世纪大道-百步街路段)的人行空间铺装透水设计

       上海陆家嘴金融城生态示范段人行空间铺装透水设计,强调的是在利用大面积花岗岩不透水材料的前提下,通过设计四种透水模式:通行空间内的沟缝式、平面组合式和边界空间内的明沟式以及绿地休憩空间的雨水花池式,并将四种透水模式应用于东方明珠附近的陆家嘴环路(世纪大道-百步街路段)的人行空间铺装上,探讨在金融城这种特定环境中,在对人行空间需要满足高密度人群步行以及短暂停留的整体步行环境下的铺装透水综合设计应用,实现人行空间的景观效果、空间利用以及生态透水性能三大特性的优化组合,并起到积极的生态推广示范作用。

       刘月琴 林选泉《人行空间透水铺装模式的综合设计应用——以陆家嘴环路为例》发表于《中国园林》2014/7


1.引言

      目前常用的透水材料有透水砖类,彩色透水混凝土地坪,钢渣透水路面以及透水沥青道路等,这些透水材料尽管都具有一定的透水性,但仍有一定的局限性。以透水砖类为例,就算砖体本身强度够,但整体铺设的结构稳定性容易受到基层强度或是刚度的影响,易导致砖体松动等问题。各项性能比较好的是彩色透水混凝土,但大面铺开,视觉效果不是很理想(表1)。

表1 各类透水材料的各项性能比较

2.铺装材料的选择

陆家嘴金融城生态透水铺装示范段

      上海陆家嘴金融贸易区是全国金融类行业最为集聚的区域。其中陆家嘴中心区,俗称小陆家嘴更是高楼林立,人群密度高。

图1:示范段位置图

△ 图1:示范段位置图

       本文选择小陆家嘴东方明珠附近的陆家嘴环路(世纪大道-百步街路段)的人行空间改造为生态示范区。该示范段位于陆家嘴环路靠近东方明珠一侧的人行空间,位于陆家嘴景庭和上海海洋水族馆门前(图1),长度约175米,最宽处约23米。该区域位于陆家嘴金融城核心地段,道路沿线有金融办公楼,五星级酒店等高档楼宇空间,因此人群密集度较大,金融白领和游客人流很大。

       但就目前而言,人行空间铺装的现状为:
       1)人行空间单调,铺装品质不高,与周边楼宇环境不匹配。
       该路段现状主要是作为通行空间,绿地空间采用树池和绿篱围合,人行至此无法停留。铺装材料采用的是彩色水泥砖和广场砖,铺装品质不高,容易破损,与周边的高档楼宇景观不协调。陆家嘴景庭门前的铺装和上海海洋水族馆门前的人行铺装在材料与风格上不统一(图2)。
       2)人行铺装的生态功能缺乏,节能环保不足。
       现状人行铺装材料均是不透水材料,现状树池高于地面,无法满足雨水收集功能,生态功能缺乏,节能环保不足。

改造前

改造前改造前

改造后

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改造后

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改造后

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改造后

△ 图2:生态示范段人行空间改造对比图

       在铺装透水模式的之前,需要对该地块进行重新的景观改造设计,整个改造是《陆家嘴金融贸易中心区公共空间功能调整完善实施课题研究》中八大功能设施系统(公交候车系统,便民服务系统,金融标志系统,文化展示系统,标识引导系统,信息发表系统,夜景照明系统以及街道步行空间系统)中的完善街道步行空间的样板实践段,要求改变陆家嘴区域公共空间稀缺,且该地块只是简单通过性空间,并且铺装简陋的现状。通过完善公共空间的功能,提升公共空间品质,最终实现“设施集约”,“空间精致”以及“生态环保”,形成具有个性化的使用空间的目标(图3),而其中的生态环保目标的达成主要就是通过人行空间透水铺装来实现。

图3:陆家嘴金融城生态透水铺装示范段改造设计总平面图

△ 图3:陆家嘴金融城生态透水铺装示范段改造设计总平面图

      但是由于陆家嘴金融城内建筑高度密集、商业设施齐全、人流密集,因此,在该示范段改造设计上,为了营造出金融城的空间风格特征,使其承受高密度人流的踩踏,创造出精致性的商务休闲空间,需要铺装材料能够体现稳重,沉静的公共空间环境风格,易于营造出典雅,精致性的空间品质,并且硬度高、耐磨性好,经久耐用,而目前市场上可以满足以上要求的铺装材料主要是花岗岩石材,但花岗岩不透水,针对这一矛盾,本案例中选择大面积的不透水材料(如花岗岩等)和小面积的透水材料(如彩色透水混凝土和透水路面砖等)作为该区域公共空间人行道的铺装材料改造材料,并且通过几种生态透水模式设计,即解决了大量花岗岩铺装透水的问题,同时营造出宜人的步行空间环境。

3.铺装透水模式设计
陆家嘴金融城生态透水铺装示范段

       为了实现透水,将该示范段的人行空间分为两种空间类型:通行空间和边界空间(图4),不论哪种空间类型,首先都需要在纵向上设计透水性结构以实现立体透水的目的,然后针对两种空间采用4种不同的铺装透水模式设计,这些透水模式先是通过不同类型的铺装材料的平面组合设计,然后各种方式通过空间组合,实现了该路段人行空间透水模式的综合利用(图5)。

图4:人行空间的两种空间类型

△ 图4:人行空间的两种空间类型

 图5:陆家嘴金融城生态透水铺装示范段-铺装透水模式设计应用图

△ 图5:陆家嘴金融城生态透水铺装示范段-铺装透水模式设计应用图

3-1 透水性铺装的纵向结构层
       一般的人行道路断面结构可以分为:面层,基层,垫层,土夯实层,而导致道路不透水的主要在于面层和基层,因此本案例中,面层采用的透水性材料(如透水烧结砖,砂岩,露骨料透水混凝土等)以及不透水花岗岩通过各种组合方式形成平面形式,然后采用透水混凝土为基层,级配碎石为垫层。遇到下暴雨的时候,单一靠土壤透水排水容易导致垫层积水,因此在碎石垫层每隔2m设置R30PVC万孔管,万孔管直接接大容量的排水沟,保证垫层不积水。同时为了增加结构稳定性以及过滤作用,在碎石层与土路基之间增加土工布(图6)。

 图6:透水性路面的纵向结构图

△ 图6:透水性路面的纵向结构图

3-2 通行空间的铺装透水模式
       通行空间是人行公共空间中重要的功能空间,它主要承担人的通行功能以及短暂停留的功能,结合陆家嘴金融城整体空间氛围,采用以花岗岩为主的铺装,在透水模式上主要采用下列两种模式:1)如果铺装完全采用花岗岩时,采用渗水明沟排水模式;2)否则就采用花岗岩材料与其他透水材料的组合式透水模式。

3-2-1 渗水沟透水模式
       渗水沟透水模式指在通行空间中完全运用不透水铺装材料的情况下,用缝隙式明沟盖板排水的形式实现不透水材料的透水问题:根据不同场地的排水要求,在排水需求较小的地块内设置缝隙10mm容量较小的渗水沟,在排水需求较大的地块边界设置缝隙15mm容量较大的渗水沟(图7、8)。然后通过缝隙将水排到排水沟中,再通过基层的透水混凝土使雨水向地下渗透,超过透水混凝土渗水能力的过多的雨水,如果是小容量的渗水沟,则是通过每隔2m的万孔管收集最后汇入市政雨水井,如果是大容量的排水沟,则通过排水管排到市政雨水井,达到减缓雨水量的目的,而10~15mm的缝隙在人行走过程中几乎是可以忽略的。

图7:小容量渗水沟

△ 图7:小容量渗水沟

图8:大容量渗水沟

△ 图8:大容量渗水沟

       陆家嘴环路的现状场地地势是从商铺一侧向机动车道逐渐降低,降雨时,此处的雨水会随着地势流向机动车道的渗水沟,因此在靠近陆家嘴景庭和上海海洋馆一侧主要采用的小容量渗水明沟透水模式(图9)。

图9:小容量渗水沟现场施工图与实景图

图9:小容量渗水沟现场施工图与实景图

△ 图9:小容量渗水沟现场施工图与实景图

       靠近机动车道一侧的步行道地势较低,在遇到降雨较大的情况下,容易汇集较多的雨水,因此设计采用大容量渗水沟透水模式(图10)。

  图10:大容量渗水沟现场施工图与实景图

 图10:大容量渗水沟现场施工图与实景图

 图10:大容量渗水沟现场施工图与实景图

△ 图10:大容量渗水沟现场施工图与实景图

3-2-2 平面组合式透水模式
       组合式透水模式主要是采用两种类型的铺装材料,即透水铺装材料和不透水铺装材料相结合,在平面上组成不同的铺装图案,构成点、线、面三种生态化透水的铺装形式(图11),通过透水点、透水带、透水面达到生态透水的目的。

图11:平面组合式透水模型图

△ 图11:平面组合式透水模型图

       同时在透水性结构上,采用透水性的基层材料,以达到立体透水的目的。根据场地的特征和排水需求的大小,组合式的透水性结构有两种:一种是在排水需求较大的地块,基层全部采用透水材料;另一种是在排水需求较小的地块,基层局部采用透水材料(图12)。

 图12:基层全部和局部采用透水材料的组合式模型图

△ 图12:基层全部和局部采用透水材料的组合式模型图

在此案例中,在主要的通行区域陆家嘴景庭的南侧采用面式透水(图13),同时将线式透水应用于整体通行空间中部(图14)。这些地段通过营造充满现代感的空间氛围改造形成聚集广场,基层垫层全部采用透水材料,促进雨水下渗,以防此处形成积水,阻碍游人聚集交流。

图13:平面面式透水模式应用具体范围及实景图

图13:平面面式透水模式应用具体范围及实景图
△ 图13:平面面式透水模式应用具体范围及实景图

图14:平面线式透水模式应用的具体范围、现场施工图及实景图

图14:平面线式透水模式应用的具体范围、现场施工图及实景图

图14:平面线式透水模式应用的具体范围、现场施工图及实景图
△ 图14:平面线式透水模式应用的具体范围、现场施工图及实景图

3-3 边界空间的明沟式透水模式
       边界空间指人行通道与绿地、建筑或者设施的交接空间(图4)。该类型的空间不便于行人通行,但需要承载人行道上的一些功能设施:如花坛、树池、坐凳等,因此边界空间的透水可以结合这些设施进行设计,在人行道与绿地或者建筑的交接处,采用鹅卵石覆盖的明沟模式。传统明沟的垫层采用的是不透水材料,明沟底部每隔一段距离会设置一个排水管道,将明沟收集的雨水全部排入市政的雨水管网。而本次设计中,基层全部采用透水材料,因此雨水排入明沟后,通过基层的透水材料向下渗透,同时再通过排水管道将多余的雨水排入市政的雨水管网。

       在海洋馆门口两侧的花坛与人行道的交接处,用覆盖鹅卵石的明沟联系两种空间,使人行道上的雨水排入明沟中,然后再通过透水材料渗入地下(图15)。

图15:明沟模式应用的位置及实景图

图15:明沟模式应用的位置及实景图
△ 图15:明沟模式应用的位置及实景图

3-4 雨水花池透水模式
      雨水花池透水模式是将人行空间中的绿地,树池,花坛等休憩性空间做成雨水花池的形式。与原先绿地的地形高于路面,雨水排到市政管网的做法不同的是,雨水花池式的绿地的标高低于路面,起到收集来自人行道地面多余的雨水,然后通过雨水花池中的植物、沙土的综合作用使雨水得到初步的净化,并使之逐渐渗入土壤,涵养地下水,超出雨水花池渗水能力的雨水再排入城市的雨水管网,以减轻城市雨水管网的排水压力(图16)。同时还可以结合景观坐凳等,既能起到生态渗水的目的,又能够美化人行道景观,同时还可以形成良好的休憩空间。在此案例中绿地空间都采用雨水花池式,形成一个个生态绿岛,起到了空间与效果生态“集约”的效果。

图17:雨水花池细节图

图17:雨水花池细节图

图17:雨水花池细节图

△ 图17:雨水花池细节图

 3-4 雨水花池透水模式

3-4 雨水花池透水模式

3-5 陆家嘴金融城生态透水铺装示范段
透水模式系统介绍

       陆家嘴环路人行道的排水方向是从陆家嘴景庭到市政道路上的雨水井。如果遇到比较大的降水,雨水在经过陆家嘴景庭旁边的缝隙式小容量渗水沟时,一部分雨水就从小缝隙中被排入明沟,然后再逐渐下渗,来不及被排入的雨水再通过组合面式透水时,又有一部分雨水将通过面层的露骨料和基层的透水混凝土和级配碎石等被渗入地下,多余的雨水中还有一部分会被雨水花池边上的进水管(图17)收集,然后被排入雨水花池,再被水生植物净化、最后逐渐被下渗。最后一道关口就是通过缝隙式大容量渗水沟,通过其上比较大的缝隙,将雨水排入其下的明沟,在通过明沟内的透水结构层渗入地下。经过四重截流、储存与渗透、最后排入城市市政雨水井的雨量将大大减少,因此,通过这种透水材料以及透水结构的组合设计可以在降水量较大的情况下减轻市政雨水管网的雨洪压力(图18)。

图18:陆家嘴环路人行铺装生态化透水系统剖面图

图18:陆家嘴环路人行铺装生态化透水系统剖面图
△ 图18:陆家嘴环路人行铺装生态化透水系统剖面图

以上海地区降水(3年暴雨强度)为例,P=3年,T=10分钟,依据暴雨强度公式计算得出降雨强度:i=168升/小时/平米;根据行业JC/T945-2005《透水砖》检测标准和上海市行业标准SZ-C-B06-2007 《透水性水泥混凝土人行道应用技术规程》,透水混凝土透水系数(单位时间单位面积的透水量)大于 1mm/s,产品试验表明,透水混凝土地面拥有15%-25%的孔隙率,能够使透水速度达到31.18~51.96升L/h/M2,在一般的硬质路面(混凝土),径流系数取0.9,那么透水混凝土地面在相同单位时间和面积下能迅速渗透地表暴雨径流水量的20.6%-34.4%,以最高值34.4%为单位参考,完全不透水材料铺装,渗水率为0%,完全用透水材料铺装,渗水性为100%,取相同面积的不同组合模式样品进行透水系数试验室分析,初步得出结论(表2)。

表2 暴雨情况下不同透水模式的渗水率比较


4.陆家嘴生态透水铺装示范段的生态教育功能
       该地段处于小陆家嘴东方明珠区域,人流密集,有众多的金融白领及游客等,因此此处的生态铺装,可以通过户外展示、体验、宣传牌解说等小型化、人性化的方式对来往人群进行生态教育。比如其透水原理可以通过宣传牌解说的方式对人们进行展示通过采用通俗的语言配相关设计模型、施工照片等对人们进行生态解说,介绍生态透水铺装和雨水花池所起到的生态效果(图19)。

图19:示范段生态教育宣传牌示意图

△ 图19:示范段生态教育宣传牌示意图

5 结束语
       通过陆家嘴生态透水铺装示范段的改造,不仅景观效果大大提升,同时还可以起到一定的雨水下渗的作用,减少短时间内的路面积水,更为重要的是,它已从单一的通过性空间升级成为既可通过、又可驻足休憩、并且具有生态示范作用的多功能空间(图20)。通过现场观察和对周边店铺工作人员进行访谈,发现来往人群对改造后的人行空间评价较好,人气旺,起到了良好的生态示范作用。虽然局部的生态透水铺装对城市整体生态环境的改善作用不大,但此处铺设的生态透水铺装将会对陆家嘴金融城甚至整个城市的生态透水铺装的推广起到一定示范作用,如果城市中生态透水铺装的应用能达到一定面积,将对改善整个城市生态环境起到重要作用。

改造前

改造后
△ 图20 陆家嘴环路人行空间施工前后景观效果与使用情况对比图

 

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