基于海綿城市背景下雨水花園建設淺析

劉菲+孫瑞

摘 要：隨著城鎮(zhèn)化與工業(yè)化飛速發(fā)展，大多數(shù)城市綠色下墊面被破壞，城市水文循環(huán)系統(tǒng)受到嚴重干擾。在當前海綿城市建設浪潮中，雨水花園技術為恢復城市基底的涵水性提供了新的“綠色突破口”，通過闡述雨水花園的理論基礎、類型結構、規(guī)劃要點等，以期為雨水花園的建設提供借鑒。

關鍵詞：雨水花園；生態(tài)效應；雨洪管理；可持續(xù)發(fā)展

0 引言

近年來，我國頻繁遭遇前所未有的水資源危機，城市內(nèi)澇嚴重，下墊面過度硬化，自然綠地已經(jīng)成為稀缺資源。我國水資源相對短缺，有一半以上的國土地處干旱、半干旱以及季節(jié)性干旱的半濕潤區(qū)，水資源時空分布不均勻，導致結構性缺乏更加嚴重。與此同時，我國大部分人口和產(chǎn)業(yè)集中在江河湖沿岸地區(qū)，甚至處于泛洪區(qū)內(nèi)，加之大陸性季風氣候降雨集中等特點，使大多數(shù)城鄉(xiāng)地區(qū)不可避免地遭受洪澇災害威脅。水資源短缺與水災害頻發(fā)已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的兩大重要因素。面對這一嚴峻形勢，我國半個多世紀以來，以工程措施改造水環(huán)境、解決水問題，取得很大成就。

在當前水資源矛盾尖銳的情況下，將雨水進行再利用，彌補先天水源不足，緩解城市水問題。我國雨水花園技術尚處于發(fā)展初期，收效微弱，利用率低。人們一直視雨水為廢棄物，長期以來“一排至之”的做法，不僅浪費了雨水資源，同時也破壞了城市水系統(tǒng)的循環(huán)性。在此背景下，我國急需建立一套“滲、滯、蓄、凈、用、排”的雨水循環(huán)利用系統(tǒng)，應對水危機，助力海綿城市建設進程。

1 雨水花園的理論基礎

1.1 可持續(xù)發(fā)展理論

可持續(xù)發(fā)展的理論源于人類對于未來社會的擔憂，最早應用于林業(yè)生產(chǎn)方面。1987年，世界環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)布的《我們共同的未來》，將其定義為既能滿足當代人的需要，不危及下一代人的生存，又使下一代人的需要和生活得到保證。

從可持續(xù)發(fā)展理念出發(fā)，雨水利用將成為未來城市發(fā)展的重要參考因素。首先，城市水資源日益短缺，地下水的開采過度以及雨水的初級污染加劇了城市生態(tài)環(huán)境的破壞；其次，季風性氣候影響，許多城市內(nèi)澇嚴重，給人民生產(chǎn)生活造成嚴重損失針對水資源短缺與城市雨洪災害兩大主要矛盾，實現(xiàn)雨水資源的收集與再利用，改善城市水循環(huán)系統(tǒng)，提升城市生態(tài)環(huán)境品質。

1.2 生態(tài)設計理論

18世紀下半葉，人類社會邁進工業(yè)時代，科學技術迅猛發(fā)展。與此同時，全球變暖、城市膨脹、環(huán)境污染、資源短缺等一系列城市問題威脅著人類的生存。美國建筑師麥克·哈格出版的《設計結合自然》，標志著生態(tài)設計時代的到來。與傳統(tǒng)設計相比，生態(tài)設計將重點放在城市環(huán)境方面，旨在構建結構合理、功能高效的人居環(huán)境。

在生態(tài)規(guī)劃設計理論的倡導下，要求規(guī)劃設計充分尊重自然原有肌理，保護城市生態(tài)環(huán)境，充分實現(xiàn)自然資源的再利用與再循環(huán)。雨水花園技術依據(jù)生態(tài)設計理念，結合規(guī)劃地的自然稟賦，使用鄉(xiāng)土植物，達到截留污染物、凈化雨水的作用，實現(xiàn)城市雨水資源的再利用。

1.3 綠色基礎設施理論

綠色基礎設施不同于傳統(tǒng)“灰色基礎設施”，是保護環(huán)境、生態(tài)、資源的有效途徑。

美國環(huán)境保護局將其定義為，為提高整體環(huán)境質量而設置的自然系統(tǒng)或仿自然人工設施，并將這一概念拓展到雨水徑流管理方面，通過自然系統(tǒng)或模擬自然系統(tǒng)的工程措施對徑流污染進行控制。

在城市傳統(tǒng)發(fā)展模式的作用下，城市雨水難以下滲，造成初級雨水徑流污染，形成較高的短時雨水徑流總量和徑流速度，致使城市洪澇災害的發(fā)生。與傳統(tǒng)工程設施相比，雨水花園技術不僅前期投資、后期維護成本低廉，而且與景觀設計相結合，實現(xiàn)美學、生態(tài)等多種功能。

2 雨水花園的類型與結構

2.1 雨水花園的類型

根據(jù)實施目標不同，雨水花園可以分為以控制徑流污染為目的和以控制徑流量為目的兩種類型。

第一，以控制徑流污染為目的的雨水花園，主要功能為處理污染較嚴重的初期雨水，一般適用于徑流污染比較嚴重的城市空間，例如停車場、城市廣場、城市道路等，結構比較復雜，需設計專門的底部排水溝渠。第二，以控制徑流量為目的的雨水花園，主要功能為減少區(qū)域內(nèi)的雨水徑流總量，一般適用于處理雨水水質相對較好、匯流面積較小的城市空間，例如建筑屋面、附屬庭院、中小學校、居住小區(qū)等，構造相對簡單，造價低廉，無須設計專門的底部排水溝渠。

2.2 雨水花園的結構

雨水花園通過植物的截留與土壤的滲透蓄滯作用，達到凈化初期雨水污染、降低短時雨水徑流量以及收集地面匯流雨水的效果。一般其結構主要分為蓄水層、覆蓋層、植被與種植土層、人工填料層、礫石層等五部分。

第一，蓄水層主要為滯留和過濾雨水，同時將雨中的沉淀物留在該層。第二，覆蓋層主要為提高土壤滲透作用和凈化雨水，防止水土流失。第三，植被與種植土層主要為過濾與凈化雨水，選擇多年生植物，可短時間耐水澇。第四，人工填料層主要為滲水，其厚度應根據(jù)規(guī)劃地的降雨特性、服務面積確定，多為0.5～1.2m。第五，礫石層主要為排除多余的雨水，由穿孔管排入城市管道中。

3 雨水花園的規(guī)劃要點

3.1 雨水花園的選址

第一，規(guī)劃建設前必須對場地進行適宜性評價分析。在選址前，應對土壤采樣，進行性質分析實驗，避免將雨水花園建設于土壤滲透性差、土質松軟、保水量低的場地上，以免發(fā)生長時間的積水，對城市環(huán)境造成負面影響。第二，規(guī)劃場地應具有適宜的匯水面積，能容納短時驟增的雨水量。開工建設前，根據(jù)該地區(qū)相關室外排水技術規(guī)范計算場地內(nèi)的雨水徑流量，在城市低洼地帶、易積水區(qū)設置雨水花園。例如，城市道路、廣場等空間，以便于發(fā)揮對雨水的控制與利用作用。第三，不能對場地建筑以及其他基礎設施造成損害。在開工建設前，應實地踏勘場地基礎條件、周邊環(huán)境特點，減少對基礎設施的影響。例如，在居住區(qū)雨水利用系統(tǒng)建設中，選址要求距離主體建筑物至少3m，避免浸泡建筑基礎。第四，規(guī)劃場地應保留一定面積的地上或地下空間。依據(jù)場地內(nèi)的雨水徑流系數(shù)分析，確定雨水花園的建設規(guī)模。不同現(xiàn)狀條件的項目，所需的雨水花園建設規(guī)模不同，留有足夠面積的地上或地下空間，便于規(guī)劃建設。第五，雨水花園的選址與后期維護對環(huán)境存在一定要求。例如，雨水花園的選址盡量設置于南向，遠離高大喬木根系；場地高差系數(shù)小，減少人為施加土方量；控制周邊污染源，保障雨水水質中等，降低對雨水花園內(nèi)種植物的影響。

3.2 雨水花園的規(guī)模

在確定雨水花園建設要求后，應采用量化分析法對雨水花園規(guī)模進行測算。依據(jù)水量平衡分析法，對規(guī)劃場地的地面雨水徑流量、匯流量、蓄水量、下滲量等運用數(shù)學科學算法，推演出所需雨水花園的表面積。依據(jù)多次流量模擬測試實驗，確定雨水花園的積蓄和下滲能力，以及應對暴雨強度測評系數(shù)，保證該規(guī)劃地水文條件各要素值動態(tài)平衡，指導雨水花園規(guī)劃方案的可行性與合理性。

4 結語

作為綠色基礎設施的重要組成部分，零散分布的雨水花園所能發(fā)揮的作用有限。當代設計師需要建設更多優(yōu)秀的雨水案例，完善綠色基礎設施理念，增強普及性（下轉第頁）（上接第頁）與應用性。雨水花園的建設需要推廣到城市的各個角落，發(fā)揮各自特定的作用，促進城市生態(tài)環(huán)境的改善，應對水災害，適應水環(huán)境，平衡水生態(tài)，以小見大，為現(xiàn)代海綿城市建設添瓦助力。

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