奥林匹克公园人工山体的生态景观设计.docx

人工山体的生态景观设计刘晓路、丘荣，2009北京生态园林城市建设，中国林业出版社，2010：12-18浅析奥林匹克森林公园主山绿化工程摘要：本文通过对奥林匹克森林公园主山的景观设计及施工过程的分析，总结其经验教训，探讨在城市园林中大型人工山体或荒山绿化的景观设计中，如何来进行生态景观设计。关键词：人工山体；水土流失；水土保持；自然山林；维护管理人工山体指在景观设计中完全由人工堆砌形成的山体，一般高度大于5米，平均坡度大于9度，小于此数值的地形我们一般称为园林微地形。人工山体由于体量大，坡度陡，缺乏植被覆盖，容易出现水土流失等生态问题，所以在设计中应采取与普通园林微地形塑造不同的处理，以解决这些问题。奥林匹克森林公园主山位于北京市城市中轴线的北端，为一完全由人工堆砌的山体，其面阔680米，与主湖的相对高度48米，基底面积约43.3公顷。前山平均坡度10.2度，后山平均坡度19.3度，为一典型的人工山体。为保证主山山体的稳固性，岩土工程采用了分层碾压的施工方式，施工后土壤密实度为0.92，山体表面有1米厚疏松种植土。如此大型的人工山体，是在以往的设计中是极为少见的，其超大的尺度，多变的坡度坡向，复杂的土壤地质情况，给我们的设计带来了许多难题。1人工山体易出现的生态问题1.1水土流失的问题人工山体由于初期没有植被覆盖，坡长坡度大，表层土光滑疏松易被侵蚀，下层土壤密实度大不利于雨水渗透等因素，水土流失情况比较严重。1.2种植设计如何达到生态效益的最大化人工山体与普通园林的微地形塑造相比，具有尺度大，坡度坡向复杂等特点，这些特点造成了在公园建成后维护管理的困难，故在种植设计中应在保证景观效果的前提下，建成具有一定自我维护及调节能力的植物群落景观，提高公园绿地的生态效益的同时，还可减少公园后期维护管理成本。2水土保持设计水土流失是指在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失1。在奥林匹克森林公园主山绿化工程中，首先要解决的就是人工山体严重的水土流失问题，进行合理的水土保持设计。2.1山体排洪措施山体径流的合理疏排能有效的防止雨水径流对山体土壤的大面积冲蚀，减少山体的水土流失。首先，围绕山体设置排水横沟，在雨水径流对土壤形成大的侵蚀前对其进行截留。根据山体土壤的类型，可得出其最大不冲流速，再根据山体坡度等数据可算出其最大径流深度，最后便可算出截洪横沟的最大间距，根据计算，奥运森林公园主山在截洪横沟前汇流长度小于130m时，就能够有效避免雨水径流对土壤表面形成冲刷。图3 在水流形成最大流速vmax和最大径流深度hmax前设置截洪沟其次，在山体的山谷中设置排水纵沟，对横沟中的雨水进行收集，沉沙过滤后排入公园主湖，防止雨水直排入湖中对对主湖水体的污染。 为保证公园景观效果，排洪沟的布置应与公园景观相协调，可与山体道路、水体景观结合设置。奥运森林公园主山排洪横沟就主要结合了道路来设置，而主山上最重要的景点之一“林泉高致”就是一条结合排洪纵沟设置的自然溪流景观。而沟体的形式则宜软不宜硬，在满足径流冲刷的前提下，尽量使用软质沟体，能够跟周边景观自然协调，也更能体现其生态性。在奥运森林公园主山排洪沟的设计中，考虑到横沟的坡度较小，长度较短，雨水径流量小，采用的是素土夯实加生物护土垫或草坪卷的做法，在实践使用中我们发现，草坪卷的效果强于生物护土垫，生物护土垫其上的植被恢复较慢，早期景观效果不好，而草坪卷成景快，景观效果好。纵沟的坡度陡、长度长，雨水径流量大，沟体采用直径150-200mm的卵石活铺，不仅更抗雨水冲刷，而且大小不等的卵石形成粗糙的表面，能更大限度的截留雨水，减小径流，同时应在石缝中撒播地被花灌的种子，使其尽快被绿色覆盖，与山体植被景观融为一体。2.2雨水滞留措施在对山体径流进行合理疏排的同时，还应采取一些局部滞留雨水的措施，一方面可减小雨水初期径流量，减少对土壤的侵蚀，一方面也有利于雨水的自然下渗，补充地下水，减少水的流失。措施一：结合种植穴设置鱼鳞坑，利用鱼鳞坑对雨水进行截留，减少雨水径流量。措施二：在排水横沟与纵沟中相距一定距离设置挡水板，一方面减缓沟中的雨水径流速度，减少径流对沟体本身的侵蚀，有利于水中泥沙的沉积；一方面这些挡水板也可形成小型的雨水截留坑，对雨水进行截留，减小雨水径流量。2.3植物处理措施在以往的研究中，我们已经发现，植物对水土保持具有极为重要的作用，一是植被对雨水的拦截、吸收、蓄积，可有效涵蓄降水，减小地被径流，减少和消除了外部动力对土壤的侵蚀动能，保护土壤，二是植被对土壤的覆盖阻止和减小了降雨对土壤的直接冲击侵蚀2。因此，在主山种植设计中，我们针对以上两点，采取两项措施，一方面采用复层种植，利用多层次的植被对降雨进行有效的截留涵蓄，减小地表径流；另一方面大面积种植北京地区野生地被，迅速覆盖地面，减少雨水径流对土壤的侵蚀。2.4山石护坡在局部坡度过大的地段，在采取以上技术措施后，仍会出现局部的水土流失，采取了山石护坡的办法，利用山石的垂直高度减缓山体坡度，减轻雨水径流对土壤的侵蚀作用。3.模拟自然山林的种植手法传统植物设计手法一般比较注重视觉美感的景观功能，而对植被的生态功能方面的研究不多，在设计中无法做到植物景观生态效益的最大化，在本次的设计中，我们借鉴了生态学、造林学等相关学科的知识，并对北京周边低山地区的自然山林进行了考察，通过对自然山林的模拟与提炼，针对地块不同的景观要求及功能需求，采取适当的种植手法达到植物景观功能与生态功能的双赢。3.1空间结构在对自然山林的考察中，可发现其都是由密林、疏林、林间空地三个基本要素组成，这三个要素的穿插组合，形成了丰富的自然山林景观。经调查分析后，我们认为应该要有较高比例的密林，只有高比例的密林才可呈现出莽莽苍苍的山林气势，保证总体景观效果。而适量的疏林和林间空地也是必不可少的，它们如同透气的天窗，有效的调节植物景观节奏，丰富植物景观空间层次，给游人呈现出“柳暗花明、豁然开朗”的意境，使景观更为自然。另一方面，还可结合景点、设施形成游人的休憩活动空间，满足公园的功能要求。在奥林匹克森林公园主山的种植设计中，密林约占80%，保证了主山的总体景观效果；而疏林及林间空地占20%左右，并结合景点、观景平台及坡度较陡种植乔木困难的地方设置，有效地利用了现场场地条件。3.2 混交方式及尺度3.2.1混交方式常见的混交方式有株间混交、行间混交、带状混交、块状混交四种。株间混交：隔株种植不同树种。此种方式效果自然，园林中多用，但施工难度较大。由于种间位置近，合理搭配有利于发挥种间作用，搭配不当则容易激起种间矛盾。行间混交：不同树种隔行栽植。种间互利互害关系较缓，施工较方便，但效果过于人工化。带状混交：一个树种连续三行或三行以上构成一带与另一树种带混交。种间关系较缓，施工方便，效果过于人工化。块状混交：一个树种成规则或不规则的块状与另一树种的块依次配置或穿插的混交方式。此种混交方式种间关系弱，施工简单，如与地形起伏结合，效果也较好，但块与块之间关系生硬，不够自然。在对以上几种混交方式进行分析后，我们从本项目的规模、地形、目标效果及施工等几个方面进行综合的考虑，决定以不规则块状混交为主，在两块片林的边缘处结合株间混交，从边缘向内部渗透，形成大气、自然的山林景观。3.2.1混交尺度混交林的单块尺度应根据项目的具体情况来确定，过大显得单调，过小又显得零碎，在奥运的主山的设计中我们参照了北京地区的部分自然山林，同时考虑在600米以外的奥海（即主湖）对面的观赏效果，确定了大面积不规则块状混交大于2000平米，边缘部分小面积块状混交不小于25平米的尺度，现在看来，其尺度基本合适。3.3复层种植在奥运主山的种植设计中，大量采取了复层种植的设计手法，尤其是在林缘部分。这是因为：首先在调查中我们发现多层次、多品种是自然山林的一个重要特点，尤其是在林缘部分，各种乔木、灌木、草本及藤本植物层层叠叠，形成了丰富的植物群落，这些多层次的植物群落创造了优美的林冠线和自然的林缘线，加强了景深，具有很高的观赏性；其次，合理配置的植物群落具有一定的自我调节及维护的能力，对病虫害的抵抗能力也比单一纯林强，可避免毁灭性的灾害；第三，复层种植增加了单位面积内的绿量，对城市园林绿地的生态作用比单层树木大，具有更好的生态效益。 3.4异龄树种植在自然山林中，植物自身繁殖生出小苗，形成同种树异龄存在的现象，且一般植物在幼苗阶段，对生境的适应能力较成年阶段强，异龄树栽植可充分利用光照、水分、土壤等资源，条件，实现群落功能的最大化，这也是群落自我恢复、自行演替的必要条件。同时异龄树在树形体量上的差异，使单一品种的片林也可呈现出丰富的景观层次。为了体现自然山林的效果，主山种植采用同种异龄树混合栽植，落叶乔木规格在6-15厘米之间，其中6-8厘米占15%，8-10厘米占15%，10-13厘米占50%，13-15厘米占20%，常绿乔木规格在3.5-6米之间，其中3.5-4米占20%，4-5米占60%，5-6米占20%。4.植物品种的合理选择4.1乡土化在植物品种选择上应贯彻乡土化的原则，尽量选择乡土树种。这里的乡土树种除了原产地土生土长的植物外，还应包括引种成功后已经本地化且不会造成生物入侵的植物品种。乡土植物在当地环境中具有很强的适应性，抗性强，由乡土植物组成的群落，生物间相生相克制约完善，不会对本土其它生物造成严重危害，减少外来植物品种引种不慎时对本地生态系统造成的破坏。且乡土树种相对于外来树种具有种植成本低、成活率高，抗逆性强、后期养护管理简单等优点。而缓苗快，长势好，对一个需要在短时间内就要达到一定景观效果的项目来说更是显得非常重要。另一方面，乡土植物的大量运用还能使园林绿地具有鲜明的地域特征，体现地方特色。因此我们在奥运主山的植物品种主要以北京平原地区及低山地区的乡土植物为主，其中乔木主要为栾树(koelreuteria paniculata laxm.)、元宝枫(acer truncatum bunge)、白蜡(fraxinus chinense roxb.)、臭椿(ailanthus altissima (mill.) swingle)、山桃(prunus davidiana (carr.) franch.)、山杏(prunus armeniaca var.ansu maxim) 、黄栌(cotinus coggygria scop.)、暴马丁香(syringa reticulate var. mandshurica（maxim.） hara)、油松(pinus tabulaeformis carr.)、侧柏(platycladus orientalis (l.) franco)等；灌木主要有：金银木(lonicera maackii (rupr.) maxim.)、胡枝子(lespedeza bicolor turcz.)、多花胡枝子(lespedeza floribunda bunge.)、野蔷薇(rosa multiflora thunb.ex murray)、三裂绣线菊(spiraea trilobata l.)、荆条(vitex negundo var. heterphylla)、大叶铁线莲(clematis heracleifolia dc.)等；地被花卉多为野生花卉地被：甘野菊(chrysantheum eticuspe)、紫花地丁(viola philippica ssp.)、马蔺(iris lacteal)、二月兰(orychophragmus violaceus (l.) o.e.schulz)、连钱草(glechoma hederacea l.)、蛇莓(duchesnea indica (andr.) focke)等。4.2多样化植物品种的多样化是实现生物多样性的前提条件，丰富的植物品种与地形水系结合营造出多种多样的生境，为其它生物如野生动物、微生物等创造了良好的环境条件。丰富的植物品种还提高了植物景观的观赏性，增强植物的抗逆性，减少病虫害的发生，取得良好的景观和生态效益。奥运主山我们共设计乔木64种，灌木70种，地被花卉（含水生花卉）66种，高于北京地区一般园林工程植物品种量。5.后期维护管理措施作为有生命会生长的园林要素，植物的景观效果和生态效益在施工结束后会随着时间而变化，要让植物在今后能够具有更好的景观效果和生态效益，还需要恰当的后期维护管理措施，并在设计中予以体现。5.1乡土野生植物的抚育在公园人工栽植植物的生长过程中，会有一部分乡土野生植物侵入到人工植物群落中，这些野生植物的出现是自然选择的结果，对乡土植物群落的恢复具有重要的意义。在公园的维护管理中对这些野生植物不应清除，而是对其进行有目的的抚育，促进公园植物群落的自我恢复，形成稳定的植物群落。5.2自播苗的抚育在主山种植的植物品种中，有一部分品种具有一定的自播能力，如元宝枫、栾树等，在今后林下会有自播苗出现。这些自播苗的存在，丰富了植物群落的层次，增加了单位绿地的绿量，具有一定的景观与生态价值。因此在公园的维护管理中应根据设计中地块不同的景观要求决定是予以清除还是予以保留，并对这些自播苗进行抚育，以达到更好的景观效果与生态效益。5.3入侵物种的控制在自然界长期的进化过程中，生物与生物之间相互制约、相互协调，将各自的种群限制在一定的栖境和数量，形成了稳定的生态平衡系统。而外来入侵物种在脱离了人为控制逸为野生后，在适宜的气候、土壤、水分及传播条件下，极易大肆扩