从公园形态到估算性能：上海海绵城市公园的雨水管理与服务供给

《Land》：From Park Morphology to Estimated Performance: Stormwater Management and Service Provision in Shanghai’s Sponge City Parks

　　

由于气候变化和快速城市化，全球城市面临在有限土地资源内同时提升防洪韧性和提供可达绿色空间的双重挑战。海绵城市公园提供了一种基于景观的方法，将雨水管理与公园服务相结合。然而，公园形态如何构成这种综合性能仍未被充分理解。本研究考察了上海的26个海绵城市公园，评估了节点型、线型和斑块型形态如何与雨水储存和服务供给相关联。研究人员利用地理空间分析、数字高程模型（DEM）衍生的汇水区划分、土地覆盖解译和统计分析，比较了不同公园形态下的估算雨水储存量、储存效率、本地公园可用性和土地覆盖组成。结果表明，雨水管理和公园服务供给的估算性能在不同形态类型之间存在差异，但这些差异并不遵循简单的节点–线–斑块层级关系。相反，观察到的模式由公园形态、汇水区设置、土地覆盖分配和周边城市环境共同塑造。这些发现表明，海绵城市公园不应仅通过总雨水储存量来评估。其贡献取决于形态、尺度、汇水区设置、土地覆盖分配和城市环境。本研究提供了一种形态–性能视角，以支持多功能绿色基础设施更具差异化的规划。

**论文解读：从公园形态到估算性能——上海海绵城市公园的雨水管理与服务供给**

**研究背景与问题**

在全球气候变化与快速城市化的双重压力下，城市面临着提升防洪韧性与提供可达绿色空间的双重挑战。传统以排放为主的排水系统已难以应对日益频繁的强降雨事件，亟需转向以源头滞蓄和渗透为核心的可持续方法。同时，城市中可达的公共公园对社会福祉、公共健康和生态质量至关重要，但密集城区中土地利用竞争常限制其供给。中国的海绵城市（Sponge City, SPC）政策通过推动城市韧性、雨水调控与城市绿化的协同发展，将公园定位为兼具雨水管理与公共服务功能的基础设施。然而，现有研究多集中于单一方向：要么评估绿色基础设施技术（如生物滞留、透水铺装）的水文环境性能，要么在宏观尺度上分析城市绿地的空间格局和服务功能。缺乏从公园形态（park morphology）角度，在场地尺度上解释不同公园形式如何协调雨水功能与公园服务供给的跨案例实证研究。为此，研究人员提出以下核心问题：不同公园形态如何构成海绵城市公园在雨水管理与公园服务供给方面的综合性能？

**研究内容与结论**

本研究以上海为研究区域，选取了26个已建成的海绵城市公园，涵盖中心城区、新城和郊区。研究人员采用地理空间分析、数字高程模型（DEM）衍生的汇水区划分、土地覆盖解译与统计分析，将公园分为节点型（node-type）、线型（line-type）和斑块型（patch-type）三种形态类型，并系统比较了不同形态下估算雨水储存量、储存效率（单位面积储存量）、本地公园可用性（1千米服务缓冲区内的人均公园面积）以及土地覆盖组成。主要发现包括：不同形态类型的估算性能存在差异，但不遵循简单的节点–线–斑块层级关系；斑块型公园的平均总储存量和本地公园可用性最高，节点型公园的储存效率（单位面积）较高，线型公园则表现出较强的变异性；性能模式由形态、尺度、汇水区设置、土地覆盖分配和周边城市环境共同塑造。论文发表在《Land》。该研究为理解不同海绵城市公园形态在城市绿色基础设施网络中的差异化角色提供了形态–性能框架，支持更精细化的规划决策。

**关键技术与方法**

本研究主要采用以下关键技术方法：（1）基于地理信息系统（GIS）的形态分类，依据公园边界、卫星影像和场地平面图，将公园分为节点型、线型和斑块型三种几何类型，并按面积分为社区、小区、区域和城市四个尺度；（2）雨水管理性能评估，基于海绵城市建设技术指南，通过公式 V = 10 × H × Ψ₀ × F 计算估算雨水储存量，其中 H 为设计降雨量（根据上海海绵城市控制区年径流总量控制率确定），Ψ₀ 为综合径流系数（由绿地、铺装、水体等下垫面面积加权计算），F 为DEM（数字高程模型）衍生的汇水区面积（作为地表径流近似）；（3）公园服务供给评估，包括使用WorldPop人口数据集计算1千米缓冲区内人均公园面积作为本地可用性指标，以及通过支持向量机（SVM）监督分类方法从卫星影像中解译8类土地覆盖（如路径、草坪、水体等）作为服务组成指标。样本队列来源：26个公园选自上海64个海绵城市试点项目，于2025年前建成，覆盖中心城区、新城和郊区。

**研究结果**

**3.1 海绵城市公园的形态类型学**
通过GIS分类框架，26个公园被分为节点型（n=9）、线型（n=10）和斑块型（n=7）。节点型公园多处于社区或小区尺度，线型公园从小区到区域尺度，斑块型公园主要为城市或区域尺度。此分类为后续性能分析提供了基础。

**3.2 雨水管理性能**
估算雨水储存量（V）在选点间差异显著（从7625.1 m³到349,596.3 m³），与公园面积正相关。但按单位面积储存量衡量时，较小的节点型和线型公园显示出负相关关系（即面积越小，单位面积储存量越高）。按形态分组，斑块型公园平均总储存量最高，其次为线型和节点型，但组内变异明显，表明储存量需结合汇水区和场地排水背景一起解释。

**3.3 公园服务供给性能**
公园本地可用性（1千米缓冲区内人均公园面积）差异极大（0.0027至2124.9825 m²/人），平均值97.9978 m²/人，中位数仅1.3445 m²/人，呈右偏分布。土地覆盖组成方面，草坪（均值24.3%）和其他自然区域（均值35.2%）占主导，路径（15.2%）和铺装开放空间（8.2%）次之，而运动设施（0.1%）和游乐场（0.2%）比例极低，水体平均占9.7%。

**3.4 综合：形态–性能关系**
整合形态类型与性能指标发现，雨水储存与公园服务关系可视为一个“储存–服务谱系”，一端为协同（两者同时提升），另一端为紧张（性能权衡）。按形态分组，斑块型公园平均人均公园面积最高（350.2361 m²/人），线型（7.9954 m²/人）和节点型（1.8152 m²/人）次之；土地覆盖组成上，斑块型水体面积和草坪面积比例最高，线型其他自然区域和路径比例最高，节点型建筑和铺装开放空间比例相对更高。相关性分析表明，总储存量与人均公园面积强正相关（r=0.901，p<0.001），公园面积与人均公园面积强相关（r=0.963，p<0.001），储存量与水体面积比例正相关（r=0.527，p=0.0068），草坪与其他自然区域比例负相关（r=-0.562，p=0.0028）。

**讨论与结论总结**

**讨论部分要点**
形态–性能关系不应被视为简单描述标签；节点、线、斑块型公园在形状、面积、土地可用性、周边密度和水文背景上均有差异，这解释了为何某些公园提供更大总储存，而另一些在空间效率或本地服务方面表现更好。形态为规划者提供了理解不同几何类型在城市水文和服务网络中可能承担不同角色的有用工具。在雨水管理方面，小型节点型和线型公园的绝对体积贡献较小，但单位面积储存效率可能重要，尤其在密集城区难以获得大型滞蓄场地时。在公园服务方面，上海本地公园可用性不均衡，形态类型影响服务组成：斑块型偏向开放空间和水体服务，线型偏向连接与路径，节点型偏向紧凑活动空间和建筑。雨水储存与公园服务的关系从协同到紧张，取决于场地规模、土地覆盖、汇水条件和城市环境。因此，多功能性不应因公园内设有雨水设施而被简单假定，而需匹配形态与场地条件。规划启示：不同类型海绵城市公园应采用差异化评估标准，并作为互补部分纳入城市绿色基础设施网络。局限：分析基于上海，空间数据分辨率和准确性影响结果，且未纳入详细排水管网数据、用户感知、维护条件等。

**研究结论部分翻译**
海绵城市公园的估算性能模式与公园形态、尺度、汇水区设置、土地覆盖组成和城市环境相关。基于上海的26个案例，结果表明，节点型、线型和斑块型公园之间的雨水储存和公园服务供给并不遵循简单的层级关系。不同类型通过估算储存量、空间效率、本地公园可用性和土地覆盖组成的多样化组合做出贡献。因此，雨水管理与公园服务供给之间的关系不仅仅是两个独立指标的问题，更应理解为从协同到紧张的谱系。人均公园面积的差异表明，仅靠海绵城市公园无法完全解决公园可用性的局部差异。规划和设计仍需响应局部水文条件、土地可用性和公共服务需求。本研究的主要价值在于展示通过公园形态、尺度、汇水区设置、土地覆盖分配和城市环境可以解释雨水管理与公园服务的整合。节点、线、斑块型海绵城市公园不仅在形状上不同，在如何支持储存、连通性、效率和服务可用性方面也存在差异。这为解释不同海绵城市公园在城市绿色基础设施网络中的角色提供了更清晰的基础。斑块型公园可支持自然区域和滞蓄导向功能；线型公园可在汇水条件允许时加强廊道连通性和径流处理；节点型公园可在土地约束较强的密集城区提供紧凑高效的源头控制。