基于低影响开发的景观规划设计——以清华校园规划设计为例

'基于低影响开发的景观规划设计-以清华校园规划设计为例(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：建筑学院学科：风景园林学申请人：张益章指导教师：刘海龙副教授二○一五年十二月 ResearchOnLandscapePlanningandDesignOfStormwaterManagementplanninginTsinghuauniversityBaseOntheoryofLowImpactDevelopmentThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofscienceinLandscapeArchitecturebyChang,Yi-ChangThesisSupervisor:ProfessorLiuhailongDecember,2015 摘要我国多座城市在近年均遇到严重内涝灾害，造成了巨大损失。对此从政府到社会各界都给予了高度关注。尤其自2014年10月住建部发布《海绵城市建设技术指南》并启动建设试点城市申报以来，使对这一问题的关注被推至空前的热度。“海绵城市”的核心是强调城市在适应环境变化和应对自然灾害等方面的良好“弹性”。就城市洪涝问题而言，“海绵城市”特指可以发挥吸水、蓄水、渗水、净水，且需要时可以将蓄存的水“释放”加以利用的新型生态化城市发展建设模式，其根本目标是实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化。低影响开发(LID)是一种基于生态的雨洪管理方法，倾向于在场地内通过植被处理以软质工程管理雨水。LID的目标是采用雨水的渗透、过滤、储存和蒸发方法，维持一个场地开发前后的水文平衡。校园作为一类特殊区域，一般具有开放空间和绿地比例大，人群活动集中等特点。随着近年校园建设的发展，尤其是道路、停车场等硬质地面比例急剧提高，也愈加面临雨洪灾害的威胁。本文针对在校园内进行低影响开发进行研究，对校园进行雨水控制利用，不仅能为解决城市雨洪问题、建设节水社会做出直接贡献，并且尝试用学科交叉的模式，使用水文模型SWMM来增加低影响开发设计系统的精细度，并且探索在中国建立起一个合理的，因地至宜的低影响开发规划设计框架。在低影响开发的研究分析成果的基础上，结合对校园景观设计的使用需求，将雨水径流的技术设施与使用人群的需求进行整合，形成具有雨洪管理系统效果的景观设计，最终营造一个具有美观、弹性的校园公共绿地提供给校园内部的各类使用人群，塑造一个具有生态性的多功能景观。关键词：低影响开发；SWMM；校园型绿地；景观设计I AbstractInrecentyears,manycitiesinChinasufferfromtherainwaterwaterlogproblems.Facingthesethreats,theMinistryofHousingandUrban-RuralDevelopmentofChinahasissuedatechnicalguideinOctober,2014forbuildingspongecities,whichadvocatesLIDandmanyothermeasurestomitigatestormwaterimpacts.Thecoreofspongecityistoemphasizetheresilienceinadaptingtoenvironmentalchanges.Intermsofstormwatermanagement,"spongecity"meansthatcitycouldbecapableofwaterabsorbing,waterstorage,waterinfiltration,andwaterpurification,fromwhichtheaccumulatedwatercouldbereleasedandutilizedwhenneeded.Thefundamentalgoalof"spongecity"istorealizethenaturalstorage,naturalinfiltration,naturalpurification.LowImpactDevelopment(LID)isanecologically-basedstormwatermanagementapproachfavoringsoftengineeringtomanagerainfallonsitethroughavegetatedtreatmentnetwork.ThegoalofLIDistosustainasite’spre-developmenthydrologicregimebyusingtechniquesthatinfiltrate,filter,store,andevaporatestormwaterrunoffclosetoitssource.ThispaperdoingresearchonLowimpactdevelopmentincampus,whichcanprovideasampletohowsolvetheproblemofurbanfloodingandconstructionofwater-savingsociety.PaperalsotryingtousinghydrologicalmodelSWMMtoincreaseprecisionoflowimpactdevelopmentdesignsystemandexploringhowtoestablishareasonable,suittothelocalconditionplanningframeworkinChina.Onthebasisofanalysisofresearchresults,essaycombinedwiththeuseofcampuslandscapedesignrequirementsandfacilitiesdealingwithwaterrunoffneedstodesignlandscapesystemwithstormwatermanagementfunctions.itwouldfinallycreateagreenspacewithbeauty,resilienceandecologicmultifunctionlandscapeKeyWords:LowImpactDevelopment;SWMM;Campusgreenspace;LandscapedesignII 目录第1章绪论..................................................................................................................11.1研究背景..............................................................................................................11.1.1中国城市所面临的雨水问题.......................................................................11.1.2当雨水管理走向景观规划...........................................................................11.1.3现有的雨水管理模式中的不足...................................................................21.2研究目的及意义..................................................................................................21.2.1研究目的.......................................................................................................21.2.2研究意义.......................................................................................................21.3研究方法..............................................................................................................31.4研究框架..............................................................................................................4第2章景观规划中的雨水管理体系研究..................................................................52.1低影响开发理论..................................................................................................52.1.1低影响开发理论的历史...............................................................................52.1.2低影响开发的理论内容...............................................................................62.2国内外雨水管理理论体系的发展与应用情况与比较......................................72.2.1国外雨水管理理论体系的应用情况...........................................................72.2.2美国低影响开发的体系...............................................................................82.2.3美国LID地方手册的框架流程总结..........................................................92.2.4国内雨水管理理论体系的应用情况..........................................................112.2.5国内外低影响开发实践应用状况的比较..................................................112.3低影响开发的几个重要理论原则....................................................................132.3.1低影响开发的生态效益原则.....................................................................132.3.2低影响开发的规划原理-分水岭法则........................................................142.3.3低影响开发的主要规划原则.....................................................................142.3.4低影响开发的设计原则.............................................................................152.3.5低影响开发的适用类型.............................................................................16第3章基于低影响开发的景观规划分析................................................................173.1校园绿地的特点与校园低影响开发实践........................................................173.2校园绿地低影响开发的基本流程....................................................................17III 3.2.1确定设计目标、研究设计对象.................................................................173.2.2目标分类确定.............................................................................................183.3现状条件的分析与疏理....................................................................................193.3.1水文格局.....................................................................................................193.3.2气候及降雨成因.........................................................................................223.3.3土壤.............................................................................................................233.3.4植被分布.....................................................................................................243.3.5清华大学校园的基本情况.........................................................................253.3.6清华大学内部水系情况.............................................................................263.3.7校园内部的雨水利用情况.........................................................................273.3.8场地高程.....................................................................................................403.3.9地形产汇流分析、现状场地组织排水分析.............................................413.3.10近期工程分布...........................................................................................433.4使用SWMM模型进行场地水文分析.............................................................443.4.1什么是SWMM模型..................................................................................443.4.2SWMM模型分析原理...............................................................................453.4.3SWMM的分析步骤...................................................................................463.4.4影响SWMM模型的几个重要属性..........................................................463.4.5SWMM模型的场地分析...........................................................................47第4章基于低影响开发的景观规划-以清华校园规划为例...................................554.1规划背景............................................................................................................554.1.1规划范围.....................................................................................................554.1.2规划依据.....................................................................................................554.2规划原则........................................................................................................554.3规划分区............................................................................................................564.4规划目标............................................................................................................584.4.1规划目标分解................................................................................................594.5规划措施............................................................................................................634.5.1技术原则与常见的设计技术手段.................................................................634.5.2规划措施的技术建议与选用.....................................................................64第5章基于低影响开发的景观设计........................................................................695.1清华校园的低影响开发景观设计....................................................................69IV 5.2设计节点-以景观规划的强制应用地段学堂路区为例...................................695.2.1建立区域内的SWMM模型......................................................................695.2.2SWMM模型模拟场地水文情况...............................................................715.2.3学堂路的现状景观问题分析.....................................................................715.2.4设计策略.....................................................................................................785.2.5学堂路景观节点设计...................................................................................815.2.6使用SWMM模型来检测学堂路景观节点设计效果..............................925.3景观规划的优先应用地段-紫荆宿舍区的设计研究.......................................955.3.1建立区域内的SWMM模型......................................................................955.3.2利用SWMM模型来模拟场地水文情况..................................................955.3.3优先应用区的设计策略研究.....................................................................965.3.4检测设计研究节点-紫荆宿舍区................................................................985.4后期改造与最后改造区的原则与建议..........................................................101第6章结论..............................................................................................................1026.1评估框架等低影响开发实践步骤因地制宜的重要性..................................1026.2水文模型对于低影响开发景观的意义..........................................................1026.3低影响开发在景观设计中的重要性..............................................................102参考文献......................................................................................................................104致谢..........................................................................................................................106声明..........................................................................................................................107附录A：图目录..........................................................................................................108附录B：表目录...........................................................................................................111附录C：规划设计图纸...............................................................................................112个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果...................................................118V 第1章绪论1.1研究背景1.1.1中国城市所面临的雨水问题如今中国随着城市化的进行，由于不透水面的增加所造成的洪涝灾害已是不绝于耳。许多的河流患上了河流综合症。当硬化的堤防水坝水库等数量逐渐增加时，河流会直接失去其生态作用。除此之外，中国也是一个地大物博的国家，与之对应的是庞大且稠密的人口密度，虽然拥有的水资源的总数相当充足，但是均分至每个人身上的时候却倍显稀缺，并且中国的在大陆型季风性气候的影响下，降雨量的时间分布不均匀，所有的降雨都集中出现在夏季。短时间内所带来的降雨并没有时间停留在土地表面，而是随着短时间内的暴涨的洪峰排除至城市地下管网与河湖，水资源并不能留在原地而直接排出。1.1.2当雨水管理走向景观规划从20世纪60～70年代开始，雨水管理在景观规划中的地位逐渐显出，在"[1]公有资源的悲剧"这本书中提到了人们对于公共资源的贪婪欲望，这个时代的人们开始反思人类对于公有资源的不当利用。在人们反思自己对于公共资源运用的同时，景观设计师的思考与视野也逐渐转向了人类跟生态自然关系中的相互作用变化。在这样的大背景中，设计结合自然的诞生使得生态学的规划开始进入景观规划的领域，并且在现在至未来占据了不可动摇的一席之地。目前在中国景观设计的场地规划中，水资源的保护与运用还未引起景观设计师们的重视，人们水资源的思考还仅仅只是工业城市化的快速排水思考来使用水资源。但随着生态学的逐渐兴起，景观设计师们开始思考起工业时代所创造的人工构筑物是否对生态造成破坏，河道的硬质工程对自然环境造成了什么样的影响；并且一步一步的让生态学介入到景观设计学之中，最后认识到软质、自然的驳岸要来的比硬质驳岸更具有生态效益。这是对自然的一种全新的认识。低影响开发事实上是对生态学很重要的新认识，因为水循环在自然生态中扮演着举足轻重的角色。在循环内有异常则会对自然生态发生严重的破坏。低影响开发在环境专业的研究中已有不错的成果，但是都是工程手段与科学量化，如何在实际的手法上在景观上运用则还没1 有广大的推广，低影响开发的本质还是使用植物、地形手法来取得还原水资源环境的效果。因此低影响开发的理论实践值得引起景观规划专业的足够的重视。1.1.3现有的雨水管理模式中的不足北京市每年藉由灰色基础设施所排除的水资源总量约略等于南水北调工程所提供的水资源。这显示出了国人对于水资源还尚未有一个良好的利用。低影响开发模式在中国才刚开始实行，以海绵城市口号为首，住建部牵头带领各地开始实施雨洪管理的规划，十三五中也将海绵城市抬升到一个相当重要的高度。海绵城市的兴起实际上是城市规划中的一个概念转型，象征着中国从经济发展转向自然、生态等视角来牵动起所有发展。海绵城市的工作是很有象征性意义的。当一落实到了各地政府，很多地方政府与规划师们对此还是相当的困惑及不知从何而起。因此，如何将国外已经实践多年的低影响开发理论在中国得到很好的推行，变成了一个很重要的任务。尤其，低影响开发理论是一个建立于地区、因地制宜的理论，所以如何正确学习已经实践的经验转换为我们所用是很重要的。1.2研究目的及意义1.2.1研究目的目前，中国处在的非常快速的城市化节奏之中，城市化的结果导致了许多问题，其中包括许多灰色基础设施（钢筋水泥）等阻碍了自然的水文过程。诸如人为而导致的气候变化、下垫面条件改变与水利工程的水文调节，人们因而介入了[2]自然的水文过程之中，称为社会水循环，都对水资源有即为深刻的负面影响。并且随着人类的人口数目逐渐提高，人们对水资源数量的要求又更苛刻，如此一来又陷入了一个负面循环的死胡同。本文藉由研究一个在北方地区典型具有城市特征的校园环境的低影响开发理论融合景观设计来尝试整理出一套对于城市低影响开发的思路、流程与方法。1.2.2研究意义目前在风景园林学科之中，低影响开发理论的实践在雨水管理方面内容较为突出，在国外的雨水管理融入景观设计已经是比较常见的形式了，雨水管理实际上是低影响开发的其中的一个手法与实践目标，环境专业在低影响开发的研究的内容则是更广义的生态学概念。包含了水资源保护、物种保护、减少环境冲击、洪涝防治等等。因此如何让景观设计师充分了解到低影响开发的重要性，并让美2 化的景观融合生态效能是很重要的。在低影响开发理念下的雨洪管理的方式强调采用景观的方式而非传统排水工程的方式对过多的雨水进行处理，而使雨洪管理的技术设施与景观的高度结合。雨洪管理型设施形成的若干水景观，可以打造为结合各类功能需求，从而成为项目相关使用者乐于接近的水景观空间、公共绿地，美化了用地的景观环境。建立节约型景观，对于生态环境的贡献有重大意义。最终利用低影响开发在校园型景观的实践来以小见大，扩展低影响开发在城市规划设计中的应用。1.3研究方法(1)学术交叉与文献综合本文研究涉及到风景园林学中的景观营造、环境学中的生态管理、定量化计算等。使用多学科的相关交叉视点聚焦于低影响开发理论，以定量分析与生态定性分析为基础，以美学来做最终的结果处理。因此，理论研究的梳理要从上述学科中寻找交叉点，以风景园林为主线，结合多学科相关知识，总结出基于低影响开发理论的实践方法流程，并应用于校园的低影响开发项目。本研究主要使用的软件是水利排水专业与环境专业所使用的暴雨管理模拟模型（SWMM），结合排水，环境，景观这三个相关领域聚焦在同一主题低影响开发之中，最后以集成景观规划设计的手段解决城市雨洪所导致的内涝问题。应用多学科的交叉知识总结出雨洪控制规划的规划方法及规划步骤并且应用到具体规划项目。(2)实地调研与资料收集因项目的场地就在清华学校内部，所以可以不断的进行现场调研，一些相关的CAD图纸则是由基建处所提供的以及规划院的调查资料、地勘报告等综合而成。不足的部份由网路与GIS系统概化而成。由这些资料取得方式来取得详细的开发区域中建筑与绿地的关系，并以此为依据制定相应的低影响开发策略。并且进行更大尺度的项目相关资料收集，可以有助于了解更宏观区域的相关信息，以及用地所在区域的气候、地形、地质、水文、植被等情况，而这些都将作为技术设施选择及规模确定的前提。(3)定性描述与定量分析通过定性的方法，描述项目内的类型、特征及相应的设计原则与应对策略，同时对低影响开发的设计目标、影响低影响开发的场地因子、技术设施的选择阐述。而明确项目选定的低影响开发中的定向技术设施的相应规模，则通过绿地分析等具体对项目内的绿地特征、类型，制定相应的生态设计原则与设计策略来建3 立系统化的低影响开发策略，再藉由SWMM所提供定量的分析计算来明确与制定相关技术措施的规模与种类以及检测设计效果。本文仅就当前规划格局下开展景观研究和设计，着眼于如何利用公共绿地空间来解决城市开发所带来的各类问题。1.4研究框架4 第2章景观规划中的雨水管理体系研究2.1低影响开发理论2.1.1低影响开发理论的历史麦克哈格在设计结合自然中对于水与自然的相互关系有深刻的描写。他提出土地利用的开发过程中要保护场地的水文环境、土壤排水与地下水的补充。这便是低影响开发的一个重要的概念缘由。1970-80年代低影响开发的实践开始走向成熟，并且当时的西方学者们还逐步认识到伴随城市开发还发现除了水资源量的不足以外还有日益严重的污染问题。在环境意识的抬头下，美国颁布了清洁水法[3]（CleanWateract）并且实施BMPs（BestManagementPractices）来增强对水资源的控制，主要是透过结构性的限制不透水面的比率与非结构性的政策管理两种手段来保护自然资源与生态环境。到了90年代，马里兰州乔治王子郡的环境资源部开始使用生物滞留技术，逐步衍生成当今的雨水花园技术与LID理论。在近未来、LID理论正逐渐转变成GI（GreenInfrastructure）的城市绿色基础设施理念。LID理论的深化过程也就是从生态学认知到小范围硬质工程介入再到从源头、以软性的工程介入最后到了城市大范围绿色基础设施控制来实践生态学的规划实践，一个由小至大的过程。也就是说低影响开发理论的历程是经历从生态学的认识到BMPs的应用，再到LID理论的实践、最后到了GI的发展。美国由于工业革命后的建设较早，在上世纪中期经过激烈的环境破坏之后人们与环境脏乱差的矛盾日渐升高。在1948年，美国国会颁布了《联邦水污染控制法》，来恢复与保护美国的水环境资源，在其中规定了如何限制污水排放与控制非点源污染与补充地下水资源的相关办法与保护规定。经过几轮的修订，在1970年代定案成《清洁水法》（CleanWaterAct），最终形成了低影响开发的雏形，最佳管理实践BMPs(BestManagementPractices)。起初的BMP还在经历一个探索的阶段，主要面对的目标是环境污染与径流控制。BMPs分成两个部分，一个是非结构性的最佳管理实践（NonstructuralBMPs），其中包含了像政策与规定方面的内容，比方说保护自然资源，以及清扫街道、固体废物管理等一些管理措施，另一部分则是结构性的最佳管理实践（StructuralBMPs），这部份的内容则是偏向于结构性的雨水管理措施，比方说早期以硬质混凝土所做的干井等延迟径流下渗的措施、另外还有截流池塘与砂滤池等。这些技5 术手法的基本系统构成还停留在场地的末端处理，建立起一个大蓄水池来达到延迟径流与蓄水等效果。但是蓄水池所带来的积水常常在场地形成臭味与蚊蝇，并且得用铁丝网来限制人们进入，人们发现这些结构措施虽然能达到目标需求，但对生活质量的提升并不明显，因此则逐渐转往以植物取代结构的手法-低影响开发。在90年代的马里兰州乔治王子郡（MarylandPrinceGeorge’sCounty）开始使用了生物滞留（Bioretention）技术，其中包含了我们比较熟悉的雨水花园与植草沟等生物滞留池，由于可以利用小面积来解决内涝问题，所以逐渐从花园发展到了街道上。最典型的例子就是2003年时改建完成的NESiskiyou的绿色街道计画[4]，这个绿色街道计画在路口利用增加一个路缘石所构成的生物滞留池来进行街道内的雨水管理以及净化，并且同时以路缘石对车道宽度的挤压来达到降低社区内车行速度的交通车行效果，是一个用景观手段同时解决多重问题的经典案例。[5]此后还有波特兰市的TheSW12thAvenueGreenStreetProject等，许多绿色街道工程项目在美国相继出现，LID在美国的实践应用趋于成熟。直到最近，由于每个地方的体系的完善，目前LID有转向绿色基础设施（GreenInfrastructure）的趋势，以纽约为主开始进入绿色基础设施总体规划，也就是以更加系统化的角度，将LID的多重源头分散控制设施视为网络神经元，以生态网络的角度来构建低影响骨架，以跟多个政府部门合作为主要手段来形成体系化的低影响开发。2.1.2低影响开发的理论内容2.1.2.1低影响开发的核心内容低影响开发（LowImpactDevelopment）是一种强调通过从源头开始建立起小型的控制设施来维持与保护场地的自然水文平衡，藉由缓解城市建设所带来的下垫面硬化所导致的雨水径流量来达到开发前的自然状态。2.1.2.2低影响开发与雨洪管理的定义辩析综观当今的景观设计项目中通常会包含与雨洪管理相关的理念植入，那么，低影响开发与雨洪管理有什么不一样呢？雨洪，指的是由较大强度的降雨形成的洪水。到达下垫面后的降雨在自然状态下将由四个过程分解为四部分，其分别是截留、渗透、洼地蓄水和地表径流。截留是指降雨被植物表面拦截过程；直接被土壤吸收的过程叫渗透；雨水集留在地表的洼地、凹地内被称为洼地蓄水；而剩余的部分雨水沿地表流动，最后汇集到河流和沟道，称为地表径流。相同用地内，降雨强度越大，截留、渗透、洼地蓄水的能力不变，所产生的地表径流越多，控制这个过程之间暴雨水，即为雨洪雨洪管理（StormwaterManagement）。6 而实质上雨洪管理(StormwaterManagement)，则是由城市防洪排涝（减排）、雨水径流污染控制（截污）和雨水资源化利用（水资源利用）三方面内容构成。在规划、设计、工程和管理等多个途径来减少或者消除城市降雨过程中潜在的城市雨水污染与内涝、河道侵蚀及下游洪水等问题。低影响开发作为当前雨洪管理的新理念，倡导了“一种具备可持续发展的景观途径，已还原原来的水文环境作[6]为可持续性景观的重要主体”。雨洪管理从古代就有，像四水归堂，肥水不落外人田的思想与徽州地区的村庄建设结合河湖体系就是一个相当好的水资源利用与雨洪管理的利用过程范例，古代的村落将村庄的下游种上大量的藕塘来截污净化村庄内部的生活污水，最后将水存在蓄水塘与河湖体系供给农田灌溉使用。这些古代的池塘、河湖体系的蓄存雨水其实都是雨洪管理的手法。低影响开发所包含的目标、手法、对自然的认知要比雨洪管理更广些，包含了水资源保护、污染控制、物种保护、自然保护、洪涝防治等。雨洪管理是低影响开发的最重要的实践手段之一，与低影响开发有很大一部分的交集，但并不是低影响开发的全部内涵。2.2国内外雨水管理理论体系的发展与应用情况与比较2.2.1国外雨水管理理论体系的应用情况低影响开发系列的概念在国外已经有较为成熟的发展，在各国都有不同的名称。例如美国的低影响开发（LIDLowImpactDevelopment）、英国的可持续排水（SWDS）、澳大利亚的水敏感城市（WSUD）等。这些发达国家在经过多年的实践之后，已经形成了较为完善的现代城市雨水管理体系、而这些雨水管理的体系与方法大都超出了传统在市政工程上做文章的态度，更多的是与规划、建筑、景观等专业相互结合，进行了系统化的相互合作。其中，美国的历史最长久，并且发展出其一套典型体系。在美国，地方政府根据EPA（美国环境环保署）提供指导性原则后，在每个州由当地的环境保护联盟、各州的环境环保署分部来制定低影响开发手册，这本手册是开放给开发局、土地管理局、林业保护单位等使用。其中，根据每个州不同的气候特性，水文、土壤特点、开发状况等综合条件来制定因地制宜的低影响开发守则。以纽约举例，在《NewYorkStateStormwaterManagementDesignManual》中，纽约州的低影响开发的主要内容落在了雨洪管理中，这是因为纽约是属于人口密度非常高、开发情况已经相当完善、基础设施广布、下垫面的硬化情况严重所造成。所以纽约州的重点则落在了城市雨洪管理与城市径流污染控制，但是到了其他州就不一定是如此了，卡罗莱纳州的低影响开发目标则是分别成南北卡罗莱纳，南卡罗莱纳州7 则针对海岸的保护特别综合了一个新的水资源保护策略。低影响开发手册是《LowImpactDevelopmentinCoastalSouthCarolina》，而北卡罗莱纳则是《LowImpactDevelopmentAGuidebookforNorthCarolina》，是根据北卡的城市化的特点进行订制。针对地区状况的不同则有不同的目标实践低影响开发。因此，国外在低影响开发策略的制定上是基于综合地方调查的结果来订立各州不同的目标来设计不同的低影响开发策略。2.2.2美国低影响开发的体系低影响开发在美国能够取得巨大的成功，得归功于美国环境保护署（Environmentprotectagency）在美国各地的大力宣传。美国环境保护署是一个在美国自然保护方面具有良多贡献的机构。EPA在上个世纪90年代末期开始大力推广低影响开发在美国各州的实践。像是从美国特拉华州萨客斯县的精明增长与雨[8][9]水管理计画、还有加利福尼亚的绿色街道与停车场计画、华盛顿市海军区雨水[10]管理设施修复与再建计画、再到地理学会与自然保护基金会的非点源污染整治[11]计画等。低影响开发在美国藉由这些示范教育型项目受到了高度的重视与推广，因此得以在美国各州的基础设施开发与景观设计项目中取得重要的一席之地。除此之外，低影响开发在美国取得重大成功的另一个原因是美国各州都出台了一个基于当地的低影响开发手册，这些手册大多都由当地的大学或是当地的水环保机构、生态机构所编纂，并且根据每个州的情况不同都会有因地制宜的特点。例如低影响开发的起源地，马里兰州乔治王子郡的低影响开发手册，是由马里兰州乔治王子郡的环境资源与规划项目组所编写，全名叫做《低影响开发设计策略-[12]一个集成综合设计方法》（Low-ImpactDevelopmentDesignStrategiesAnIntegratedDesignApproach），内容主要是在如何建立社区内的低影响开发设计，因此其中多偏向于小尺度技术与设计作法等。其中的技术作法也都偏向于雨水罐、植草沟等具有美国社区特色地广人稀特点的低影响开发策略。而到了纽约则是以[13]面向高密度的城市建筑群为主的低影响开发策略，纽约的低影响开发手册（GuidelinesfortheDesignandConstructionofStormwaterManagementSystem）是由纽约环境保护机构（NYCEnvironmentalProtection）所编纂，从属于纽约在2010年所开始实践的绿色基础设施计画（GreenInfrastructureplan）中，其目的是强化纽约高度城市化下的雨洪管理系统，并且其中多次提到了有关于如何建立绿色基础设施（GreenInfrastructure）的内容。在手册里头也提到许多有关建立雨洪管理系统的篇章，像是如何计算已开发场地中的径流与径流系数（CalculatingDevelopedSiteFlowandRunoffCoefficients）、还有如何确定雨洪设施的吸收总量与储存深度8 (DeterminingtheReleaseRate,StorageVolume,andStorageDepth)等。其中比较特别的是专门拿出了一个章节在讨论如何建立屋顶的低影响开发系统（chapter4.RooftopSystems）。华盛顿特区则是给出了较为法规性质的《地方环境部门规则[14]制定通知-雨水管理与水土流失和泥沙控制》，其中以文字为基础规定了各项有关于雨洪管理场地设计规范、如何控制水土流失的环境问题、还有如何控制泥沙的环境沉降等等。技术的部分提到的较少，多作为细则在条规中指出。圣地亚哥[15]城的《圣地亚哥雨洪管理手册》（SanDiegoLowImpactDevelopmentDesignManual）提到了应该从找到区域内的自然保留地或是恢复地着手、他们也利用地理信息技术定位分析水文过程。另外还有《南加州的低影响开发手册》（LowimpactDevelopmentManualforSouthernCalifornia），则是给出了详细的流程框架步骤，从场地评估到核算效果都有详细的过程，并且在场地评估的部分写出了该地域特点的详细地域分析。表2.1各州的手册特点比较马里兰州纽约华盛顿特区圣地亚哥城南加州区域特点以社区为主高度城市首都多种类型的自多种类型的自化然条件然条件地方手册小区尺度雨暴雨、源法规、政策评估过程的生详细的框架与的特色水控制技术头径流控态分析步骤流程制制定与编环境资源管政府、环政府政府与专门水低影响开发研制参与者理部门境保护机研究机构究中心构背景环境资源保绿色基础政府条文作为地方开发当地政府面临护的示范经设施计画手册的附加指到逐渐高度城验总结南市化的需求因此，在美国的低影响开发地方实践中，每个州会因为所属的区域、编制机构的不同而有不同的侧重点，低影响开发因地制宜的性质，决定了手册内容的不尽相同。2.2.3美国LID地方手册的框架流程总结尽管，因为每个地域的特点不同而拥有不同特点的低影响开发体系手册，但是可以从中归纳出一个类同的开发框架，基本上能分为几个大篇章。9 1.低影响开发的综合论述。在手册的前一章都基本上再次宣读了自然水循环的重要性，提到了低影响开发的背景。探讨人类开发带给自然的影响（ImpactofDevelopment），并且提出低影响开发所能带来的好处（BenefitofLID），探讨低影响开发在场地的重要性，及如何从工程的角度解析低影响开发模式。并且论证探讨低影响开发在地区内的适应性原则。2.评估体系。评估体系是低影响开发的重要环节，在南加州的手册中提到了应该从大尺度的辨析所在地区的基本情况。从高程、水文、土壤情况、植被覆盖类型、生态区域（Ecoregion）等，并且利用GIS等标示出重要的生态敏感区域，在理解的场地是属于哪一个区块的敏感区域后，可以有针对性的对场地进行开发。在圣地亚哥的低影响开发守则中提到详细的场地尺度的评估，从场地的退让线（Setbacks）（包括道路、河湖、林木、自然草场等）、权属（Easements）、公共设施（utilities）和定义场地的控制目标、如何识别场地的自然保护与保留区域。最后结合场地条件、控制目标、开发目的三者一起协同考虑完成场地尺度的开发。3.技术原则与技术手段。结合前面的评估分析，提出场地开发的主要原则与技术标准。以纽约的屋顶低影响开发系统建立举例，纽约的地域特点是拥有相当高密度的建筑群，所以特别针对在屋顶低影响开发系统建立上，提出如何建立屋顶低影响开发的适应性原则。并且提出不同的屋顶设计策略，例如蓝色屋顶（BlueRooftop）与绿色屋顶（GreenRooftop），其实质分别是迟滞留池（detentionpond）与滞留池（retentionpond），并且提供常见的技术手段与技术细节，还有一些跟都市农业相互结合的例子。这跟海绵城市技术指南里提供的一些技术作法类似。但是相比之下较为灵活生动，案例较多。另外也提供了施工时的照片与技术作法原理的相互比较与优缺点分析。4.低影响设计效能测算、监测、维护。在确定低影响开发技术的选择后，可以使用相应的水文工具例如有GIS专用的BMPSIZINGTOOL或者是SWMM（StormwaterManagementModel）等水文软件与简易的算法拆解像是海绵技术指南中提到的年均径流总量控制等来推算LID设施的控制目标。并且在实施之后进行监测。例如，在圣地亚哥的手册中在最后一章给施工人员提出了几种低影响开发设施的维护检查表，方便维护人员定期定量的检查LID的效能。例如针对生物滞留池的检查。检查的内容有容水性（StandingWater），是否能够在降雨后的24小时之内排除积水、垃圾堆积（Trashanddebrisaccumulation），是否有垃圾与沉积物堆积在雨水花园内部、植被（Vegetation），植物是否死亡，或是种植的美观程度变化、进出水口（inlet/outlet），在进出水口间是否被其他沉积物堵塞等。这些影响LID的指标逐个检查并且定期维护保证设施的良好运作。10 2.2.4国内雨水管理理论体系的应用情况国内目前较为成熟的体系是海绵城市，在海绵城市中提到各级政府应该作为主体，统筹来规划各部门来编制建设内容，并且以雨水控制系统为主体，结合至生态保护、土地利用、水系、绿地系统、市政基础设施等相关内容来设计相关的目标与制定实施策略。并且编制基于低影响开发理念的雨水控制与利用专项规划，兼顾其他目标诸如径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制与雨水资源化利用等控制目标，来探索低影响开发雨水系统作为城市水系统的重要组成部分，控制目标以年径流总量控制率的估算法则来恢复到开发建设前自然地貌的径流排放量。并且提出年径流总量的控制分区，将中国各地分成若干个降雨分区来分别订[16]立不同地区的区域目标。海绵城市技术指南的颁布是以中国的规划国情为基础，很好的让中国各级政府领导认识到低影响开发的基础原理与基本概念的认知，并且住建部牵头能有效的将实施情况落实到地方。目前环境学对低影响开发理论研究已经有了长足的发展，从环境污染、径流指数的监控到如何使用工程手法来控制都有研究，不过在环境美化上景观专业的介入较少，国内在雨洪管理方面的理解仍然可能还停留在假生态的阶段。当然也有少数一些工作室已经有不错的小尺度作品出现，像是张唐景观的几个对雨水控制的场地设计，都荣获了ASLA的大奖。2.2.5国内外低影响开发实践应用状况的比较在国内，低影响开发的概念与实践启动较晚，在2014年时住建部颁布的海绵城市技术指南，是目前国内最具权威的低影响开发概念守则。然而，海绵城市也好，低影响开发也好，需要更多学科的参与，像是科学家、工程师、景观、建筑专业来一起统筹规划，才能从大尺度到小尺度，订立有目的性、针对性的开发规划。海绵城市技术指南，仅仅只是提供了概念的几个基本原则，至于如何准确的落实到每个省市，则是得需要每个省市根据该地气候的特点才能订出符合当地的标准。海绵城市技术指南是基于针对美国低影响开发的研究基础之上，综合中国国情，结合规划等专业制定相关雨水规划。在目标的选择上则是以雨水控制为基础。分量计算以年径流总量的控制为计算基础来进行分区计算加总，最后给予控制目标来达到还原开发前水文状况的目的。美国则是以各个地方为单位，分别颁布州立低影响开发手册。先基于当地环境的基础调研，再根据调研内容整理出该州最主要的矛盾目标及保护目标，有些州是为了保护海岸、有的州是为了保护当地的经济物种，最后分别以不同的手段，可能是雨水控制、污染控制、划定开发蓝线等多种内容来达到该州的目标。在这一点上比起国内的技术指南是要更为科11 学合理的。但是受到景观规划专业的限制，在海绵城市技术指南中只能给出较为制式化的公式规范提供规划师、景观工程师作为参考。海绵城市技术指南在下一步的目标有几个，一个是需要更多的科学家与环境工程学的参与进来制定地方标准，另一个则是推广到更多的景观设计师身上。让景观设计师拥有基于低影响开发理念的景观设计理念，而不是仅仅挖个大坑说这是雨水花园，是以更微妙的手段来处理雨洪所导致的内涝问题。因此整理出美国的低影响开发体系构建与地方手册的意义在于：1.海绵城市建设现在正处于初步阶段。各地的低影响开发手册在陆续编纂。中国的国土面积广，拥有的气候类型、水文条件、地质地貌种类繁多，海绵城市建设技术指南只能提供一个普遍的技术共通性原则。如何正确的认识到当地的条件才能制定出因地制宜的低影响开发框架。2.多方学科的共同参与。低影响开发的体系是由自然科学为原理，工程技术为手段，视觉感受为表现，政策规定为原则的多学科交叉体系。因此由多个学科的共同参与是很重要的，比方说在评估阶段需要有水文学家、土壤学家、环境学家等多方协同进行详细充足的调研，才能够做好低影响开发的准确评估。在规划、技术原则选用阶段则是需要透过工程师的结构工程优化才能实践低影响开发原理。在最后的表现阶段得由景观设计、建筑设计团队与工程的沟通协调与衔接才能取得美学效果。然而这一切又建立在了如何在政府规划、市政、水利各部门间的相互协调才有可能深化执行。这也是低影响开发在中国实行会碰到的难点，目前的当务之急应该是如何将观念打入至政府、科学家、设计师之中，让人们意识低影响开发的原理与生态观念的重要性重要。3.低影响开发主要需要景观设计的智慧介入。景观设计师在低影响开发体系中实质上扮演了相当重要的作用，技术指南提供了基本的工程结构的作法，但是一个训练有素的景观设计师应熟捻低影响开发的原理，应用的并不是标准作法而是原理的推演跟运用，如何利用好雨水花园的原理结合场地营造多样化的景观环境与如何利用好场地的环境条件来构筑相同于技术指南所提供的技术原理设计就成了景观设计师的难点，不能照般照抄技术指南，而是更加智能的让低影响开发系统融入景观设计之中。在美国各地区的手册中，关于LID的设计讲述的较少，LID目前还是一个偏重于工程技术的一门理论。因此各地方的手册是偏向说明书性质的，提供给各地的工程师们具体操作，详细的生态理论，可以由各个大学在低影响开发的系统实践后作经验总结推广至地方，像是在美国哈佛大学、麻省理工学院等校园都建设了示范性雨洪管理系统。另外还有由UACDC阿肯色州立大学社区设计中心所编12 制的城市地区低影响开发（LID）设计手册（LIDLowImpactDevelopmentadesignmanualforurbanareas）也在北美景观协会的ASLA比赛中拿下大奖，里面非常系统的论述了如何在城市中进行LID实践，并且利用生态学的角度去剖析低影响开发理论，足见低影响开发越来越受到各个学科的重视。美国低影响开发地方手册的编制经验值得我们学习，进一步的推进海绵城市建设的脚步。2.3低影响开发的几个重要理论原则2.3.1低影响开发的生态效益原则生态学的第一法则是所有的组分是相互联系的。所有的植物、动物和微生物在生态系统中是相互协调的关系。所有的有机体，都将作为生物元素，与其无生命的环境建立起互惠的关系。因而，生态的思维为理解LID中的协作过程提供了平台。植物连接着土壤和大气，其与土壤中的真菌、细菌、昆虫和其它生物相互作用，形成独特的群落。植物群落适应与决定其新陈代谢的环境条件。例如，由于极端的土壤水分、温度管理、降雨和日照时间湿地群落不同于落叶森林。这些植物群落是生态系统服务的基础。植物与其土壤群落的相互关系为设计生态系统服务提供了依据。植物群落间的过滤区域叫做群落交错区是地球上生产力最高和生物多样性最丰富的区域。滨水缓冲带就是其中之一，河流边缘兼生性的植物群落连接陆地和水体利于多样的生态系统服务。像滨水缓冲带一样，LID设施需要能承受干湿循环的兼生两栖植物。这些植被同样高产，能控制沉积物分解，并且能够调节土壤－水的酶交换和水生生物生境必需的浅层水温。自然的适应当地的条件是生态系统进化中一个重要的过程。生态系统的成熟需要经过植物演替的过程，如由乡土草本和小型木质灌丛的初始或先锋植物群落进化到更复杂的不用管理的软木和硬木森林。在成熟过程中的每一个阶段都以很少的能源使用传递着不断增长的生态系统服务（如：红树林就是单位生物量能量需求最低的群落之一）。低影响开发要做的是使硬质工程软质化，并且提供多达17种的生态服务：1大气调节2.气候调节3.干扰控制4.水管理5.水供应6.侵蚀控制和沉淀滞留7.土壤保育8.营养循环9.废弃物处理10.传粉11.物种控制12.庇护所/栖息地13.食[17]物生产14.原材料生产15.基因资源16.休憩17.丰富文化这看似跟生态学的内容类似，也就说明低影响开发就是一个还原生态化的过程，使得我们能够理解整体的自然水文循环。13 在草皮和沥青之中，我们创造了硬质的地表，这个由人工所建立的排水系统已经去除了自然水文循环必需的当地植物和土壤群落，现今的大部分的人工草皮已经进入了浇灌的排水系统，阻绝了大部分的自然水循环，沥青也是，是属于不透水表面，因此失去了其生态效益及原本的基础功能，也就是土壤所提供的自净与自过滤自渗透系统。LID技术正是基于生物地球化学过程而不是仅提供单一服务的机械过程来管理和处置暴雨径流。LID促进节水型花园的应用或水资源的保护，将生态服务传递到开发中。草皮扼杀了生物多样性，标准的草坪是依靠化学肥料和灭草剂来保持单一的栽培形式。2.3.2低影响开发的规划原理-分水岭法则LID采用的“分水岭法”是将集水区作为一个规划单位的全面的暴雨水管理系统，而不是基于政治裁决的和法定地产的边界。这一方法将发展过程中的经济、生态科学和社会动态整合到分水岭的背景下（如果有可能在新一轮的规划中发生的话）。LID通过利用水循环的自然过程管理分水岭，像大自然一样。与所谓的BMPs“最佳管理实践”（bestmanagementpractices）有一些相近的技术。它是基于场地边界的最终方法，依赖于当地土壤、植物和水文区域的整合。如同我们知道我们生活在哪个国家和哪个城市一样，理解我们生活在哪个分水岭的流域内，个人和集体的活动是如何影响对我们福祉至关重要的自然资源。LID的场地设计是从基于当地地形、土壤类型、植被和分水岭汇水格局的水文模拟开始的。常规的硬质工程则是根据径流排放的通用标准，偏重于峰值需要成本，而不注重背景提高敏感性的设计。从另一方面来讲，LID是一个基于为场地明确设计特定解决方法的高性能的技术，但这需要更多的规划与基于场地的对象研究做起。2.3.3低影响开发的主要规划原则1.以本地的水文结构作为主要框架（宏观尺度）在施行LID规划以前，应该要标示出该地区的水文站点与水文敏感区域、其中包括了河流、洪泛区、湿地、陡峭山坡（水土保持）、具有高度渗透性质的土壤与森林保护区。考虑到这些与当地影响着水文结构的地区，才能有效的订制LID规划。2.区域管理（微观尺度）在区域尺度上必须得从小集水区域出发。或是透过住宅区、微观管理技术等让场地集水区维持自然水文，再提供壹个更大范围的控制实践、并且允许LID控制能够结合到景观设计与当地的自然特征之中，减少场地开发和长期的维护费用14 与提供LID控制环节中的系统失效的容错性。（在LID系统之中、当其中壹个雨水花园失效、或是一个设施不起作用，能够保证系统能够持续运行）3.源头控制未开发的地区有着原有自然雨水减少功能像是植物拦截水份，洼地蓄水和基础下渗作用、这些水文功能应该在LID设计中被保存下来或是设计成尽可能靠近源头来最小化和减少开发而导致的水文改变在当地的影响。4.使用尽可能简单的非结构化方法（以绿色基础设施代替灰色基础设施）保持现有的土壤植被、自然排水的特性可以被联合至LID系统中，也就是设计结合自然，尽量避免使用灰色基础设施、例如包含着混凝土的灰色结构、蓄水池、干井等。利用原本自然微地形的设计来保存当地的水文过程。5.创建多功能景观在城市的景观像是街道、绿色空间、可以被设计成一个多重功能的景观、利用像是雨水花园、植草沟等结构来达到迟滞、滞留、下渗等基础水文功能。2.3.4低影响开发的设计原则场地的设计原则就从规划原则转换成如何建立起系统性的生态服务设施。主要是能够经由三层系统的设计原则，经过三层次的规划发展提升城市基础设施的生态服务水平并且达到LID所能提供的生态服务原则。原则有三个1.冗余性（Redundancy），当一个设施在大雨的作用失效的时候，为了保证系统的整体性运作，在场地内设计冗余的措施保证系统性的运转是很重要的。2弹性(Resiliency)，为达到生态效益化，LID内要包含不同服务水平的多种设施，保证能够更完整减缓、分散和渗透雨水来确保系统的完全处理性。3分布式(Distribution)，LID设施在场地内能提供整体化的组合效益，并且能够让多种设施组合来适应更敏感的生态区域。在这些原则中的系统主要功能可分为渗透、储存、输送、过滤四大系统。这三个大原则最主要是能够确保LID设施能够像一个多环的齿轮一般起到持续工作的效果，当在这之中的任何一个齿轮与局部零件失效的时候都能够确保整个大系统不致于崩溃，就像是在单一雨水花园之中，单一的进出水口（inlet/outlet）产生溢流状态的时候能够让下一个雨水管理设施能够依然发挥作用。15 2.3.5低影响开发的适用类型在城市地区，LID概念适用于多尺度的项目和土地利用类型。将城市开发划分成基本的组成部分（建筑、地产、街道和开放空间）并且说明在各个层次上投资者的规划设计策略。目标不仅仅是使开发影响最小化，而且要能够达到发展持续增强生态系统功能的再生性和多产的城市景观。当前，主流的低影响开发措施是在美国生物滞留池等雨洪管理设施在公众与街道体系下的应用。湿地、森林、植被覆盖和土壤腐殖质的散失，这些要素组成了减缓、分散和浸透雨水的承载力，产生了水文功能的稳定性，城市化造成了要素的损失。LID则通过增加渗透表面和网络化植物群落的使用，调节暴雨过后的污染和峰值径流量来达到恢復这些要素的作用。城市水环境的建设涉及到太多的不同层面、从政府领导、企业高层、规划师、甚至是群众的水环境保护意识，甚至每一个不同部门的相互合作要求配合，例如环境资源管理、流域规划、景观设计、城市规划、市政部门等等不同的相关专业部门来相互合作。中国目前的城市水体空间开发，正是缺少每一个部门[18]的相互合作协调。因此才出现了城市型态与绿地系统相互之间缺乏联系的的现象[19][20]。但是城市开发应该要是一个集合管理、建筑、规划、景观三元合一的整体性策略。城市空间型态与绿地系统间的不匹配正说明了其中的部门并没有相互协调。例如，在景观设计中的水体设计很多时候是为了服务轴线等情况才设计水体，但很多时候水体并不适合在该地出现，那么这个水体及绿地将会出现负生态的现象。但是当我们具有LID的理念之后，在我们有LID理念下所做的水域与环境开发将会结合更多层次，是一种层级叠加的齿轮嵌套系统，这样的水生态治理概念就能够更容易的解决城市所面临的雨洪管理与增加绿色基础设施建设等。在非点源污染等治理问题也能够一并解决，水环境保护将能够与城市的亲水空间开发矛盾得以解决，将两个原本是矛盾的问题合一成为解决问题的连结。因此，建立起从径流源头开始到终端为止的综合水域管理措施能够最大程度的统合管理模式、开发模式、景观模式等不同类型，并且成为一个强壮的系统，从环境表现到功能作用都成为一个整体并且是一个具有景观连续性的计划系统。在非城市地区则是更着重于如何建立保护区域来保护或者是确保水源地及特殊物种的安全性，如果能寻找指示物种及保护物种的生态敏感区域，可以建立水源地的水管理机制或是污染控制区域，建立起蓝线或是保护线、土地利用限制区来保护自然区与物种的安全性。16 第3章基于低影响开发的景观规划分析3.1校园绿地的特点与校园低影响开发实践普遍来说校园绿地较为分割，也被建筑物相互隔离，但又具备了一个高度的密闭完整性。不像城市公园绿地可以有完整开放的系统。校园绿地的设计上要能够保持基本的功能使用性，并且在设计中透过配景、空间等营造方法来塑造符合校园形象的景观设计。主要的使用功能则是让学生、教师使用，因此在设计审美上要能够传达出校园文化，并且能够让人体会到属于该学校特征的气氛。在校园的低影响开发实践中，美国的各大高校像是宾大、马里兰、普林斯顿等高校都有委托特定当地的组织机构来制定雨洪管理的项目策划，并且结合到校园特色来，成为了LID成功的实践案例。国内的有像是在清华大学中的胜因院与建筑学院的中庭，胜因院藉由场地内的六处雨水花园，跟排水明沟等雨水花园作法相互结合形成良好的雨水调节景观，符合胜因院本身历史建筑的气氛，并且在不同的季节呈现出不同的季相，还改变了原来场地中地势低洼所造成的雨洪问题。另外，天津大学在新校区的设计中也重点采用了LID设施，形成了系统性的校园低影响开发系统。在美国的ASLA学生设计竞赛中也有出现针对CSO合流制雨污排除系统的雨洪系统研究设计。3.2校园绿地低影响开发的基本流程3.2.1确定设计目标、研究设计对象为了确立该区域的目标，低影响开发目标的确立有以下几个步骤1.建立评估体系，针对设计场地内的不同的气候特征、土壤、植被、水文格局、开发情况等条件，建立多样化的调研机制，最好能与当地政府、社会学家、环境学家、生态学家、可能还有棕地修复的工程师们进行联合评估，确认场地的真正目标与保护的对象，才能够建立起完整的评估体系。2.确立目标条件，根据评估的结果来设定景观设计的操作范围，蓝线的划定是否合理，除了径流与控制污染方面的决策外，是否能够结合至景观设计。例如公园、河川、城市广场、绿化带等等空间结构上。并且能够利用起绿色空间达成当地目标条件。17 3.确立规划原则与提供技术设施，当有了目标后，规划原则应锁定最高级的目标。例如在森林河川区域的目标可能是指示物种保护，并且提供相应的规划原则给规划人员参考，例如生态安全格局等。并且还可以提供一些相应的技术手法给施工人员，像是海绵技术指南中所提到的一些标准的施工技术与手法，提供给场地设计的设计师与工程师作为一个参考，当然能否无痕的植入至景观设计中就得看景观设计师具体的操作能力了。4.检验计算效果，最后建成的项目应该要请环境学专业相关人员进行监测，利用污染检测仪器与径流产生监测仪器等来监视河川的状况，并且与设计目标进行对比，看是否能达成设计的目标，另外还可以利用许多的水文模型一边进行校对评估，最终核实低影响开发体系的效能。3.2.2目标分类确定城市化是导致的城市雨水问题的根源，其主要表现包括：雨水导致的洪灾风险、雨水径流的污染、雨水资源的流失；生态环境的破坏。根据雨水导致的不同问题及其相应的影响程度，可以确定设计的相应目标，其主要的目标可以归纳为以下几类：1.雨水污染的控制城市雨水的污染多数来源于面源污染，即由于城市大气污染和屋面、广场、道路等不透水面采用了污染材料或因为环境污染而在径流过程中含带了各类污染物造成自然水体的水质恶化。这是因为这些径流未加以处理，含带着各种污染物，而这些污染物通过地表组织排水和地下市政管网的组织排水的方式进行汇集，并最终进入了自然水体。在城市密集区域，该类雨水污染的程度尤为明显。雨洪管理的目标是在源头对污染进行控制，通过植物和土壤的净化能力，通过绿地将雨水中的污染物进行过滤、沉降和吸附，避免污染的雨水径流汇集扩散。据相关城市绿地地表污染无控制的实验证明，一米左右土壤深度即可有效消减五年以内的[21]设计暴雨重现期下历时一小时的降雨所产生的地表径流污染。2.雨水径流量的调蓄和雨水流速的控制由于下垫面渗透能力的改变，导致降雨时的雨水的地表径流量大量增加、雨水汇集引发城市洪灾、加速了雨水自然循环的速度，径流冲刷将形成诸如水土流失等问题。通过在源头建立雨水蓄存、渗透的设施，将雨水分散就地解决在下凹绿地、洼地、水塘或雨水调蓄池中，可以消减地表的雨水径流，消减雨水峰值。3.雨水资源化的利用18 自然状态下的雨水多数通过植物的吸收和土壤下渗保留在了原地，涵养了地下水，灌溉了本地的植物。而城市化导致了这部分水资源白白的通过雨水径流流失，形成城市缺水的局面。因此通过将雨水的收集利用，实现雨水资源的多用途。雨水可以作为城市水体的补充水源、植物绿化用水和建筑的中水，另一部分可以以下渗的方式补充地下水。雨水的绿化综合利用雨水作为一种特定资源，将雨洪管理作为设计中的基本环节，以园林绿地为载体，结合人们的休闲游憩、建设活动等行为美化环境，同时作为绿色基础设施的一部分，实现生态环境的保护和恢复。3.3现状条件的分析与疏理3.3.1水文格局理解清华园在北京的水文格局对于LID的整体布局是很重要的，清华大学处于北京市的海淀区，北京位处于华北平原北侧。根据考古专家的专业研究与化石研究发现，京津地区在远古时期曾是黄骅海侵之地，当大海逐渐退去后，遗留下来的河川沼泽则贯穿了北京所在之地，留下来五道水系，构成了北京水网的一个[22]主要格局。除此之外，北京还有许多的泉水、泉眼分布，由此来滋润北京城。贯穿北京市内河流的属于海河流域，其中由永定河、潮白河、北运河、大清河（拒马河）、蓟运河五大水系所共同组成。还有两个主要的大水库、官厅水库和密云水库。在这个之中有温榆河、清水河、怀河、沙河、清河、等小型河流流经其中。到了20世纪的八九十年代，因为城市发展的需要，北京城市水系的治理开始使用硬质的河道来代替原本的自然泊岸，河川治理也开始服从于行洪的，于是乎人们就把河岸、河底改换成不透水面的混凝土或者是利用空隙率小的沙浆来代替天然泥土的下渗，其目的是为了要防止水渗漏，并且防止水草的生长来阻碍水流，并且能够防止流水的侧向倾蚀增加其河道的宽度。这个方法在我们现在来看是一种非环保的作法，毕竟是阻止了河道与自然界的相互交换，减弱了河流的自净功能。但这也形成了北京市的主要河网形式，也就是运河与人工河。(1)永定河水系永定河是北京最主要的河流，是为北京的母亲河。也是北京境内最大的河流，永定河冲积了北京平原，也是北京城的最主要饮用水源和灌溉水源来源，永定河发源于山西与内蒙古，上游桑干河和洋河会合之后称为永定河。因为上游流经泥沙较多的黄土高原地区，因此河水的含沙量较多，并且有许多的砂石淤块，因此19 永定河从古代开始就不断的改道，也被人称作”小黄河”。到了清朝之后在卢沟桥以下的两岸筑了堤防，之后河道就没有过大的变动，康熙赐名叫永定河。新中国成立之后在上游修建了官厅水库与卢沟桥分洪工程，三家店至路沟桥的河岸加固工程，据说可能够抵御万年一遇的洪水。在上个世纪七八十年代因为工业发展水资源的需要，永定河也曾经发生过多次断流。河流的健康状况一度陷入危机状态，到了九十年代开始环保观念开始萌芽，永定河的治理理念则转变走向了生态导向，政府在2010年时颁布了永定河绿色生态走廊建设规划，沿线建成了永定河森林公园与生态廊道，才让永定河的水资源逐渐稳固下来。(2)潮白河水系潮白河是中国海河水系的五大河之一，是京东的第一大河，流过了北京市、天津市跟河北省，潮白河是为另一条重要的北京大河，并且潮白河水系也是北京最大的水系，占北京总流量的40%。潮白河水系最重要的功能就是给全北京市提供生活用水，水系中有许多水库，最大的两座是密云与怀柔水库。为了保证北京水资源的供应，北京对密云水库投入了相当大的精力，在上游进行了长达了半个世纪的植树造林，森林覆盖率达到了64.3%并且还关掉了200多个工业与旅游项目。在京密引水渠段还有奥林匹克森林公园极大的让水质得以保持良好的状态。但是由于上游频繁的修建水库蓄水，导致了潮白河下游常年断流，生态退化，黄土漫步的情形发生，在2011年北京市规划委发布了潮白河绿色生态发展带综合规划，以潮白河滨水走廊与密云、怀柔、顺义、通州东部四大新城为主要构成来合理开发水岸土地。(3)北运河水系本文的场地选址，清华大学就在此流域内，北运河水系是北京平原流域里头最大的水系，主要包括北运河、清河、通惠河、凉水河。主要的河流贯穿了北京市的心脏，北京历朝历代的漕运排水等的主要河道系统，也是皇家园林的主要用水区域，与城市的生活关系紧密。北京有70%的人口聚集在了这个北运河流域之中。北运河是此水系最大的河流，也是京杭大运河的起点，目前的功能是承担着北京防洪、排水、生态等综合功能。北运河的上游是温榆河，温榆河发源于西山、北山，含有诸多泉水，被老百姓叫做百泉河，是北京京城重要的水源地。北运河水系有三大支流，分别是清河、温榆河、通惠河。(4)大清河（拒马河）、蓟运河水系大清河水系最主要的河流为拒马河，四季常年有水且污染少，但是现在随着上游水量减少，以及旅游区的截流用水，拒马河虽干净清澈，但逐渐变成了小河20 小溪。泃河则是蓟运河的最大河流，流域内修建了许多水库，目前泃河与其他的小支流也逐渐断流，开发成了旅游度假区。图3.1水系分布图（作者自绘）水系分析小结清华大学位处于北运河水系之中，在场地上游是两个水系，一是潮白河水系，经由京密引水渠引至颐和园。二是永定河水系，经由永定河引水渠引至玉渊潭，根据五个流域的不同，应针对流域的不同而有不同的区域应对策略，针对每个区域应该要有自己本身的定位，找到的自己所处流域的定位才能够制定正确的目标与策略。北运河水系北运河水系的河流基本上污染情况严重，在流域内是北京人口最密集的地方，此流域也是因为人工引水而开凿的人工引水河渠，并且较多的景观水塘，河流用途多为排水，所以硬化程度较高。开发程度过高所带来的是不透水表面的增多，暴雨来临时河流所面临的风险较高。并且老城区的建筑物多是保护遗迹难以改造，21 与潮白河、永定河水系不同，北运河水系应该更着重于减低大量的不透水面所带来的洪涝可能性，并且在暴雨时期能够降低暴雨所带来的降雨灾害，因此在新建筑更新的时候需要增加的雨洪管理设施及利用起城市公园的绿地与小区绿地作为低影响开发的媒介。永定河水系永定河水系处于门头沟区，是属于北京市暴雨的多发范围，目前现有的规划已经有一个较为针对性的规划。此处的水资源保护策略应为，多利用及转换天然的暴雨，储存一定程度的降水，能够良好的为北京的地下水资源补充。潮白河水系流域内有极为丰富的森林资源，应保护当地的森林资源涵养水源的优势，并且该区域是北京重要的水源地，应尽可能少的开发来污染当地的水源并且促进该流域的生态保护。3.3.2气候及降雨成因北京地区属于暖温带的半湿润半干旱季风气候，冬春少水。夏秋多雨。年内[23]降水的分布不均匀，根据北京市统计年鉴所得出的北京近三十年来的降雨量平均为548.9mm，在七月的时候降水平均达到最高值235.4mm，平均降雨日数在10天，在十二月时基本没有降水，降雨日数为0.3天。蒸发量在夏季时达到高峰平均为106mm/月。夏天来临时局部地区容易发生地形性暴雨，至于这暴雨的成因应是由于蒙古低涡低槽、西南低涡、切变线、回流、内蒙古低涡、西来槽、西北低涡等九种所造成，在这九种天气状态中，槽是相对于脊的低压气流，当北半球的副热带高挤压北侧的中高纬度地区，并且开始在高空中盛行西风气流，又叫做西风带，西风气流会产生不同的波动形成了两种槽（低压带）与脊（高压带），当西风槽的活动频繁时就会带来一定强度的冷空气入侵，从而造成大范围降雨与阴雨天气。涡则是因为地球自转所带来的旋转涡流。切变线则是在锋面交界处会产生的风向与风速改变的狭长地区，这区域常会发生大降雨。在中国的江淮地区梅雨期的降水就是因为切变线处于这个地区，江淮地区就叫做江淮切变线，也就是俗称[24]的锋面滞留雨。北京特大暴雨的天气系统主要来自蒙古低涡低槽、西南低涡、台风：其次是西北低涡和内蒙古低涡在环流的天气系统之中的作用。当到了夏季，东南风、西南风挟带着大量的水气从海洋奔向北京与太行山山脉、燕山山脉等相碰撞产生地形雨导致暴雨。比如说7.21巨大暴雨时，主要灾区就在西面太行山脉处的门头沟[25]口区的平原山区交界，地形雨产生了过量的大暴雨。22 图3.2北京市年平均降水量分布图（作者自绘）3.3.3土壤土壤的种类在低影响开发之中有着很重要的影响力，低影响开发评估中有一很大的要素是土壤的性质，场地的设计很多取决于土壤的渗透性质，基于不同类型的土壤结构，可以自然渗透年降雨量的10%-40%来补充地下水，并且LID规划将不可渗透的表面设置在低渗透性的土壤上，在高渗透性的土壤上用来处理跟过滤雨水。土壤应由专业的土壤勘测人员与专业的地质勘测报告来确定，国际上一般使用土壤性质三角来判定土壤的种类来确定土壤的渗透程度。小尺度的景观设计诸如雨水花园的设计中，可以利用双环渗透仪来做渗透试验，测试土质的渗透[26]性为何者。北京市绝大部分的土壤都是褐土。以下是不同水系的土壤分布。永定河水系永定河水系中的土壤类型多为棕壤褐土，越往山区靠近褐土的分布越广，下游靠近大兴地区则是以冲积平原的潮土居多。在上游石景山、门头沟区等暴雨频发地段的渗水、保水性较好，适合暴雨利用与雨水下渗补充北京水资源。潮白河水系潮白河水系主要以褐土为主，下游靠近顺义土壤类型转变成潮土。依然利于森林的渗水与保水功能，补充密云水库来供给北京的水要水源地。北运河水系23 北运河水系位于北京市的冲积扇平原地区，上游主要由褐土组成，下游平原地区则是以潮土为主，位于海淀地区则有些许的不同，以水稻土与风沙土所组成。古代时候海淀地区为台地与湿地，因此涵养了特别与众不同的土壤类型，质地为粉壤土，适合于下渗型雨水利用设施的使用。根据场地的现状调研及建筑物探勘报告指出，位于清华大学附近的土壤基本为粉壤土。图3.3土壤属性图（作者自绘）3.3.4植被分布北京的南北跨度不大，虽然植物的类型相差不大，但是会因为垂直海拔的引[27]起的气温变化不同而有着垂直的植物变化。北运河流域内的植被基本上是人工种植的行道树，公园也是经过了设计，以常见树种为主，部分公园还保有有年岁的古树及珍贵名木。根据摇感图像看，林木植被在北运河流域内的覆盖率极低，多为城镇用地，如此高的不透水面导致即便修了许多良好的排水工程还是时常会有局部地区内涝的情形发生。24 图3.4基于遥感图像的北京市植被分布图（改绘自夏兵，自基于遥感的北京地区景观格局演变研究）3.3.5清华大学校园的基本情况清华在1991年成立，最早称之为清华学堂，后来因为中国进入了抗日战争，清华也因战事而迁离北京，与其他几所学校成立了西南联大学。在1946年抗战胜利之后迁回北京，目前是中国最出名的高等学府之一，目前校园所在的位置是清华园的原址，处于海淀区，在校内有许多历史悠久的讲堂与名家讲师的故居。并且四周有颐和园、圆明园等风景园林名胜，并且与其他的高等学府并肩而立，并且在清华的校园内不形成了不同风格的建筑体系，富有近现代的历史风格。在LID规划之中必须要关注这方面的审美需求。25 图3.5清华大学校园位置图（作者自绘）3.3.6清华大学内部水系情况清华位于北运河水系之中，并且被潮白河水系与永定河水系所影响。校河的大部分主体河就是万泉河，另一部份由水闸控制连接到学校，最终从北侧离开注入清河。荷花池与水木清华均位于清华大学西部，长期需要保持一定水位，用于景观维护。荷花池与水木清华通过泵站以及渠道相连接。平常通过泵站对两个湖体之间水系进行交换，保持水体流动性。强降雨前通过水泵以及两条d200的排水管，将荷花池与水木清华内水体提前排放，以保障荷花池以及水木清华存在一定的雨水接纳能力，在降雨期间对降雨径流的收集与储存，缓解校园排水压力。图3.6校河（作者自摄）26 校河与万泉河相连。通过水闸控制校河与万泉河的连通。校园南部雨水多排入校河。万泉河，发源于北京海淀玉泉山，中途流经海淀公园、稻香园、芙蓉里、圆明园等名胜和北大、清华，最终汇入北京海淀区清河。万泉河属于海淀区河道管理所管理。在清华大学西北部荷清路北侧，大石桥水闸控制万泉河水位。校园北部雨水多汇入万泉河。图3.7校河二（作者自摄）3.3.7校园内部的雨水利用情况雨水规划的制定前，得先针对场地本身的雨洪设施利用情况进行一个详细的调查，现将调研将场地分成四个部分，每个部分的调研重点在于观察建筑与四周绿地的围合关系跟排水关系，分别给出其调研状况的总结。并且分成四区，西北较职工区、西南较职工区、学生宿舍区、教学楼区27 图3.8雨水利用设施分区情况分区图（作者自绘）西北教职工区雨水利用现状西北小区西北小区位于清华大学校园的最西北角，小区内绿地率较高，屋顶雨水通过雨落管直接进入地面。小区北部有一露天硬质铺装停车场，各楼前也分布有停车位。西北小区南门外有一硬质铺装停车场，以及公园绿地。总结：基本无雨水利用措施。荷清苑荷清苑位于西北小区东侧，小区内绿化程度较高，楼层之间有大面积的绿地公园，已采用少量雨水利用措施。4号楼与8号楼之间的绿带中，已有少量植草沟，用于汇集雨水并收集雨水入雨水管道。绿带中已建景观水系，以再生水为主要水源。有部分的利用措施。28 图3.9上西北小区、下西北小区旁热力站（作者自摄）青年公寓青年公寓北侧北门附近有一露天硬质铺装停车场，无雨水利用措施。小区内绿地较多，东侧校河边有一大片绿地公园，景观性较好；小区内楼层间结合花坛有大量绿地，现状无雨水利用措施。屋顶雨水通过雨落管直接进入周边绿地内，具有一定的雨水调蓄功能。总结：较少雨水利用措施。图3.10荷清院（作者自摄）29 清华附中校内清华附中教学楼、办公楼周边绿地及广场周边集中绿地均比两侧道路高，未采用雨水利用设施。屋面雨水进入雨落管后经绿地汇入雨水管道中，有一定渗透功能。总结：较少雨水利用措施。图3.11清华附中（作者自摄）西南教职工区雨水利用现状西门主干道、清华附小、清华幼儿园西门主干道两侧绿化程度高，绿地面积大，为下沉式绿地，具有雨水收集利用效果。清华附小校内建筑周边有大量绿化带，绿化面积大，效果好，且大多建成为下沉式绿地。清华幼儿园周边绿化设施较为齐全，绿化程度高，绿地已建成下沉式绿地，具有一定的雨水收集功能。总结：有雨水利用措施。图3.12西门主干道（作者自摄）西楼、中楼、西南楼、东楼、南楼30 西楼、中楼、西南楼、东楼、南楼小区为清华校内较早建成的教职工宿舍楼，小区内房屋建成年代较为久远。部分屋顶雨水经过绿地后接入雨水管网中，有一定渗透功能，大部分直接接入市政管网。楼与楼之间有绿地、树木繁多，绿地多高于周边道路。小区内停车区域，无透水铺装。总结：基本无雨水利用措施蓝旗营蓝旗营小区为近期建成小区，小区内雨水利用措施较好，地面停车位为透水铺装；绿地普遍高于周边道路；屋面雨水收集到雨落管后经过绿地至雨水管线，有一定的渗透功能。总结：有少量雨水利用措施。图3.13蓝旗营小区（作者自摄）照澜院、新林院、普吉楼照澜院、新林院、普吉院为清华大学校园内老旧保护的小区，院内绿化程度较好，但无雨水控制利用设施。总结：基本无雨水利用措施。学生宿舍区雨水利用现状紫荆学生宿舍紫荆学生宿舍以及硕士生宿舍，屋顶雨水通过雨水立管直接进入道路雨水管，未通过绿地进行渗透。宿舍前有渗透铺装。紫荆学生公寓周边绿地较低，可以消纳绿地范围内雨水。步行道为硬化铺装。总结：较少雨水利用措施1~12号楼该宿舍属于内排水系统。附属绿地普遍较高，部分绿地高于建筑第一层楼。13~18号楼、30号楼建筑较为老旧，建筑雨水排水形式为建筑外排水，雨水进入绿地，然后溢出通过道路排水进入河道。或者雨水直接汇入道路，最后排入河道。13~18号楼绿地地势较低，与道路齐平或者略高于道路。总结：基本无雨水利用措施。31 图3.14紫荆宿舍楼（作者自摄）23~28、31~37号楼建筑外排水系统。屋面雨水汇集后到达地面，最后汇入道路，建筑周边无道路排水管。博士生宿舍及留学生宿舍博士生楼及留学生楼为高层，雨水管直接进入排水管道，最终进入河道排放。博士生楼地基较高，附属绿地高出路面较多。步行道多为硬化铺装。总结：基本无雨水利用措施。图3.15博士生宿舍及留学生宿舍（作者自摄）C楼：学生服务中心C楼雨水为建筑外排水，部分雨水管排在路面，进入草地，然后汇入道路雨水管。部分雨水直接进入道路雨水管。C楼附属绿地部分位置较高，其他绿地位置较低。总结：较少雨水利用措施。运动场32 学生宿舍区包含有紫荆操场、篮球场、网球场、气膜馆等。运动场均为塑胶场地，对雨水无渗透功能。紫荆篮球场南面，未来规划建设一座公共建筑，现状为地势较高的绿地。总结：基本无雨水利用措施。教学区雨水利用现状精密测试技术及仪器国家实验室实验室范围内有两个较大的绿地广场，现状东侧广场无雨水利用设施，西侧广场为下沉式绿地，具备一定的雨水调蓄功能。观畴园观畴园周边均有大面积绿地，西侧有一硬质铺装停车场，南侧建成一下沉式绿地，有一定的雨水调蓄收集功能。总结：有雨水利用措施。图3.16万人食堂（作者自摄）新斋、明斋新斋周边有大量绿地，绿化程度高，楼层间的绿带面积大，已建成绿地公园。屋顶收集的雨水沿雨落管收入雨水槽后接入市政管网。明斋周边少量建成下沉式绿地，具有雨水收集调蓄的功能，但其能力较弱。屋顶雨水通过雨落管直排入管网中。总结：有雨水利用措施。善斋、平斋善斋周边有大面积绿地，但绿地高于地面，不利用雨水调蓄利用。分布有少量硬质铺装停车位。雨水通过屋面收集后直接排入道路雨水管。平斋周边均有大面积绿地，绿地较好，楼层之间建有小公园。屋面雨水进入雨落管后汇入雨水管道中。总结：有雨水利用措施。33 图3.17善斋（作者自摄）何添楼何添楼周边均有大面积花坛绿带，绿带周边设有停车位，部分机动车停车位为下沉式设计，并且采用透水铺装。理科大楼理科大楼周边绿化很好，绿化面积大，北边已建成下沉式绿地，面积约为650平方米。屋顶雨水汇集后通过雨落管汇入市政管网中。总结：有雨水利用措施。化学楼化学楼周边均有大面积绿地，绿化程度较好，西侧和南侧分布停车场，停车场硬质铺装，地势较高，无雨水利用措施。生物医学测试中心、生物技术馆生物医学测试中心周边有大量绿地，现状绿地低于路面，具备雨水调蓄功能，雨水流经绿地排入雨水管网。生物技术馆周边绿化较好，南侧结合花坛已建成下沉式绿地，能调蓄和收集雨水。屋顶雨水通过雨落管直接排入地面。总结：有较好雨水利用措施。医学与生命科学图书馆医学与生命科学图书馆周边绿化较好，广场已建成低势绿地，能调蓄和收集雨水。广场下建成地下停车场。西侧绿带已建成下沉式绿地和透水铺装，具有一定的雨水调蓄功能。总结：有较好雨水利用措施。图3.18理科楼群（作者自摄）34 生物馆生物馆临校河段现状为花坛绿带，围绕气象台留有大片广场绿地，无雨水利用措施。屋顶雨水通过雨落管直接进入道路雨水管中，无雨水利用措施。蒙民伟楼蒙民伟楼周边建有大量花坛绿带，现状无雨水利用措施。老图书馆老图书馆周边有大面积绿地，现状绿地高于地面，无用雨水收集和利用功能。总结：基本无雨水利用措施。生物科学馆生物科学馆西侧及西南角为大面积绿地，已结合地形建成少量雨水利用设施，路边石与植物之间有浅沟收集雨水，科学馆周边花坛已建成下沉式绿地，有一定的雨水收集功能。路边设有硬质铺装地表停车位。总结：有少量雨水利用措施。图3.19生物馆前（作者自摄）新水利馆新水利馆周边有大面积绿地，馆南侧为一下沉式广场绿地，具有较好的雨水调蓄功能，花坛绿带也建在地势较低处，设有雨水边沟，用于收集雨水。现状为硬质铺装停车场，无雨水收集利用措施。旧水利馆旧水利馆周边为大面积的绿地广场，已建成低势绿地，绿化程度好，有少量植草沟，具有雨水控制利用功能。总结：有少量雨水利用措施。35 图3.20新水利馆（作者自摄）大礼堂大礼堂南侧的绿地广场为清华校园著名的景点，是重要保护区域。礼堂前的草坪与道路相平，有雨水控制利用功能。图3.21大礼堂前草皮（作者自摄）水木清华水木清华是清华校内最著名的景点，校河穿插其中，景观功能及绿化程度非常好，为下沉式绿地，具有较好的雨水收集利用效果。近春园近春园为清华校园著名的景点，也是重要保护区域。36 园内为假山群及水体，绿地高于地面，雨水收集控制作用较低。总结：有较好雨水利用措施运动馆运动场馆包含有露天篮球场、游泳跳水馆、东大操场、综合体育中心等。东大操场为绿地草坪，对雨水渗透能力较大。游泳跳水馆、综合体育中心周边绿地大多地势较低，可以蓄积渗透绿地本身的雨水。游泳馆雨水进入周边绿地，对屋顶雨水进行渗透及净化。图3.22运动馆前（作者自摄）环境馆及广播台环境馆采用建筑外排水。建筑雨水通过管道直接排入雨水管线，最后进入万泉河。环境馆南侧的绿地为清华大学重要绿地，绿地起伏，汇水与万泉河连接。总结：有少量雨水利用措施三教与六教、土木工程系、人文图书馆三教主要教学楼为建筑外排水，雨落管内雨水排入三教周边绿地，部分雨水在绿地内消纳，其他漫过绿地进入道路。六教属于建筑外排水，雨水排入建筑周边步行铺装，然后进入道路或者雨水管道。土木工程系何善衡楼采用建筑外排水，雨水进入建筑周边绿地之后再溢流至道路上。人文图书馆整体竖向较高，采用建37 筑内排水。周边附属绿地较低，略低于周边铺装道路。总结：有少量雨水利用措施图3.23三教、六教前（作者自摄）设备处设备处建筑以及周边绿化较为不完善。四教与五教教学楼采用外排水系统，屋面雨水直接排入步行道。周边铺装均为不透水铺装。绿地普遍高于道路。新清华学堂清华学堂周边以铺装为主，绿化较少。主楼主楼采用内排水系统，周边绿化较多。总结：无雨水利用措施机械厂周边绿地均处于较高位置，部分建筑采用外排水雨水汇入绿地或者步行道。该区域铺装未采用透水铺装。能科楼与精仪系采用建筑外排水，雨水进入绿地系统，进行渗透。部分区域绿地较高。基本无蓄积功能。经管学院与公共管理学院周边建筑绿地与道路齐平，具有较好的渗透功能，但尚无蓄水功能。艺教中心绿地高于道路，建筑采用内排水系统。总结：有较少雨水利用措施。38 环境学院采用内排水系统，停车场采用渗透铺装。建设有屋顶绿化美院及停车场美院周边绿地较低，可以汇集场地内部分雨水。美院周边大型停车场采用透水铺装。信息学院、技科楼信息学院、技科楼建筑屋顶雨水排入绿地进行汇集以及渗透。并在雨落口处设置卵石进行消能，充分体现出低影响开发的设计理念。总结：有较好雨水利用措施最后将将调研结果划分成四大部分1.良好雨水利用措施区包含已经有雨水利用设施的荷花池、胜因院（改造）、建筑馆（改造）等、生物医学测试中心、生物技术馆、医学与生命科学图书馆、大礼堂、水木清华、近春园、环境学院、美术学院、信息学院、科技楼等。2.较好雨水利用措施区近几年采用新理念新建建筑及早年建筑区，如医学院、生物技术馆、环境楼、新斋、明斋等。3.些许雨水利用措施区紫荆学生宿舍、学生服务中心；西北小区、青年公寓等。4.无雨水利用措施区四教、五教、主楼、照澜院、新林院、普吉楼、研究生公寓、博士生公寓、留学生公寓、紫荆运动场等。总结雨水控制与利用理念逐步运用在校园建设与改造优化中。透水停车场、低势绿地、下沉广场、新建教学楼在规划设计中包含低影响开发理念。雨水控制与利用改造条件优劣势并存，优势：建筑雨水外排、绿地量较大。劣势：基本建成，需要改造的面较广；大量绿地高于路面，不利于改造。利用以上的调查结果，总结出场地的雨水设施利用现状图。39 图3.24雨水利用设施现状图（作者自绘）3.3.8场地高程场地高程平缓，地势由东南高，西北低，最大不超过10M。40 图3.25场地高程图（作者自绘）3.3.9地形产汇流分析、现状场地组织排水分析基于地形的产汇流分析，可以发现当中有几个地方是清华长年以来的积水点，积水点的成因有几个，局部地区坡向过大，雨水管线与雨水篦子正处于系统规划阶段，尚未布管，还有一些地区则是因不透水面过大而逆向形成的雨水回灌。经由现状高程分析而生成的产汇流分析，水线表达了由0.1M等高线中的雨水轨迹。可以较为清楚的理解场地的水文走向情况。41 图3.26产汇流分析图（作者自绘）42 图3.27排水分析图（作者自绘）3.3.10近期工程分布根据几次与基建部的对谈取得了校园内部的近期动工绿地与项目工程情况，这些能够作为规划实施的可能性参考。43 图3.28近期改造工程分布图（作者自绘）3.4使用SWMM模型进行场地水文分析3.4.1什么是SWMM模型SWMM模型软件是一款由EPA所开发，主要是用来模拟单一或是一连串降雨事件的水量、水质的水文模型。是环境、水利等专业在检测评估洪涝、水质等水环境问题的一个常用软件。除了模拟水量与水质之外，还有专门的LID模组，在44 LID模块之中有可以五种概化原理的低影响开发原理措施，像是有植草沟、生物滞留网格、雨桶、渗透铺装、渗渠等。在水文模型中可以模拟低影响开发设施针对雨水滞留、蒸发、下渗。并且也可以实现LID措施在子集水区中的模拟利用，如果想要使用更多的LID设施，可以概化其LID设施的原理至其五种LID措施，藉[28]由调适参数等来进行设计LID设施的水文模拟。3.4.2SWMM模型分析原理首先是子流域概化，子流域概化是SWMM的基本算法，也是低影响开发规划中最基本的一种流域分化方法。在我们制定低影响规划与使用SWMM水文模型时，一般我们会将一个大型的流域切割成多个子集水区（注意在此的流域分界不应该跟随行政边界，而是自然的子流域划分）跟随都市内部的有组织排水，此时应该要找其规律，然后再根据分别各子流域的特征来分别计算其径流,并且通过水文模型内部的流量计算方法将各子流域的出流状况进行组合加总。并且要在子流域内进行可渗透地表与不渗透地表的划分。其二是地表产流计算。类似于GIS中的填洼计算，分成两个部分，第一是先会对子流域规划中的不透水地表的雨量产生进行计算不透水地表的雨量数值，不透水地表只要完成了填洼（出损）之后就会开始产生地表径流，之后会流向透水地表。第二是透水地表将会计算填洼与入渗情况，最后的总的子集水区域对两个部分进行加总，形成降雨的准确地表径流模拟。在SWMM模型中，我们要选择从两种入渗方式霍顿模型及格林—安普特模型来进行入渗量计算。一般我们可以直接选用Green-Ampt计算，两者的差异在于使用Horton模型在广域面积中算的会比较精准，并且需要较为多的数据，在小范围面积中使用Grenn-Ampt计算稍微更加精确。在满足子集水区内的两个不分产流状况后，子集水区内部会将两者的产流加叠在一起进行汇流计算，最终形成地表径流的模拟。最后将子流域中的函数曲线描述成非线性水库函数表达，来模拟水文情况。其三是排水流量计算，在SWMM中,有两个模组，一个是输送、还有管网的扩展输送来计算排水系统的水量，在子集水区划分之后产生径流、在进入传送输送系统，最后送至排放系统。SWMM在EPA针对雨洪管理的开发之后，在世界各地的充分应用在各种洪劳灾害、雨污合流系统、排污管网、雨水管网等等现有规划设计与分析，并且除了城市之外，在非城市地区也有着很多相当多的应用（非城市地区如农业区、自然保护区等使用SWAT软件较多）。45 3.4.3SWMM的分析步骤正常的典型城市地区的SWMM主要分析步骤为以下内容1.收集城区的典型土地利用、地形、建筑物形式内容及分布、管网资料，将城区划分成若干的子集水区域，并得出每一个子集水区域的土地利用组成性质。2.子集水区通过城市的排水管相互连接，管网的水流将会以SWMM模型进行模拟，参数设计则是依照以往的经验累积与参考论文文献。3.计算不同类型不同重现期的降雨条件所产生的地面积水与排水情况。4.模拟不同情形的降雨情况从而分析到不同降雨状况时场地的应对能力，由此来确定总体的景观设计情况，并且考虑布置不同的LID措施，如调蓄池、下凹式绿地、植草沟、下渗路面、排水管网优化。其中景观设计中影响较大的是下凹式绿地、植草沟、下渗路面。虽然不能改变管网的布置，但是能从最初的下渗过程开始影响减少降雨所带来的洪峰径流。3.4.4影响SWMM模型的几个重要属性径流系数，径流系数反映出降雨径流的产汇流关系，有一点得明确的是径流系数通常是处在一个动态变化，也就是瞬时径流系数，与技术指南中常常提到的平均综合径流系数不同，平均径流系数是从一个整个时间段所均衡得来的系数，但是降雨却是一个动态的变化过程。因为降雨会随着时空的分布有所不同，当降雨处于降雨的强降雨时段阶段，那么处于该时段时我们描述某一集水区的径流系数数值也高，因为在不透水面产生的径流量较大并且透水面的下渗时间缩短，两者所叠加的汇流关系将会升高，因此产生的径流量大导致径流系数上升。此外，不透水地表的面积、降雨时强，填洼系数（粗糙系数）等等都会对径流系数产生影响，因此得正确的理解不同径流系数间的关系（例如瞬时径流系数、平均径流系数等等）才是最重要的。坡度，子集水区域的坡度对整体模型会有重要影响，坡度在汇流过程中会介入，当坡度越大时，汇流速度将会增加，雨水径流在子集水区域中的停留时间就会缩短，渗入可渗透地面的时间也会减少，也会更快到传输到下一个单元，产生更高的径流系数。土壤性质，最主要体现在产生径流到汇集径流的过程之中，土壤孔隙率是决定下渗速度的关键，当孔系率越高时土壤的渗水功能越好，产生径流的可能性就越低，因为满足雨水产流损失的水量就越大，径流就反而会越少。也就是说在SWMM的参数设定调整里面，有几个很重要的因素将会影响模型，那就是前文提到的高程、土壤性质、坡度、甚至是土地利用类型（污染状况46 模拟）、面积等，也就是研究具体地块划分成多个小块之后研究在每一个小块集水区产生出雨水的关系。3.4.5SWMM模型的场地分析SWMM的模型建立将规划范围经由调研排水情况把排水分区切分成105个子集水区域，如图所示，铰点与管道由于数据取得困难的原因，从清华大学排水规划专项中的规划图跟调研所取得的数据综合整理而成。详细的子集水区数据参见表3.29。图3.29子集水区划分图（作者自绘）47 表3.1子集水区数据（作者自绘）面积最大漫流宽度不透水地表不透水地表面积子集水区编号坡度（m2）(m)（％）（m2）c1204184100.7615517.680.5c3803293010.7963459.910.5c4415114840.6526982.150.5c5165991940.365975.640.5c6221142140.9821671.720.5c7164972220.9816167.065c8245963040.5714019.725c9343082680.6923672.520.5c10285192820.617111.45c11310433040.6620488.380.5c12477573510.5425788.7810c13499572300.7235969.040.5c14356462860.8731012.026c15447333300.6830418.440.5c16308853540.8526252.250.5c17146342080.9814341.320.5c18152112090.588822.3810c19272503020.76207108c21444353010.62666110c22283042650.5716133.2810c2351451160.723704.40.5c24272062520.7620676.5610c2592611350.02185.224c26262572450.6717592.196c27132161580.8310969.2810c28116481490.910483.20.5c29206532160.02413.0610c30124101550.577073.70.548 续表3.1子集水区数据面积最大漫流宽度不透水地表不透水地表面积子集水区编号坡度（m2）(m)（％）（m2）c31220662310.6514342.90.5c32240412210.6615867.0610c3360461400.985925.080.5c34128981700.67738.80.5c35186931960.8716262.910.5c36138211770.669121.860.5c37321962660.9831552.080.5c38234132140.7718028.010.5c39127812130.131661.532c40165262370.121983.124c41154231730.9815114.542c42109272160.02218.542c43123332270.02246.662c44196921930.5611027.520.5c45196512240.346681.342c46123531640.455558.852c47220402640.5812783.22c48280833020.4412356.522c52269912870.8121862.710.5c49167092050.477853.230.5c50234922200.37047.62c51266263800.277189.023c53441693700.5926059.710.5c54536133510.4926270.370.5c55332482570.299641.920.5c56526873460.178956.790.5c57412512940.249900.240.549 续表3.1子集水区数据面积最大漫流宽度不透水地表不透水地表面积子集水区编号坡度（m2）(m)（％）（m2）c58240992580.9823617.020.5c59227532890.9822297.940.5c62357222900.27144.40.5c60153332000.9815026.340.5c61166191890.9315455.670.5c64321753460.928957.50.5c65266742690.924006.60.5c67155151850.9114118.650.5c6882531270.21650.60.5c639842600.02196.840.5c69477493150.2210504.780.5c70406352960.197720.650.5c71199512440.356982.850.5c72232092700.8519727.650.5c73260022240.256500.50.5c74106521560.485112.960.5c75362602500.2910515.40.5c76379962780.9335336.280.5c77125653890.182261.70.5c79936394380.076554.730.5c801662795930.1626604.640.5c78183231440.6712276.410.5c81357584150.414303.20.5c82712034180.214240.66c83333282670.113666.080.5c87164391850.213452.196c84134232300.04536.920.550 续表3.1子集水区数据面积最大漫流宽度不透水地表不透水地表面积子集水区编号坡度（m2）(m)（％）（m2）c85208612080.173546.370.5c86198071970.265149.820.5c88339052650.3311188.656c89234952170.214933.956c90238202340.495280.5c91388532840.259713.250.5c92211454180.091903.050.5c93196342360.193730.460.5c94359892650.6222313.182c95391273390.3112129.372c96195002250.2650700.5c97178661970.244287.843c9894981400.03284.942c99262492250.194987.312c100304782490.113352.580.5c101216382900.265625.880.5c102273493200.226016.784c103116621660.06699.720.5c104189263110.193595.943c216297200.02325.940.5c2019170600.9818786.60.5c10519104400.815283.20.5集水区的水文模拟计算利用水文区内的子集水区模型，分别模拟与利用统计出北京市的经典雨型，并且以几种重现期来分别测算径流产生状况。51 [31][32]根据北京市北京水文手册的暴雨图集与北京市设计暴雨雨型分析研究，总结了几种雨型，分别是重现期2年，10年，50年，常见大雨，豪雨，特大暴雨（7.21级别）所设定的几种在12小时之内会碰到的暴雨类型(图3.30)来检测场地的产汇流情况。图3.30几种北京的降雨时间分布（作者自绘）在其中，选用重现期10a的降雨雨型来模拟一场十年一遇的大雨，可以看到在降雨经过一小时的时候并没有太多的径流产生，因为这场雨的降雨量还未达到高峰，在六小时的时候大多数地区开始产生径流，此时降雨历时所带来的雨量已经足够填补洼地，洼地蓄水已经蓄满，在进入11小时的时候，降雨到达了最顶峰，降雨量来到整场雨的最高峰，并且累积产生了大量径流。最终汇集到道路上。图3.31重现期10A降雨历时1:00（作者自绘）52 图3.32重现期10A降雨历时5:00（作者自绘）图3.33重现期10A降雨历时11:00（作者自绘）产汇流结果见表.3.2。53 表3.2产流状况分析（作者自绘）重现期2a10a50a降雨量mm75125169蒸发总量mm33.48145.74145.741总渗入量mm12.55014.72717.477产生径流mm25.19058.89196.341地表蓄水mm3.9678.98010.008径流系数c0.410.520.62产生径流总量28.40552.64174.588（10^6ltr）因此可以看到，清华由于建成区域的总量大，广场、教学楼、宿舍数量多，因此即便存在着校园中绿地广大的特征但是平均径流系数还是偏高的现象。54 第4章基于低影响开发的景观规划-以清华校园规划为例4.1规划背景4.1.1规划范围本规划的规划范围与《清华大学校园总体规划修编（2011-2020）》的规划范围中提到的规划范围保持一致。清华大学主校区范围为：包括成府路及双清路以北，荷清路以南，中关村北大街和清华南路以东，荷清路以西，由城市道路围合范围内土地使用权归清华大学所有的用地，以及双清路以南的东南小区，建设用地总面积约为305.98公顷。另外研究范围外延扩展至永定河流域，并且与北京其他流域作比较，找出流域特点以及差异性来进行规划。4.1.2规划依据以现场调研总结的雨水利用现状图、高程、近期利用工程、改造难度与可行性以及针对该流域水文特点分析与其他条件因素相互叠加，根据海绵城市技术指南，重点识别出雨水设施的强制应用区、优先应用区、次优改造区、最后改造区。4.2规划原则城市雨水汇水区的划分是市政管网设计的重要划分依据，应该是必须要遵循自然水文流域分水岭规划，达到由多个子及水区域相互组合递进变化成一个大的流域的基本原则。小流域从地块、街道单元开始汇水，转向雨水管网，雨水管网在转向城市中的水体体系，叫做城市的三级汇水体系。在这体系中会先按照地形来划分一个大致的区块，按照这个大致的区块会根据河流的分割成许多若干个小流域的汇水区块。排水的原则为重力排水，所有的区块排水、径流流向会按照地形的分割由高向低的方式产生径流，因此雨水规划要跟随合理的汇水原则，将场地规划出若干子集水分区，透过研究子集水区的相互关系进行规划，在控制住每一个系列的子集水区中进行径流总量减排、峰值流量削减与合理利用雨水资源等目标，并且根据子集水区域的不同类型规划不同的下沉式绿地、雨水花园等分布式、从源头式的消纳与减排。55 因此，LID的规划原则将会按照以自然流域分割为主，城市建设排水流域分割为辅的逐层递进式的集水区规划。并且LID设计将会从城市流域集水区与建筑排水集水区开始恢复自然流域功能。如此一来便能达到开发前状态的生态功能。4.3规划分区规划分区由几种因素叠加分析而定位的规划分区，分别是场地的雨水利用设施情况、场地内地表径流情况、近期设施的开发情况、场地高程、坡向、现状积水点等因素所叠加而成的规划分区。56 图4.1综合分析叠加图（作者自绘）57 图4.2低影响开发规划分区图（作者自绘）4.4规划目标根据先前的调研分析结果以及水文格局研究，场地所处的北运河流域，目标应该要订立在减少径流总量与污染为主要目标。参照海绵城市技术指南中的控制总量80%，结合清华大学内部已经建设的多方限制及参考已建成区的目标，最终设定能够削减两年一遇降雨下总排放量70%的目标。58 4.4.1规划目标分解鉴于清华校园是属于已建成区域的规划范围内，因此雨水规划必须得结合现实情况考虑才能布置相应的技术策略到不同情况的区域内。根据海绵城市技术指南中，已建成区域的目标为控制总排放量70%。为了达到此目标，必须得将目标分解至各单位汇水区之内平均消解，在不透水面比率大的地区，例如学堂路、主楼前广场等地区能够更改的地方稍微较少，因此在该汇水单元内部的径流可以考虑以其他单位的汇水范围内平均消解，再以景观设计的手法来达到雨水综合控制的目标。因此我们利用前面SWMM建立的总体汇水分区模拟水文模型，以重现期为2A的一场北京经典降雨型来模拟径流产生状况，产生的径流结果如下表，在加总于该汇水区内的总体径流产生量，订立径流控制目标。以下是各区域内的子集水区产流状况。表4.1强制应用区产流（作者自绘）汇水区编号迳流累积产生量（10^6ltr）c11.27c1000.55c1010.48c1020.55c1030.19c1040.39c111.01c151.45c180.47c191.58c20.25c200.85c30.24c41.41c50.41c541.53c550.7859 续表4.1强制应用区产流（作者自绘）汇水区编号径流累积产生量（10^6ltr）c561.01c570.78c580.51c60.87c600.61c620.95c70.66c821.19c830.5c870.33c880.75c91.12c910.75c920.44c930.43c941.16c960.46c970.37c980.22加总(ltr)23.42表4.2优先应用区产流（作者自绘）子汇水区编号径流累积产生量（10^6ltr）c990.51c121.44c131.64c141.32c161.1560 续表4.2优先应用区产流（作者自绘）子汇水区编号径流累积产生量（10^6ltr）c170.59c211.47c220.85c230.23c260.53c310.45c410.61c440.59c590.93c610.66c641.23c75a0.37c75b0.29c80.75c810.92加总（ltr）16.53表4.3后期改造区产流（作者自绘）子汇水区编号径流累积产生量（10^6ltr）c1050.74c240.95c250.13c270.48c280.45c300.38c320.78c330.25c370.6461 续表4.3后期改造区产流（作者自绘）子汇水区编号径流累积产生量（10^6ltr）c450.47c460.34c470.75c480.75c500.52c510.6c520.98c530.86c630.38c690.99c890.45c900.6c950.95加总（ltr）13.44表4.4最后改造区产流（作者自绘）子汇水区径流累积产生量（10^6ltr）c700.82c710.53c100.88c290.25c340.41c350.7c360.46c380.82c390.24c400.3c420.1762 续表4.4最后改造区产流（作者自绘）子汇水区径流累积产生量（10^6ltr）c430.19c490.47c651.02c670.6c680.17c720.89c730.52c740.3c761.49c770.77c782.01c791.61c802.2c840.22c850.38c860.41加总18.83强制应用区为23.42（10^6ltr）优先应用区为16.53（10^6ltr）后期改造区为13.44（10^6ltr）最后改造区为18.83（10^6ltr）。根据海绵城市技术指南中的要求，已建成区域的径流控制总量需为削减总排放量的70%。因此得出需要达到的目标强制应用区为16.394（10^6ltr），优先应用区为11.571（10^6ltr），后期改造区为8.1471（10^6ltr），最后改造区为13.181（10^6ltr）。4.5规划措施4.5.1技术原则与常见的设计技术手段常见的LID措施都有以下几种：63 1.Bioretention（生物滞留网格），也就是俗见的雨水花园利用植物天然的蓄水功能来调蓄径流以及植物能提供的生态的自然净化水质。2.DryWells干井，干井是一个由回填骨料所构成的装置，主要的功能是用来控制屋顶的径流，像是高位植坛。起到了调蓄的作用。3.FilterStrips过滤带，通常是由草所种植的带状装置，是在水体接受到第一层污染雨水前的第一层保护带。也是暴雨控制中的第一个环节。4.VegetatedBuffers植物缓冲带，类似于过滤带，是用来保护较为敏感的水体、湿地或土壤状况易受污染的土地，利用沉淀的方式来减少径流与降低污染。5.GrassSwales植草沟，植草沟是一个简单的排水系统和植草渠道,主要为运输远离道路的雨水径流。是输送过程的一环。6.RainBarrels集雨罐，集雨罐是用来接受建筑雨落管的雨水，是便宜有效的雨水利用装置，收集起来的雨水可用来浇灌园艺。大多是北美地区独栋独院的雨水利用设施。7.Cisterns雨桶（蓄水池），是集雨罐变相种类，容积的量取决于屋顶的面积与不渗透地表的所能提供的容量，在商业区，工业区，住宅区都可使用。8.InfiltrationTrenches渗渠，渗渠是由小石子基层所组成的下渗设施，近似于自然含水层中的砂石过滤系统，能沉淀径流的水质与下渗至土壤。利用成体系的LID措施能够有效的引导、分配、传输径流、降低径流流速、延缓汇水时间、减少径流量并且处理和控制径流以补充土壤水分和地下水，另外也能处理径流污染，当LID体系中的设施若超过了最大的承载量的时候可通过溢流的形式把多余的雨洪排入传统的城市雨水管网中。4.5.2规划措施的技术建议与选用根据校内与分区内的设施、建筑群落，可以分类成以下几种，停车场、新宿舍楼（紫荆区、博士生楼）、老宿舍楼（研究生楼）、老教学楼、新教学楼(建筑馆)、历史氛围浓重的历史性建筑、公共绿地（活动型绿地）、宅间绿化、运动场、停车场、等等，根据技术指南中提到的几种LID手段分类，可以根据不同状况应用LID的技术手段。64 表4.5常见的LID设施（与景观相关的设施）、功能整理（作者自绘）生物滞留池绿色屋顶渗透铺装干洼地/草BioretentionVegetatedRoofPerviouspaving地dryswale说明种值洼地，用来处屋顶上的生态花允许水垂直穿过硬干草地是理暴雨迳流，不能园、在屋顶上能质表面、能应用在将不透水保留雨水。距离建收集雨水、减慢人行道与部分车行铺装所产筑的基础应不小排放、暴雨洪水交通中生的径流于3m最小网格处理能够起到奇产生薄层单元不小于5个效。缺点、平屋水流，建立平方米，顶容易使用在不透水表面平行、像是停车场、车道、道路用途过滤、渗透、处理过滤、径流处理过滤、渗透过滤后期维护固体垃圾移除、植植被检视、保持清扫垃圾沉积物修剪排水畅通物系统中的位置系统的下游、处理系统的开端系统处理开端处理系统设施之前上游适用地区小区单元内部的具有承重与条件停车场、各种地块大片绿地绿地、大片绿地合理的屋顶中的地区、巨大汇水面表4.6常见的LID设施（与景观相关的设施）、功能整理2（作者自绘）植草沟树池墙面绿化/高位植坛FilterstripTreeboxVegetatedwallfilter/trench说明过滤带是一个有坡度可以利用在行道墙面绿化与绿色屋顶类似，的中间带将雨水径流树，处理第一层级用来调蓄雨水与减少暴雨迳转换成薄层水流，通的暴雨，最终暗渠流负担、并且可以透过该绿常与不透水表面平联系到雨水的排水化墙体来改善热环境，针对行，如停车场、车行口或是排水管网之墙体应用困难的可以使用高道或道路。适用于6中位植坛替代。米-100米宽的条状带用途过滤过滤、渗透过滤、水流控制后期维护垃圾与沉积物清除废物移除植物修剪65 续表4.6常见的LID设施（与景观相关的设施）、功能整理2植草沟树池墙面绿化/高位植坛FilterstripTreeboxVegetatedwallfilter/trench系统中的位系统上游系统上游系统起始处置适用地区道路周遭、大片绿地城市树池网路、行小尺度住宅、教学楼中道树等表4.7校内地区的LID设施推荐（作者自绘）校园内部的位置推荐使用技术（已经有措施的除外）西北小区生物滞留池、渗透铺装、植草沟荷清苑生物滞留池、渗透铺装、树池、植草沟青年公寓（主要利用停车场）生物滞留池、渗透铺装、树池清华附中（使用高侧绿地）渗透铺装、植草沟西南教职工宿舍区域生物滞留池、渗透铺装、墙面绿化/高位植坛照澜院、新林院、普吉楼渗透铺装、植草沟、墙面绿化/高位植坛紫荆学生宿舍、博士生楼、留学生宿舍生物滞留池、渗透铺装、绿色屋顶运动场植草沟、渗透铺装生物馆、蒙民伟楼植草沟、渗透铺装、生物滞留池运动馆植草沟、生物滞留池、树池四教与五教植草沟、渗透铺装、树池、美院及停车场渗透铺装、植草沟、绿色屋顶老图书馆生物滞留池、干洼地/草地机械厂周边生物滞留池、渗透铺装、树池道路植草沟、树池停车场渗透铺装、植草沟详细的配置建议情况见图.4.3。66 图4.3建议技术的选用分析图（作者自绘）67 68 第5章基于低影响开发的景观设计5.1清华校园的低影响开发景观设计在雨水规划的大背景下，景观设计选择强制应用区的一处场地进行详细景观设计，选择优先应用区的紫荆宿舍区进行低影响开发的景观设计研究，后期与最后改造区则列出改造的基本原则与意见。图5.1场地选址区位图（作者自绘）5.2设计节点-以景观规划的强制应用地段学堂路区为例5.2.1建立区域内的SWMM模型为了更加准确的模拟现状场地的水文径流状况，在前面总体水文模型的资料基础之上又在建立了一个场地尺度的水文模型，将集水分区更细致的根据现状地69 形与雨水工程规划中的管线图来确定划分子集水区24个，由于真实管网的数据取得困难原因，并且在模型模拟中将每个集水区中的道路、绿地、建筑等分别概化成不同状态的下垫面，如图5.2所示，主要的排水为高程的重力排水。源头主要来自建筑物的直接排水至管网还有道路等排至主干道的干管上再接续主要的排水口。根据排水管网的出水口情况并且为了计算方便的需要，本文的研究对象区分成多个子集水区，在每一个集水区中，混合了道路，绿地，建筑等不同类型的下垫面。另外，因设计场地中大多是以场地的道路模拟为主要对象，除了在子集水分区的分野设定之外，还在模型中单独增加了在道路上的集水区，以及用SWMM模型中的蓄水设施来模拟道路的积水情况，因为道路的形状无限接近于一个长方体，因此在模型中的蓄水设施的参数则调整成高度为0.15m，蓄水池表面积曲线则是函数A*Depth^6+C的函数曲线，其中A、B皆为0。C＝该道路的表面积S。来描述矩型变化。以最后道路的积水深就相当于蓄水池的水深，瞬时积水深度则可以以高度＝流量CMS/表面积S来表示。图5.2SWMM汇水分区现状图（作者自绘）70 5.2.2SWMM模型模拟场地水文情况使用前文所提到的北京雨型，重现期2A与10A的两种降雨来模拟场地的汇水情况以及径流系数测算。测算结果如下表5.1表5.1学堂路场地水文状况模拟重现期2a10a降雨量mm75125蒸发总量mm35.29835.822总渗入量mm7.3717.93产生径流mm32.39778.618地表蓄水mm0.0853.056径流系数c0.580.705产生径流总量6.7912.83（10^6ltr）场地控制目标强制应用区的总体削减量为16.394（10^6ltr），场地所占强制应用区的面积的28%，因此总削减量应为4.59（10^6ltr）。以2A的降雨型来计算场地测算径流总量为6.79（10^6ltr），就控制两年一遇的目标来说场地的控制目标为总量至2.2（10^6ltr）以下。5.2.3学堂路的现状景观问题分析学堂路是清华最重要的南北干道，学堂路的名称是来自为了纪念1911年时清华大学创立的清华学堂，这条学堂路的东侧是连接到市政道路“清华东路”西侧则是连接到清华西路上。这样的命名方法符我们的认知习惯，在学堂路上有清华学生们最重要的几个教学楼，像是三、四、五六教与蒙民伟音乐厅，体现出浓郁的学堂气氛。主要景观则是以北加杨，南国槐所构成的景观大道，呈现出贯穿清华南北的纵向大型轴线，中间穿插了许多教学楼，是学生每天川流不息的一条主要道路。现状的景观问题如下：1.学堂路的在交通尖峰时间的负荷量极大每当到了早上与下午的上课时间以及中午、晚饭吃饭前后会迎来学堂路的尖峰交通时间。所有本科生、硕士、博士、老师在这段时间会从紫荆宿舍、博士楼、学生公寓等地方往三、四、五、六教等地集中。即便是去往建筑学院、法学院、71 经管学院、环境学院的学生也会从这个地方经过，形成远远超过学堂路负荷的自行车流，常常堵的车水马龙。2.学堂路的交通安全问题学堂路周遭有着几个较为热门食堂，丁香园、青青快餐、听涛园、还有新落成的馨芬园等等，此前曾有食堂的补给车辆在路上撞倒学生，学堂路已经将北端从蒙民伟厅到紫荆路的道路封闭，只有少数情况会让车行进来。另外在听涛园口则是车辆能横向穿行的区域，这个节点将会让学堂路自行车的安全隐患增加，另外就是学生爱吃叫外卖的原因，在这个学堂路上常常会有高速行驶的外送小哥经过，笔者也曾看过几个人被外送小哥撞飞的例子，造成安全上的顾虑。图5.3学堂路的高峰车流（作者自摄）72 图5.4交通问题分析（作者自绘）3.自行车的停车空间少学堂路面临的的是全清华的教师学生上课时间停放自行车的地方，在蒙民伟厅与四教，保卫部附近还得酌量给轿车停放，这使的三四五六教周遭在高峰时间会有相当大量的自行车停放。4.学堂路绿地的利用率并不高73 学堂路附近有着几个目前并没有利用的绿地，像是在人文图书馆周围的绿地目前只是简单做了绿化，并没有利用起来，在靠近学生宿舍的北端绿化带中有参杂一些运动设施，但是平常的利用率也相当低，在靠近校河的一侧则是有纪念碑，但是因为地形高起的原因，将学堂路与纪念碑隔开成为了难以触及的场所。5.学堂路东侧竖向变化过大学堂路从蒙民伟厅到人文图书馆，这几段横向的道路都面临到高差大于两米的大斜坡，使得则学堂路上的许多地块高差过大，这样使得挡土坡成为了主要的景观内容之一，道路两旁绿地的使用率低，为此则有显着的影响。图5.5场地高程分析图（作者自绘）74 6.雨洪问题经调查，在学堂路上的雨水篦子只有两处，分别位于靠近丁香园与听涛园附近，雨水篦子的数量较少。对排水形成困难，并且学堂路本身是一个由硬质广场、铺装与硬化道路所组成的道路，在雨水来临的时候会形成大幅度的地表径流，尤其是在蒙民伟厅附近的硬化广场过于庞大，两旁竖向高的道路成为了雨水短时快速累积的重要原因。积水在人文图书馆处则是因为高差变化大而会快速的往校河旁的绿地快速累积，产生大幅度的地表径流。以校河的排水速率来看，是足以消纳庞大的降雨量的，但是在北京这种降水短暂且急促的情况来看是难以在短时间内排除这么大的径流量，所以时常看到突然一阵大雨之后学堂路产生许多积水，并且在降雨之后雨水排除相当困难。图5.6学堂路积水问题（作者自摄）图5.7学堂路积水问题2(作者自摄)75 图5.8学堂路积水问题3(作者自摄)图5.9学堂路积水问题4(作者自摄)76 图5.10雨洪问题分析图（作者自绘）7.下垫面的分类藉由研究场地内的汇水分区情况，并且调查每一个汇水单元的下垫面情况分成几种类型，在根据汇水单元内处理几种不同类型的下垫面进行景观设计。分类见图集水区下垫面类型分析，并且根据径流种类状况进行景观的节点设计，一共分成7种类型，见图5.11。77 图5.11集水区下垫面类型分析（作者自绘）5.2.4设计策略设计策略1.建构水结环系统(Waterloops)水循环是透过多尺度的不同水循环相互之间构成的，要达到径流削减70%目标必须从源头开始到系统的第一波水环开始削减，在每一个连结的小环之中一起分担这全部70%的目标。并且分别根据的SWMM分区解决不同的情况的汇水单元问题。图5.12设计策略多水结环（作者自绘）设计策略2.雨洪管理+X功能(Stormwater+X)78 绿色街道的设计不仅仅是以增加街道的雨洪弹性为主，而更要住重于街道景观改造所带来给人们的使用功能，藉由增幅原本良好的使用功能与强化场地内现况内负面的景观功能来提供用户良好的景观提升。图5.13雨洪管理+X复合功能策略（作者自绘）设计策略3.双流分导（车流+水流）（DoubleFlows）在学堂路上因为被两侧的杨树隔开，则没有利用到两侧的慢行道路系统，在保持学堂路整体轴线的情况下以最小的影响改动来增加道路的利用率，并且在慢行道路上以滤渗系统来增加水流的分导。79 图5.14场地汇水分区现状图（作者自绘）80 5.2.5学堂路景观节点设计图5.15设计总平面图（作者自绘）81 图5.16类型1.径流由不透水铺装转向道路型节点设计模式（作者自绘）图5.17类型1.径流由不透水铺装转向道路型节点设计（作者自绘）82 图5.18类型1.径流由不透水铺装转向道路型节点设计剖面图（作者自绘）此类型的汇水分区为大面积的广场与不透水面汇集地表径流流向道路，因此在广场与道路中间设置一段可见的排水沟渠，部分径流能够从排水沟渠中引导至雨水花园部分下渗、减少道路排水的压力。图5.19类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计模式（作者自绘）83 图5.20类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计（作者自绘）图5.21类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计剖面图（作者自绘）利用广场中部分条型空间、将大面积的不透水铺装转换成植草沟与部分雨水花园的形式，屋顶产生的径流则以植坛来减进行径流的衰减与消耗，达到迟缓洪峰的效果。84 图5.22类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计2（作者自绘）利用建筑散水前的部份空间，将散水改造成低位的植坛与砾石层，延缓降雨第一波径流洪峰。图5.23类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计模式（作者自绘）85 图5.24类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计（作者自绘）图5.25类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计剖面图（作者自绘）86 图5.26类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计2（作者自绘）处于该汇水单元中的坡面径流与地表径流是直接排入四周的无组织排水，藉由侧石、沟渠等手段来汇集道路、人行道等的传输，并且在自行车顶棚增加绿色屋顶来收集雨水与美化环境。图5.27类型4.径流由绿地转向道路型LID节点设计模式（作者自绘）87 图5.28类型4.径流由绿地转向道路型LID节点设计（作者自绘）在部分高位绿地中降低部分绿地的地势转换成雨水花园与低势绿地，并且低于高路标高以收集消纳来自道路产生的径流。结合宿舍区的学生活动增加开敞空间赋予多功能的景观环境。图5.29类型4.径流由绿地转向道路型LID节点设计2（作者自绘）利用场地内部的低势绿地以暗管等形式来吸收与消纳道路产生的径流，反将原本不利的劣势转为优势。88 图5.30类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计模式（作者自绘）图5.31类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计（作者自绘）89 图5.32类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计2（作者自绘）图5.33类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计剖面图（作者自绘）在该汇水单元内部是大面积的停车空间(3教)、面临大面积的不可渗透地表，结合侧石与砾石沉淀塘引入道路径流，引到植草沟内部进行部份下渗，多余的径流在引导至下一个单元结构的生物滞留池。90 图5.34类型6.径流由道路转向绿地型LID节点设计模式（作者自绘）图5.36类型6.径流由道路转向绿地型LID节点设计（作者自绘）91 图5.37类型6.径流由道路转向绿地型LID节点设计2（作者自绘）汇水单元位于系统结构的尾端，将绿地打开收纳道路的地表径流，尽可能的进行最大程度的生物净化以及雨水下渗来达到最终减少总排的目标。5.2.6使用SWMM模型来检测学堂路景观节点设计效果在低影响开发中，检测系统的实际效果是很重要的，检测效果的方法有两种，一个是建设好之后请专业相关的监测人员使用监测仪器来测定低影响的减少污染、径流减少等目标是否达成。另一种是使用模型来计算效果，因此我们使用SWMM模型来建立建成后的模型对比建成前来看看是不是达到一个良好的效果。在SWMM中处理子集水区的LID控制的方式有两种：第一种是在子集水区域添加LID，并且从子集水区来设定参数与相关的面积大小，在这集水区里头可以将多种不同样的LID并置，每个LID将是相互不相关的，因为没办法指定LID设施间的相互进出流关系。第二种是藉由创建单独的子集水区域，将LID单独设置整个集水区，并且使得上一个集水区的径流进入至场地，这样能够更良好的模拟LID设施间的相互关系。在学堂路的方案中，这两种方法会相互使用。宿舍与主要绿地的小径都转换为透水铺装，在宿舍区设立小部分的雨水花园，本案所建立的LID系统方案如下图92 图5.38场地的雨洪管理系统图（作者自绘）在此组合方案中，雨水花园与植草沟透过更改不透水面积的比例来达到径流控制的效果，在其中蓄水层设定为500mm，植被覆盖为0.1，并且将多数道路的汇水面径流接入雨水花园与植草沟，方案布置的植草沟为300mm纵坡不大于4%。雨水花园/植草沟/沉淀塘占总面积的6.4%（由部分不透水面与绿地变更而来），透水性铺装占总面积的5%，绿色屋顶占总面积的5%，合计16.4％。最后利用通过93 设计建立好的学堂路低影响开发系统，针对该系统使用SWMM模型的LID板块进行重现期为2a、10a的降雨模拟测试。表5.2学堂路进行LID控制的水文情况（作者自绘）重现期2a10a降雨量mm75125蒸发总量mm30.57237.509总渗入量mm6.1768.250产生径流mm15.96232.624地表蓄水mm18.7836.711径流系数c0.440.51产生径流总量2.496.79（10^6ltr）图5.39景观设计节点C12集水区的洪峰削减情况（作者自绘）总径流排放由6.79削减至2.49，削减总排放量的66%，结果约略达到削减总排的目标70%。并且以汇水单元C12举例，在降雨高峰时削减洪峰近62%。总结学堂路改造的难点在于虽然地段内的绿地总量不少，但基本上都是高位绿地，因此道路所产生的径流无法流入绿地来进行径流下渗利用与调蓄，也就是说，在局部地区将绿地进行微地形的竖向改造降低高度，并且让部分道路路牙石增加溢流94 侧石等技术措施将径流导入绿地之中就能够让低势绿地发挥调蓄径流、削减径流的功能。5.3景观规划的优先应用地段-紫荆宿舍区的设计研究5.3.1建立区域内的SWMM模型根据现状地形与雨水工程规划中的管线图来确定将其总体划分子集水区38个，由于真实管网的数据取得困难原因，将管网按照雨水工程规划里的管道与排放口简化后按照规划图的布置排布。管网节点概化成28个，如图所示，主要的排水为高程的重力排水。源头主要来自建筑物的直接排水至管网还有道路等排至主干道的干管上再接续至河流的主要的排水口。根据排水管网的出水口情况并且为了计算方便的需要，本文的研究对象区分成多个子集水区，在每一个集水区中，混合了道路，绿地，建筑等不同类型的下垫面。在模型中模拟的情况将其概化成透水区域（绿地）、不透水区域（道路、建筑等其他种类的工程建筑）。子集水区域的划分对雨洪节约型景观起到了关键作用，有时会因为数值相同而子集水区域划分不同则会导致结果的出入。根据子集水区域区分的不同与排水逻辑将也会影[34]响实际的效能与分析结果。图5.40紫荆宿舍区排水分区图（作者自绘）5.3.2利用SWMM模型来模拟场地水文情况利用前文所提到的几种经典北京雨型与重现期来测定场定的径流状况。如表5.3所示。95 表5.3水文模拟结果（作者自绘）重现期2a10a降雨量mm75125蒸发总量mm30.09738.247总渗入量mm8.67210.031产生径流mm32.60368.521地表蓄水mm3.8698.786径流系数c0.430.54产生径流总量（10^6ltr）2.1714.291由表5.3可见在未进行低影响开发的密集建筑内的径流量均在非常高的数值，只要碰上大雨就会产生大量的地表径流。径流系数则符合平均住宅的综合径流系数。径流的主要来源是来自于不透水的道路与建筑影响，道路与建筑的总和面积其占据了总面积的约69%左右。5.3.3优先应用区的设计策略研究场地选择了优先应用区内的紫荆宿舍群，宿舍群为径流产生的高发段，因为建筑面积的关系而造成较高的径流系数，以场地内的三种状态（生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶）改造来进行设计策略研究。使用几种常见雨洪管理设施来控制排放径流状况，以单一在宅间绿地布置雨水花园（面积占绿地的5%）、单一更换透水铺装（85%）不包含绿地中的道路、绿色屋顶（占总建筑面积的45％）按照实际情况，紫荆宿舍的屋顶形式是坡屋顶，因此则以绿色阳台的形式来代替。(1)单一设置雨水花园（雨水花园占绿地面积的5%）以最小的雨水花园面积来保证学生活动空间与宿舍区景观的审美需求。如图5.41所示。96 图5.41单一雨水花园设置系统图（作者自绘）(2)单一设置透水性铺装（更换率85%），将大部分的铺装更换成能够透水性的铺装，并不新增加雨水花园。如图5.42。图5.42单一透水铺装设置系统图（作者自绘）（3）增加绿色屋顶（阳台）（面积<45%），鉴于紫荆宿舍的坡屋顶形式不适合于改造成绿色屋顶，将楼内的雨水管断接到在学生宿舍的阳台，用耐阴植物为主的植物层来设置绿色阳台，如图5.44。97 图5.43单一绿色屋顶（阳台）设置系统图（作者自绘）（4）前三种方案混合加总，让三种模式都有来达到最好的效果。图5.44三种方案混合设置系统图（作者自绘）5.3.4检测设计研究节点-紫荆宿舍区[35][36][37]详细参数的设定是按照文献考察与经验常数设定，LID布置与实测研究的设置将雨水花园土壤层厚度为500mm，孔隙率0.1，持水率0.342，凋萎系数为0.21，蓄水层厚度250mm，孔隙率0.43。设置透水铺装地面表层50mm厚，路面基层60mm，孔隙率0.43。绿色屋顶蓄水深度50mm，土壤厚度150mm，孔隙率0.432，蓄水层100mm厚且具有排水层，排水系数取值则为一日排能够干的值。另外根据土壤探勘报告的结果场地主要的地层性质为粉质粘土与粉质粘土构成的素填土。则参考典型土壤因此依照粉质粘壤土的特性，水力传导度为1.0，水头为270.0mm，孔隙率为0.471，持水率为0.342，凋萎系数为0.210。98 并且以四种常见的景观雨水利用方案来进行测试。单一布置雨水花园的方案结果。表5.4单一布置雨水花园的方案结果（作者自绘）重现期2a10a降雨量mm75125蒸发总量mm30.92438.563渗入总量mm8.7610.8产生径流mm28.91561.577地表蓄水mm6.64513.641径流系数c0.380.50产生径流总量（10^6ltr）1.8973.43经计算，布置雨水花园的情况是削减洪峰量为68%,总径流削减量约为7-11%，[38]并且前10小时基本无径流产生。在潘国艳等人的研究中，雨水花园所能达到的洪峰削减量也约略在70％上下，对径流总量的削减率在12.83%~48.12%之间。比起来稍微偏低值，究其原因是因为本案中的雨水花园选址皆在渗透性本来就较为优良的宅间中央绿地，因此总径流削减量偏低。另外随着洪峰值的升高雨水花园的效果也逐渐下降，表示单场大雨的雨势过猛雨水花园呈现满负荷与超负荷的现象。表5.5单一布置透水性铺装的方案结果（作者自绘）重现期2a10a降雨量mm75125蒸发总量mm30.93738.356渗入总量mm16.79619.136产生径流mm23.58351.051地表蓄水mm4.79917.788径流系数c0.310.40产生径流总量（10^6ltr）1.5923.32699 透水性铺装则在本次测试中结果优良，铺装面积占总面积32%，总量削减约24%，并随着雨势的增强而削减径流的能力减弱，但基本不变。并且宅间道路的子集水区域在暴雨的状态下基本无径流产生。这表示在本案中的径流大部分来自道路所产生的地表径流。表5.6单一布置绿色阳台的方案结果（作者自绘）重现期2a10a降雨量mm75125蒸发总量mm32.80139.567渗入总量mm6.6267.646产生径流mm26.52148.629地表蓄水mm9.62929.894径流系数c0.350.38产生径流总量（10^6ltr）1.7392.996绿色屋顶的总面积占29%，削减峰值随着暴雨上升而显着上升，过一定临界值能力下降。从模拟的状况来看原因在于当暴雨在11小时顶峰值来临时绿色屋顶的子集水区突然产生庞大径流，生物滞留网格的承载力在瞬间超过限度而产生大量径流溢出管网。至于准确的临界值是多少仍然不确定。洪峰的削减值是52%-70%，总量削减24%。超过一定限度削减能力则不再增长。三种联合优化后的结果。表5.7三种方案的联合优化方案结果（作者自绘）重现期2a10a降雨量mm75125蒸发总量mm34.24339.987渗入总量mm13.50015.311产生径流mm17.02229.505地表蓄水mm11.78041.775径流系数c0.180.23产生径流总量（10^6ltr）1.1091.770100 在三种方案调整的状态下，雨水花园的面积控制在6%，道路与建筑则部分更换成透水性铺装与绿色屋顶。削减总量达56%，然而LID方案最优秀的配置方法则还仍须验证，在重现期为2a的雨势下已经基本上无径流产生，表上的径流产生主要来源为主干道的道路上没有使用LID设施来进行径流的削减，因此道路仍然产生大幅度的径流，随着大雨的上升径流系数能控制在0.18至0.23，与开发前的0.62基本减半并且从综合城市建筑密集区的径流系数Ψ0.60～0.85，下降到综合城市建筑稀疏区的径流系数Ψ0.20～0.45。达到了开发前的标准。因此在宿舍区的方案将会采用该种形式，也就是以透水性铺装跟雨水花园为主要改造手法，在即低雨水花园面积（占绿地总面积6%），根据情况局部设置绿色屋顶，或是绿色阳台来达到低影响开发的效果，恢复至开发前水文模式。5.4后期改造与最后改造区的原则与建议在本文中，被列为最后改造区的通常是绿地面积相当大的区域，在该子汇水区中径流产生较少，并且也包含了大部分清华的老建筑区域，如大礼堂、水木清华、清华学堂等具有浓厚历史气息的区域，这部份的改造涉及到历史建筑的保护与控制，在具有历史独特意义的建筑上建议能够使用看不见的、或是隐藏式的BMP设施，像是地下储水槽、沉淀塘、树池、干井等来保证历史性建筑的外观基础特征，并且能够保持原有的大草皮与轴线等，LID设施像是雨水花园等的使用也必须营造符合环境特征的样式。已经存在的植物种植必须得维持原本的样子，并且不能因为LID的介入而改变，不渗透地表例如铺装、建筑屋顶等最好也能够保证清华本来的传统特征。在新教学楼、宿舍楼等地方则可以的使用显着的LID的设施像是雨水花园、植坛等来让学生、游客们注意到起到教学的作用，并且放置像是告示牌等来提高公众对雨水管理的意识。在绿地比率较高的地方、体育场、操场等地方能够尽量减少不渗透地表的使用。101 第6章结论6.1评估框架等低影响开发实践步骤因地制宜的重要性针对每个地区都应该有不同的评估框架，因为每个地区的特征都不尽相同。新疆地区的低影响开发策略不可能跟上海地区一模一样，一些有国家保护资源的森林、长江流域的珍稀物种、经济渔产、粮食产区的洪泛危险等，每个地区的保护对策都不尽相同，不一定都通过径流控制，而是更多种类设施组合来达到该地区的目标，也就是因地至宜的重要性。中国的环保意识逐渐抬头，自从颁布了海绵城市技术指南之后，许多城市争相抢先建设海绵城市及申请试点，但是在我们一窝蜂投向建设海绵城市之前，是不是能够建立一个更加科学理论化的行动框架呢？国外的低影响开发建设已经是非常完善了，我国还在一个建设初期，更应该放慢脚步，以科学性的方法来研究如何建设，建设成什么样子，如此一来才能够避免假海绵，即便花了许多钱，城市还是处在一个水乡泽国的状态。6.2水文模型对于低影响开发景观的意义利用水文模型可以更加良好的实践低影响开发景观的精准性，但是对于景观设计师而言有几点需要注意。事实上，在小尺度的设计中，大部分的水文计算可以利用海绵城市技术指南中所提供的公式来进行设施技术的蓄容积计算，但在其中容易忽略的是蒸发量的计算，会使得技术设施的蓄容积存在差异性。使用技术指南的计算法，是控制年均径流总量来计算，但是一般来说，暴雨的降雨量是动态变化，一场降雨必须得观察出暴雨的雨量阈值，才能更好的达到调蓄的数量与质量。6.3低影响开发在景观设计中的重要性现今的气候变化、城市化速度越来越快，极端气候所带来的洪涝风险威胁与生态脆弱性越来越高。雨洪管理在当今社会中扮演了一个举足轻重的角色，在景观设计中的重要性不言而喻。本文基于SWMM模型带来的分析结果，希望能更好的探索低影响开发在景观设计中带来的效能，有几个在研究中发现的小结：1.在密度相对高的居住区中，雨水花园面积不够则会导致其效果有限，雨水花园在跟活动型绿地的空间争夺上产生了一定的矛盾，而面积过大则会影响到绿地所能提供102 人们的活动空间，或许，下凹式绿地与活动空间的搭配会成为不错的选择。并且，如何让雨水花园不仅仅只有观赏性质，还能与人的活动产生联系成了场地设计的重点。2.透水性铺装在密度相对高的居住区中则起到了重要的作用，在紫荆宿舍区的宅间绿地组成中，很大一部分的径流来自于道路，不透水铺装的比例高，使用透水性铺装能达到良好的渗透效果，这突显了低影响开发中源头控制的重要性，但在实际施工上透水性铺装则会随时间的推移而堵塞，效能会随时间逐渐降低。另外，性能良好的透水性铺装的价格较高，在实际工程上会减少可行性。3.绿色屋顶所需要的条件也较为严苛，需考虑到建筑本身的强度与坡面条件。在状况良好的情况下是一个效能优秀的绿色设施。并且对于改善微气候的条件有一定助力。LID技术设施具有建造成本相对较低，且容易取得功效的优点。但是LID设施的面积比率仍然是一个需要考虑的重点，面临到各个尺度的场地都不尽相同。另外，北京是个降雨总量不多，但是降雨非常集中的地方，冬季寒冷的温度又造成植物的存活率过低。因此对雨洪控制的节约型绿地有非常多的要求，在一年中能起到效果卓越时间的只有短短的雨季，并且是集中在几场降雨，如何利用最低的投资来建造并维持LID设施构建弹性景观成为一个值得让人思考的问题。低影响开发理论最重要的是以整体的系统性来建设场地且构建场地的生态系统，并且在低影响开发理念下的绿色基础设施能够有机的重新构建城市的弹性。让城市更好的吸收冲击，面对城市下垫面的硬质化伴随而来的城市灾害脆弱性。103 参考文献[1]GarrettHardin"TheTragedyoftheCommons,",Science,162(1968):1243-1248.[2]王浩,王建华社会水循环原理与调控科学出版社.[3]The92ndUnitedStatesCongres.CleanWaterActOctober18,1972晋海，韩雪.美国水环境保护立法及其启示.水利经济.2013年5月.[4]NESiskiyouGreenStreetProject[R/OL].(2005-05)[2012-11-15].http://www.portlandonline.com/shared/cfm/image.cfm?id=78299[5]SW12thAvenueGreenStreetProject[R/OL].[2012-11-15].http://www.portlandonline.com/bes/index.cfm?a=167503&c=45386.[6]赵晶,李迪华.城市化背景下的雨洪管理途径——基于低影响发展的视角[J].城市问题，2011,09:95-101.[7]刘家琳.基于雨洪管理的节约型园林绿地设计研究[D].北京林业大学,2013[8]ProtectingWaterQualitywithSmartGrowthStrategiesandNaturalStormwaterManagementinSussexCounty,Delaware.[9]SanMateoCountySustainableGreenStreetsandParkingLotsDesignGuidebook.http://www.pdc.us/ura/south-park-blocks/projects/montgomerygreen.asp.[10]LowImpactDevelopmentPilotProjects:NavalDistrictWashington.www.lowimpactdevelopment.org/pubs/NYOVERVIEW.pdf.[11]WaterBalanceStudyforaWater-EfficientLandscapeSystemattheEnvironmentalCenteroftheRockiesWaterYear1999.http://www.lawfund.org/ecr/ecrstudy.htm.[12]PrinceGeorge’sCounty,MarylandDepartmentofEnvironmentalResourcesProgramsandPlanningDivisionLow-ImpactDevelopmentDesignStrategiesAnIntegratedDesignApproachJune1999.[13]NYCEnvironmentalProtection.GuidelinesfortheDesignandConstructionofStormwaterManagementSystemjuly2012.[14]WashingtonD.Cgov.WashingtonD.C.StormwaterManagementGuidebook.[15]TetraTech,Inc.underthedirectionoftheCityofSanDiegoStormWaterDivision,ConstructionandDevelopmentStandardsSection.SanDiegoLowImpactDevelopmentDesignManualJuly2011.[16]住房城乡建设部海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建（试行）.2014年10月.[17]LIDLowImpactDevelopmentadesignmanualforurbanareas.UACDCUniversityofArkansasCommunityDesignCenterUniversityofArkansasCommunityDesignCenter.104 [18]汤君城市滨水空间复兴模式研究[D].中南大学，2011.[19]唐颖.SUSTAIN支持下的城市降雨径流最佳管理BMP规划研究[D].清华大学，2010.[20]张玲玲.新城市雨水管理的景观设计研究[D].湖北：湖北工业大学，2012[21]程江,杨凯,吕永鹏,李博,吕淑华.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.[22]北京水系生态治理的理念与实践沈来新，邓卓智（北京市水利规划设计研究院，100048，北京）[23]http://www.bjstats.gov.cn/sjfb/bssj/ndsj/北京市统计年鉴2014.[24]陶诗言等.中国之暴雨北京:科学出版社,1980.[25]2012年7月21日北京特大暴雨成因分析俞小鼎中国气象局气象干部培训学院.[26]中国科学院南京土壤研究所中国土壤图集地图出版社1986-10-01.[27]夏兵基于遥感的北京地区景观格局演变研究2004.[28]LewisARossman.StormWaterManagementmodeluser’smanual,version5.0，2010.[29]潘安君,张书函等城市雨水综合利用技术研究与应用中国水利农电出版社2010.8.[30]中国建筑设计研究院建筑与小区雨水利用工程技术规范2006-11-1.[31]北京水文手册第一分册暴雨图集.北京市水利局1999.[32]牟金磊.北京市设计暴雨雨型分析.[33]TMMuthanna,MViklander,STThorolfsson.AnevaluationofapplyingexistingbioretentionSizingmethodstocoldclimateswithsnowstorageconditions[J].WaterScienceandTechnology,2007.[34]赵冬泉,陈吉宁,佟庆远,王浩正,曹尚兵,盛政.子汇水区的划分对SWMM模拟结果的影响研究.[35]王文亮，李俊奇，宫永伟，朱明靖，张庆康.基于SWMM模型的低影响开发雨洪控制效果模拟，2012.[36]陈韬，李业伟，李研，张雅君.基于SWMM的停车场LID技术评价研究.[37]胡爱兵，任心欣，丁年，杨晨.基于SWMM的某区域低影响开发设施布局与优化.[38]PANGuoyan,XIAJun,ZHANGXiang,etal.Researchonsimulationtestofhydrologicaleffectofbioretentionunits[J].WaterResourcesandPower,2012.105 致谢首先，特别要感谢的是我的导师刘海龙教授，是刘老师将我带向雨洪管理方向的人，在这方面的探索是景观设计中最重要的一部分，很庆幸能够在刘老师的教导下掌握了这个领域方向。也给了我许多机会参与了翻译的工作，举办了国际学会，使我成长不少。另外要感谢的是第一学期的外教EVACASTRO，在清华学到的许多景观技术都是从景观都市主义的设计课课程学到并且产生许多的应用，也让我对景观规划的思考有了入门。在清华大学建筑学院景观学系学习的两年半时光中，我要感谢杨锐教授、朱育帆教授、胡洁老师、邬东璠老师、庄优波老师、李树华教授、党安荣教授以及其他任教老师，您们的教导使我在景观学系的学习过程中获得了全面提高。另外，要感谢阿迪同学在学习与工作时各种作图技巧的倾囊相授，还有秦越、荣南同学们的课程合作，感谢慕晓东与吕回学长在思想与技术方面的点播开导并且感谢母亲对我的拉拔养育。最后，要感谢黄澄同学不断的在学习的路上给我鼓励，并且在生态学的思考上使得我大开眼界，建立起一个正确认识世界的价值观。106 声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：日期：107 附录A：图目录图3.1水系分布图（作者自绘）..............................................................................21图3.2北京市年平均降水量分布图（作者自绘）..................................................23图3.3土壤属性图（作者自绘）..............................................................................24图3.4基于遥感图像的北京市植被分布图（改绘自夏兵，自基于遥感的北京地区景观格局演变研究）....................................................................................................25图3.5清华大学校园位置图（作者自绘）..............................................................26图3.6校河（作者自摄）..........................................................................................26图3.7校河二（作者自摄）......................................................................................27图3.8雨水利用设施分区情况分区图（作者自绘）..............................................28图3.9上西北小区、下西北小区旁热力站（作者自摄）......................................29图3.10荷清院（作者自摄）....................................................................................29图3.11清华附中（作者自摄）................................................................................30图3.12西门主干道（作者自摄）............................................................................30图3.13蓝旗营小区（作者自摄）............................................................................31图3.14紫荆宿舍楼（作者自摄）............................................................................32图3.15博士生宿舍及留学生宿舍（作者自摄）....................................................32图3.16万人食堂（作者自摄）................................................................................33图3.17善斋（作者自摄）........................................................................................34图3.18理科楼群（作者自摄）................................................................................34图3.19生物馆前（作者自摄）................................................................................35图3.20新水利馆（作者自摄）................................................................................36图3.21大礼堂前草皮（作者自摄）........................................................................36图3.22运动馆前（作者自摄）................................................................................37图3.23三教、六教前（作者自摄）........................................................................38图3.24雨水利用设施现状图（作者自绘）............................................................40图3.25场地高程图（作者自绘）............................................................................41图3.26产汇流分析图（作者自绘）........................................................................42图3.27排水分析图（作者自绘）............................................................................43图3.28近期改造工程分布图（作者自绘）............................................................44108 图3.29子集水区划分图（作者自绘）....................................................................47图3.30几种北京的降雨时间分布（作者自绘）....................................................52图3.31重现期10A降雨历时1:00（作者自绘）...................................................52图3.32重现期10A降雨历时5:00（作者自绘）...................................................53图3.33重现期10A降雨历时11:00（作者自绘）.................................................53图4.1综合分析叠加图（作者自绘）......................................................................57图4.2低影响开发规划分区图（作者自绘）..........................................................58图4.3建议技术的选用分析图（作者自绘）..........................................................68图5.1场地选址区位图（作者自绘）......................................................................69图5.2SWMM汇水分区现状图（作者自绘）........................................................70图5.3学堂路的高峰车流（作者自摄）..................................................................72图5.4交通问题分析（作者自绘）..........................................................................73图5.5场地高程分析图（作者自绘）......................................................................74图5.6学堂路积水问题（作者自摄）......................................................................75图5.7学堂路积水问题2(作者自摄)........................................................................75图5.8学堂路积水问题3(作者自摄)........................................................................76图5.9学堂路积水问题4(作者自摄)........................................................................76图5.10雨洪问题分析图（作者自绘）....................................................................77图5.11集水区下垫面类型分析（作者自绘）........................................................78图5.12设计策略多水结环（作者自绘）................................................................78图5.13雨洪管理+X复合功能策略（作者自绘）..................................................79图5.14场地汇水分区现状图（作者自绘）............................................................80图5.15设计总平面图（作者自绘）........................................................................82图5.16类型1.径流由不透水铺装转向道路型节点设计模式（作者自绘）........82图5.17类型1.径流由不透水铺装转向道路型节点设计（作者自绘）................82图5.18类型1.径流由不透水铺装转向道路型节点设计剖面图（作者自绘）....83图5.19类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计模式（作者自绘）...83图5.20类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计（作者自绘）...........84图5.21类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计剖面图（作者自绘）84图5.22类型2.径流由建筑转向不透水面型LID节点设计2（作者自绘）........85图5.23类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计模式（作者自绘）...........85图5.24类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计（作者自绘）...................86图5.25类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计剖面图（作者自绘）.......86109 图5.26类型3.径流由建筑转向绿地型LID节点设计2（作者自绘）................87图5.27类型4.径流由绿地转向道路型LID节点设计模式（作者自绘）...........87图5.28类型4.径流由绿地转向道路型LID节点设计（作者自绘）...................88图5.29类型4.径流由绿地转向道路型LID节点设计2（作者自绘）..............88图5.30类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计模式（作者自绘）...89图5.31类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计（作者自绘）...........89图5.32类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计2（作者自绘）........90图5.33类型5.径流由建筑广场转向广场型LID节点设计剖面图（作者自绘）90图5.34类型6.径流由道路转向绿地型LID节点设计模式（作者自绘）...........91图5.36类型6.径流由道路转向绿地型LID节点设计（作者自绘）...................91图5.37类型6.径流由道路转向绿地型LID节点设计2（作者自绘）................92图5.38场地的雨洪管理系统图（作者自绘）........................................................93图5.39景观设计节点C12集水区的洪峰削减情况（作者自绘）.......................94图5.40紫荆宿舍区排水分区图（作者自绘）........................................................95图5.41单一雨水花园设置系统图（作者自绘）....................................................97图5.42单一透水铺装设置系统图（作者自绘）....................................................97图5.43单一绿色屋顶（阳台）设置系统图（作者自绘）....................................98图5.44三种方案混合设置系统图（作者自绘）....................................................98110 附录B：表目录表2.1各州的手册特点比较（作者自绘）................................................................9表3.1子集水区数据（作者自绘）..........................................................................48表3.2产流状况分析（作者自绘）..........................................................................54表4.1强制应用区产流（作者自绘）......................................................................59表4.2优先应用区产流（作者自绘）......................................................................60表4.3后期改造区产流（作者自绘）......................................................................61表4.4最后改造区产流（作者自绘）......................................................................62表4.5常见的LID设施（与景观相关的设施）、功能整理（作者自绘）...........65表4.6常见的LID设施（与景观相关的设施）、功能整理2（作者自绘）........65表4.7校内地区的LID设施推荐（作者自绘）.....................................................67表5.1学堂路场地水文状况模拟（作者自绘）......................................................71表5.2学堂路进行LID控制的水文情况（作者自绘）.........................................94表5.3水文模拟结果（作者自绘）..........................................................................96表5.4单一布置雨水花园的方案结果（作者自绘）..............................................99表5.5单一布置透水性铺装的方案结果（作者自绘）..........................................99表5.6单一布置绿色阳台的方案结果（作者自绘）............................................100表5.7三种方案的联合优化方案结果（作者自绘）............................................100111 附录C：规划设计图纸112 113 114 115 116 117 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果个人简历张益章男1990年6月出生于台湾省台北市。2009年9月考入武汉大学日本语系，2010年4月转入武汉大学艺术设计系2013年7月本科毕业并获得文学学士学位。2013年9月考入清华大学建筑学院景观学系攻读风景园林学硕士至今。学术成果[1]张益章.低影响开发景观的数字化水文分析.2015城市雨洪管理与景观水文国际研讨会论文集[2]西亚姆巴巴拉·伯纳德·曼耶纳张益章刘海龙译.韧性概念的重新审视TheConceptofResilienceRevisited.国际城市规划UPI,2015.2[3]CharlesWaldheim张益章译.是景观都市主义吗？IsLandscapeUrbanism?南方建筑,2015.4研究成果IFLAINTERNATIONALSTUDENTLANDSCAPEARCHITECTUREDESIGNCOMPETITIONBEST25118'