多元价值视角下雨水景观绩效评价研究--以南京汤山矿坑公园为例.pdf

249234|2023|09风景园林引言随着海绵城市建设的快速发展，建设要求逐步提高，越来越多的学者对海绵城市的认识已从单一的环境效益逐渐转向综合性效益1-4，但目前尚未形成统一、全面的综合性绩效评价框架，更缺乏以综合绩效为导向的实践评价案例。本研究提出以环境、社会、经济和美学效益作为评价基准5的海绵城市建设项目绩效评价体系，并以南京汤山矿坑公园为对象,进行实证评价，以期为创造高绩效雨水景观与未来海绵城市相关政策、标准、规范的制定提供参考。1以多元价值为导向的雨水景观绩效评价体系1.1 评价指标相关研究表明，雨水景观除了惯常认知的环境效益，还具备社会、经济、美学效益，应建立以多元价值为导向的评价体系5,6。研究从“（1）国内相关标准（包括海绵城市建设评价标准海绵城市建设技术指南、地方导则等）；（2）国外相关标准及实证评估体系 社区开发 LEED认 证（LEED for Neighborhood Development，简称LEED-ND）7、可持续场地倡议（Sustainable Sites Initiative，简称 SITES）8、景观绩效系列（Landscape Performance Series，简称LPS）9；（3）国内外相关文献研究；（4）国内外优秀的雨水景观案例”中，梳理了雨水管理相关指标，构建了以多元价值为导向的海绵城市建设项目绩效评价体系（以下简称评价体系），并通过23位专家、3 轮问卷调研与 3 个已建成项目的实证评价对其进行修正，最终形成的评价体系包含：环境、社会、经济和美学绩效4个类型下的11个准则层，共计 20 项评价指标以及相应的评价方法和评价标准。1.2 评价方法与评价标准采用实地监测、模型模拟、问卷调研、设计资料查阅结合现场勘查、设计资料查阅结合公式计算，5 种方式对相关指标进行评价。各指标评价方法及评价标准详见表 1。下文将以南京汤山矿坑公园为例，说明关键指标的评价过程。2 南京汤山矿坑公园绩效评价2.1 研究区域概况南京汤山矿坑公园地处汤山国家旅游度假摘要：雨水景观除环境效益外，还应具备社会、经济、美学等多方面效益。本研究构建了以多元价值为导向的海绵城市建设项目绩效评价体系，并以南京汤山矿坑公园为例，说明关键指标的评价过程。研究通过模型模拟、样本测量、问卷调查、现场勘查等方式，对南京汤山矿坑公园与雨水景观绩效相关的 17 项关键指标进行了全面评价。该公园在径流量控制、水质控制、结合雨水管理设施提供户外活动机会、雨水管理设施美观性方面都有良好的绩效表现；同时，在雨水资源化利用、缓解热岛效应、结合雨水管理设施提供教育机会、节约建造成本、节约运营与维护成本方面存在优化改进空间。评价结果表明：以多元价值为导向的海绵城市建设项目绩效评价体系选取的指标，能够全面反映雨水景观的绩效表现，且具有一定的可操作性。Abstract：In addition to its environmental benefits,rainwater landscape should also have social,economic,and aesthetic benefits.This research constructs a multi-value-oriented performance evaluation system for sponge city construction projects,and take Nanjing Tangshan Mine Park as an example to illustrate the evaluation process of key indicators,which conducted a comprehensive evaluation of 17 key indicators related to the rainwater landscape performance of Nanjing Tangshan Mine Park through model simulation,sample measurement,questionnaire survey,and on-site investigation.The park has good performance in runoff control,water quality control,outdoor activity opportunities combined with stormwater management facilities,and aesthetics of stormwater management facilities,at the same time,there is still room for optimization in the utilization of rainwater resources,alleviating the heat island effect,providing educational opportunities with rainwater management facilities,saving construction costs,and saving operation and maintenance costs.The results show that the indicators selected by the multi-value-oriented sponge city construction project performance evaluation system can fully reflect the performance of the rainwater landscape and have certain operability.关键词：风景园林；多元价值；雨水景观；绩效评价；汤山矿坑公园Keywords：landscape architecture；multiple values；rainwater landscape；performance evaluation；Tangshan Mine Park文林诗琪福州市规划设计研究院集团有限公司工程师硕 士张霄宇同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生沈洁同济大学建筑与城市规划学院副教授博 士同济大学建筑与城市规划学院教学管理部副主任（通讯作者）DOI：10.19875/ki.jzywh.2023.09.078基金项目：国家自然科学基金青年项目（项目编号：51708415）A Study on the Performance Evaluation of Rainwater Landscape from the Perspective of Multiple Values:Taking Nanjing Tangshan Mine Park as an Example多元价值视角下雨水景观绩效评价研究以南京汤山矿坑公园为例250区北面、汤山山体南侧，曾是汤山山体最大的废弃矿坑龙泉采石场。该公园立足“城市双修”理念，打造了以山为幕的特色矿坑体验公园，整治、恢复了已被破坏的生态与水文，并将其与符合现代城市生活的功能进行整合19，并得到 SITEs（可持续场地倡议）v2 的黄金级认证。建造前，场地地势北高南低，北部为废弃采矿宕口，因自然降水形成水塘；中部以缓坡草地与林地为主，坡度在 20%30%之间；南部为 1 处鱼塘，整体坡度较为平缓。公园在原有地形的基础上布置雨水管理系统，降雨时，来自北部山体的降雨将滞蓄于宕口底部的水塘与绿地中；其他雨水经由缓坡汇集至旱溪、生态草沟、叠层水坝、人工湿地等雨水设施，达到减缓雨水径流流速、沉积悬浮物、分层净化雨水的目的；而后，雨水汇入由原有水塘挖方扩大形成的三叠湖中，在此总控水量和水质；最终，多余雨水将通过溢流口流入城市水道中。除雨水自然汇集净化以外，公园在三叠湖处设有 1 处水泵坑，可将湖水回泵至叠层水坝中进行再次净化（图 1）。2.2 环境绩效2.2.1 径流量控制 B1受限于研究条件，无法进行长期实地监测。这里使用暴雨径流管理模型 SWMM（Storm Water Management Model）建立场地开发前后模型，分别模拟 3 年降雨、50 年一遇 3 小时降雨，统计相关数据。汇水区下渗模型选取霍顿（Horton）方程，由于公园表土以粘性土为主，故设定最大入渗率为 2in/hr，最小入渗率为 1in/hr，模型衰减系数采用推荐取 420。模拟统计结果如下。（1）年径流总量控制率 C1：年径流总量控制率模拟使用的雨量计与蒸发常量依据南京气象站气候数据（2017 年 9 月 30 日2020年 9 月 30 日）进行设定。SWMM 模拟结果依据流量验算与径流路径验算的连续性误差进行验证21，根据模拟结果得到的数据，按公式计算可得年径流总量控制率为 96%，达优秀水平，计 5 分。（根据评价标准中我国年径流总量控率分布图，项目所在地南京位于区，新建项目的年径流控制率 规定为70%85%。）（2）径流峰值流量削减率 C2：径流峰值流量削减率模拟使用的雨量计参照城市内涝防治技术规范 规定，设计重现期为50100年。根据南京市暴雨强度公式查算表进行查算，项目所在区域暴雨强度公式为：式中，i 为设计暴雨强度（mm/min），t 为降雨历时（min），P 为重现期（年）。降雨强度设定为50年一遇，设计雨型采用芝加哥雨型。SWMM 模拟结果显示，在 50 年重现期下，公园唯一排放口的峰值流量为 2.73m3/s；参照场地开发建设前的模拟峰值流量为 2.88m3/s，可得径流峰值削减率为 5.2%，达优秀水平，指标得分为 5 分。（美国各州雨水径流控制标准及评价标准中，均要求新建项目外排径流峰图 1汤山矿坑公园雨水管理系统示意及水质取样点位置（图片来源：作者自绘）表 1海绵城市建设项目绩效评价指标表（表格来源：作者自绘）251234|2023|09风景园林值流量不宜超过开发建设前原有径流峰值流量，但未对径流量削减率进行明确划分22,23；相关研究表明，针对新建项目，使用 LID 组合设施与使用传统设施相比在洪峰削减方面有较大提升24，但与未开发前自然本底状态相比差异不大，甚至很难达到开发前状态25。已有研究表明，在不同重现期下，LID 组合设施的径流峰值流量与开发前峰值流量的比值在 0.91 1.08 间浮动26，因此不超过开发建设前原有径流峰值流量即计为优秀。）2.2.2 水质控制 B2水质控制的评价方法主要有 2 种：一是通过长期多次监测对年污染物削减率进行评价。二是对水环境质量进行评价，主要是测量计算外排口附近水体的污染物平均浓度。受限于研究条件，研究采用方法二，选取雨季、旱季 2个典型时间节点对外排口附近水体进行实测，污染物含量取雨季和旱季的平均值，以水环境质量评价方法考核水质。公园包含 2 个水质净化流程，一是叠层水坝-三叠湖-入口湿地（即取样点 1-2-3-4-5-6）；二是停车场人工湿地-三叠湖-入口湿地（即取样点 7-8-5-6）（图 2）。水质控制相关指标的 2 次取样时间分别为 2020 年 8 月29 日、2020 年 12 月 6 日。由于实验条件限制，研究仅能通过监测样品中 TOC（总有机碳）来间接反映与其线性相关的COD（化学需氧量）27。统计雨季数据（图 3）可得，净水流程一、二中的各污染物含量均有不同程度的下降。净水流程一中，检测水样的污染物含量指标能够达到类水标准。净水流程二中，虽然停车场人工湿地出口污染物含量达类水标准，但其出水口处植物未进行及时清理，导致流水不畅，实际未达到较好的削减污染物的效果。统计旱季数据，净水流程一、二中除总磷含量外均有不同程度的下降。但相比雨季，三叠湖削减污染物的能力显著降低，末端的人工湿地成为水质净化的主体。究其原因，由于气温降低，三叠湖大量植物发黄、枯萎，导致污染物削减效果的减弱。水质检测计算结果具体如下。（1）悬浮物含量：公园外排口水体（取样点6）中悬浮物含量为0，故判定此项指标得5分。（2）COD 含量：由于 TOC（总有机碳）与 COD（化学需氧量）呈线性相关，故此次实证评价以 TOC 考察有机物污染情况。公园外排水体中，TOC 含量平均值为 2.705mg/L，达生活饮用水卫生标准（5mg/L），水质状况良好，计 5 分。（3）总磷含量：公园外排水体中，总磷含量为 0.0565mg/L，达到生活饮用水地表水源一级保护区标准（0.1mg/L），水质状况良好，计5 分。（4）总氮含量：公园外排水体中，总氮含量为 0.585mg/L，达到生活饮用水地表水源二级保护区标准（0.1mg/L），可作为人体直接接触的娱乐用水，水质良好，计 5 分。2.2.3 雨水资源化利用 B3雨水资源利用率：公园使用三叠湖水源灌溉周边绿化，据调查，浇灌范围由所用水管的长度决定，浇灌时间依天气而定，园方也无相关灌溉用水量的记录文件。公园虽有雨水利用策略，但未有雨水利用计划与数据记录，因此“雨水资源化利用率”指标计为 0 分。2.2.4 保护/修复水生态系统 B4在这一准则层下，通过“保护水生态系统”与“修复水生态系统”2 项指标进行考核。根据相关资料，公园入口水体曾经是人工养殖鱼塘19，且水质未达类水体标准，不属于需要保护的自然水生态系统，故仅对“修复水生态系统”指标展开评价。修复水生态系统：根据设计资料，设计范围内原水面面积为 2.0ha，公园建造完成后的水面面积为 2.7ha，满足水域面积不减少的先决条件。生态岸线需满足以下标准：滨水种植带宽度 2m；坡度为缓坡或陡坡，非垂直驳岸（含平台式、台阶式）；护岸结构为鹅卵石驳岸或泥岸；滨水带植物覆盖率达 80%以上。经统计，公园内满足生态岸线标准的岸线长度为1959m，岸线总长度为 1315m，生态岸线率为67%，计 3.82 分。（根据评价标准，城市规划区内除码头等生产性岸线及必要的防洪岸线外，新建、改建、扩建城市水体的生态性岸线率不宜小于 70%，以 70%作为良好水平，对应 4 分。）2.2.5 缓解热岛效应 B5根据相关文献研究8，认为与减缓热岛效应相关的LID设施包括透水铺装28与绿色屋顶。通过“绿色屋顶率”与“透水铺装率”2 个指标考核 LID 设施对热岛效应的减缓作用。案例具体统计结果如下：（1）绿色屋顶率。由于场地内尚无已建成的绿色屋顶，故绿色屋顶率为 0，即该指标得分为 0。（2）透水铺装率。根据设计资料，公园透水铺装面积为 1256m2，铺装总面积为21831m2，透水铺装率为 6%，计 1 分。（根据住建部颁布的城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲29规定：在新建地区的硬化地面中，透水性地面的比例不应小于 40%，以 40%计为良好水平，对应 4 分。）2.3 社会绩效截至 2020 年 12 月 5 日，研究总共收到了100 份问卷，其中有效问卷共计 87 份。因受访者不一定去过所有的调查区域，针对各分区的回答数量略有差异，但都在 60 份以上。调查对象男女人数基本对等，年龄段以 18 40 岁的中青年为主，目的是“休闲旅游”。2.3.1 结合雨水管理设施提供户外活动机会B6（1）提供户外活动设施/服务的设施种类占比。根据设计资料与现场勘查，公园内包含的较适宜提供户外活动设施/服务的 LID 设施有：宕口绿地与水体、三叠湖、旱溪、停车场人工湿地、叠层水坝，共计 5 项，均提供了包括休闲步道、座椅、平台、皮划艇等户外活动设施/服务，故“提供户外活动设施/服务的设施种类占比”指标值为 5/5 100%，得 5 分。（2）用户感知-户外活动适宜性。根据问卷调查，“用户感知：户外活动适宜性”的平均分为 3.91。除三叠湖区域外，公园中的活动图 2水体污染物含量变化折线图（雨季）（图片来源：作者自绘）图 3水体污染物含量变化折线图（旱季）（图片来源：作者自绘）252参考文献：1孙攸莉,陈前虎.海绵城市建设绩效评估体系与方法J.建筑与文化,2018,(01):154-157.2李兰,李锋.“海绵城市”建设的关键科学问题与思考J.生态学报,2018,(07):2599-2606.3刘颂,赖思琪.国外雨洪管理绩效评估研究进展及启示J.南方建筑,2018,(03):46-52.4沈洁,龙若愚,陈静.基于景观绩效系列(LPS)的中美雨水管理绩效评价比较研究J.风景园林,2017,(12):107-116.5沈洁,龙若愚,陈静.美国LEED-ND/SITES/LPS雨水管理评价标准对中国海绵城市绩效评价的启示J.风景园林,2019,(03):81-86.6龙若愚.场地尺度雨水景观绩效评价及循证设计研究以校园雨水景观为例D.同济大学,2020.7LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)EB/OL.https:/new.usgbc.org/leed.8SITES(Sustainable Sites Initiative)EB/OL.http:/www.sustainablesites.org.9LPS(Landscape Performance Series)EB/OL.https:/landscapeperformance.org,2021.10赵华.低影响开发雨水系统水质在海绵城市建设中的引导作用J.给水排水,2016,(10):56-60.11郭慧慧.低影响开发设施对污染物削减效果的评估J.给水排水,2019(增刊1):108-109.12宋嘉,李怀恩,侯精明,等.海绵城市建设对面源污染管控效果模拟研究C/2020中国环境科学学会科学技术年会,2020.13刘曙光,回振佺,代朝猛,等.低影响开发对城市径流污染的削减作用研究进展J.人民长江,2019,(06):11-14.14程江,杨凯,吕永鹏,等.城市绿地削减降雨地表径流污染效应的试验研究J.环境科学,2009,(11):3236-3242.15汪洁琼,朱安娜,王敏.城市公园滨水空间形态与水体自净效能的关联耦合：上海梦清园的实证研究J.风景园林,2016,(08):118-127.16刘梦茜.不同LID规划情景下南京金陵小学雨洪调控效益评价D.南京大学,2018.17芦琳.两种典型城市雨水LID技术生命周期评价研究D.北京建筑大学,2013.18王冲.城市区域LID性能评价及优化设计研究D.天津大学,2018.19张东,唐子颖.南京汤山矿坑公园生态修复与景观设计J.中国园林,2019,(11):5-12.20刘家宏.暴雨径流管理模型理论及其应用M.北京:科学出版社,2015.21刘家琳,张建林.基于SWMM模型的山坡型公园子汇水区地表产流特征以重庆地区为例J.中国园林,2018,(006):81-87.22中华人民共和国住房和城乡建设部.海绵城市建设评价标准S.北京:中国建筑工业出版社,2018.23张哲.基于区域雨水径流峰值和污染控制的调蓄设施设计研究D.北京建筑大学,2019.24Li J,Yao Y,Ma M,et al.A Multi-Index Evaluation System for Identifying the Optimal Configuration of LID Facilities in the Newly Built and Built-up Urban AreasJ.Water Resources Management,2021,(07):2129-2147.25Brander K E,Owen K E,Potter K W.Modeled impacts of development type on runoff volume and infiltration performanceJ.Journal of the American Water Resources Association,2004,(04):961-969.26陈雪娇,姜应和,徐天会.住宅小区径流削峰LID与调蓄池组合设置标准分析J.中国给水排水,2019,(19):133-138.27吴冬玲,唐清霞.水环境在线监测总有机碳(TOC)与化学需氧量(COD)之间相关性探讨C/中国环境科学学会2013年学术年会.28王波,李成.透水性铺装与城市生态及物理环境J.工业建筑,2002,(12):29-31.29中华人民共和国住房和城乡建设部.城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲EB/OL.(2013-06-18)2023-07-30.https:/ 结合雨水管理设施提供教育机会 B7（1）教育设施/服务的种类。“教育设施/服务的种类”指标通过统计该类设施或服务的种类数量进行评分，包括科普牌、互动性教育装置、认知科普活动、教育课程、合作与研究，1 类计 1 分，2 类计 2 分，以此类推，最高分为5 分。公园内的教育设施仅科普牌一类，故指标计为 1 分。（2）用户感知-教育性。问卷调查显示，在受访者中，仅有不到一半的人注意到了该科普牌，用户对于该标牌传达的雨水管理知识的了解的平均分为 3.65 分。问卷结果还显示，用户相对更为了解旱溪与叠层水坝中蕴含的雨水管理知识。这一结果一定程度上说明了通过观察、接触自然，同样能够增进对雨水管理知识的了解。相比于绿色屋顶、透水铺装等在视觉上与普通城市景观未形成明显差异的雨水景观，石笼构筑的层叠水坝与卵石和乔木强调出的旱溪等渗透设施、滞留设施有较强的视觉辨识度，有利于相关知识的传达30。2.3.3 雨水管理设施的安全性 B8（1）符合安全规范的项数。“符合安全规范的项数”指标通过现场检查考核水深、地形、铺装、照明、安全管理及警示标识是否符合对应的安全规范。满足 1 项计 1 分，最高分为 5 分。跟据现场勘察及设计资料，公园在水深安全设置、铺装设置与安全管理及警示标识3 项考核项目上满足安全规范。地形安全设置方面未发现坡度过大且无加固措施之处，未发现陡坎及危险视线盲区，但三叠湖南侧平台存在一处踏步数为 1 的台阶。照明设置方面，水体周边皆有功能性照明，没有会对周边环境造成干扰的溢散光，但三叠湖南侧存在 1 处台阶缺少照明。因此“符合安全规范的项数”指标累计得分为 3 分。（2）用户感知-安全性。根据问卷调查结果，各 LID 设施的安全性得分的平均分为 4.05分。虽然三叠湖的安全性整体得分较高，但问卷显示其各要素安全性得分相对较低。究其原因，虽然三叠湖周边水深满足安全规范，但由于缺少栏杆和警示牌的隐匿，家长担心孩童在此游玩存在安全隐患。在符合相关规范的前提下，也可能存在儿童友好设计或细部设计方面的不足，需在未来设计中进一步加强该方面的设计与研究。2.4 美学绩效2.4.1 雨水管理设施美观性 B10用户感知-美感度：根据问卷统计结果，“用户感知：美观度”的得分为 4.12 分。宕口具有较高的美感度，尤其在地形、岩壁、铺装方面。公园采矿宕口使用锈钢板构建步道“天空走廊”，其形式与材质都很好地呼应了矿坑岩壁环境。沿“天空走廊”拾阶而上已成为该公园最为独特的体验之一。考虑到复绿所需的代价，设计师将这些山体的“伤口”直接裸露，在美感度方面仍得到了极大的认同。三叠湖则通过调整水岸边界，加入堤、桥等视觉屏障的方法，丰富了水面层次；此外，依据水岸高程、水岸空间特点多样化、差异化地配置了乔木、灌木、草本与水生植物，进一步丰富了视觉体验。2.5 经济绩效因缺乏公园方的建造成本、运营与维护成本、灌溉用水记录文件，故无法对“建造成本节省率”与“运营与维护成本节省率”2 项指标进行考核。3 评价结果讨论南京汤山矿坑公园在环境绩效、社会绩效、美学绩效维度都有诸多考量，不失为雨洪管理的优秀典范。根据评价结果，公园在径流量控制、水质控制、结合雨水管理设施提供户外活动机会、雨水管理设施美观性方面具有良好的绩效表现（各项得分 4 分）：（1）公园合理利用场地地形组织汇流路径、组合设置 LID 设施，达到分层分级控制径流量的目的。（2）公园通过跌水曝气、植物净化等方式有效去除了径流中的污染物。（3）公园结合所有的 LID 设施提供了户外活动设施且用户体验良好。（4）公园通过丰富视线层次、使用特色材料、创新景观形式等方式提升了雨水设施的美观性。从评价结果中也可以看到公园在雨水资源化利用、缓解热岛效应、结合雨水管理设施提供教育机会、节约运营与维护成本上还有提升空间，可在未来采取相关改进措施，包括主动利用雨水资源、增加透水铺装及绿色屋顶、增设科普标识牌，结合取水、戏水装置与雨洪处理过程，推进雨洪管理方面的自然教育等，使该公园达到综合效益的均衡。结语需要指出的是：除了较为成熟的水质和水量控制指标外，其他绩效指标的选取以及评价标准的制定，仍需要大量实践案例作为样本进行验证与反馈，以提高其评价效率与准确度。尤其是海绵城市建设受地域气候影响因素较大，评价标准应根据地方条件进一步调整。此外，数据是绩效评价的基础，在实证过程中，需要从公园管理方、设计方、相关研究部分获取完整、可靠的原始数据，从而提升绩效评价结果的准确性。因此，在规划设计中应注重多方的、全过程的数据采集，以及推广在线流量、在线水质监测等监测系统的使用，为建成后的景观绩效评价提供支撑。目前，在绩效评价中存在多项缺项，归根结底是国内环境对此不够重视，亦未形成有效机制进行引导。总之，海绵城市绩效评价是多学科交叉、多方协同的复杂领域，建立一套完备的评价体任重而道远，本研究仅仅是一次初步尝试，未来还有大量工作需要开展。