基于低影響開發(fā)理論下的杭州市雨水花園應(yīng)用初探

錢程 張萬(wàn)榮

摘要：海綿城市建設(shè)正在國(guó)內(nèi)試點(diǎn)城市中進(jìn)行，雨水花園在其中扮演著重要的角色。作為低影響開發(fā)理論的主要實(shí)踐途徑之一，雨水花園在景觀性和雨水徑流控制上都有著較好的效果。通過(guò)對(duì)低影響開發(fā)理論進(jìn)行闡述，并對(duì)雨水花園的概念、構(gòu)造、營(yíng)建選址、營(yíng)建原則及植物配置等方面進(jìn)行分析，探討雨水花園在杭州市應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：低影響開發(fā);雨水花園;植物選擇;海綿城市

傳統(tǒng)的雨洪管理強(qiáng)調(diào)“管道快排”，雨水徑流通過(guò)城市排水管網(wǎng)迅速排到河湖等受納水體，這不僅浪費(fèi)了大量的雨水資源，同時(shí)雨污流入受納水體時(shí)也造成的水體污染和洪澇災(zāi)害[1]。面對(duì)日益嚴(yán)峻的城市水問(wèn)題，傳統(tǒng)的雨洪管理理念顯得力不從心。國(guó)家于2014年正式提出海綿城市建設(shè)，為今后城市建設(shè)提供更加科學(xué)的指導(dǎo)。海綿城市建設(shè)是國(guó)內(nèi)對(duì)低影響影響開發(fā)理論的參考及予以本土化運(yùn)用。通過(guò)對(duì)低影響開發(fā)理論中的雨水花園研究，結(jié)合杭州市自然地理特征和雨洪條件，嘗試提出杭州市雨水花園營(yíng)建的具體要求及一些常見植物應(yīng)用選擇。

1 低影響開發(fā)理論闡述

低影響開發(fā)（LID）是由美國(guó)最佳管理實(shí)踐（BMPs）發(fā)展而來(lái)的一種新興的雨洪管理技術(shù)[2]。低影響開發(fā)的理念最初強(qiáng)調(diào)分散的、小型化的源頭控制措施，但隨著低影響開發(fā)理念和技術(shù)的不斷發(fā)展，加之我國(guó)城市發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中面臨的城市內(nèi)澇、徑流污染水資源短缺等突出問(wèn)題，在我國(guó)，低影響開發(fā)的含義已經(jīng)延伸到從源頭削減、中端傳輸?shù)侥┒苏{(diào)蓄等不同尺度的控制措施[3]。

1.1 低影響開發(fā)設(shè)計(jì)原則

美國(guó)阿肯色大學(xué)社區(qū)設(shè)計(jì)中心編著的《低影響開發(fā)：城區(qū)設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書中指出：建設(shè)一個(gè)高效率的低影響開發(fā)雨水處理系統(tǒng)需遵循冗余、彈性和分散布局的原則[4]。

1.1.1 冗余。在一塊低影響開發(fā)設(shè)計(jì)區(qū)域中，往往需要設(shè)計(jì)多個(gè)分散的低影響開發(fā)處理設(shè)施，這些小型化的LID處理設(shè)施不僅要解決各自區(qū)塊中的雨水徑流，同時(shí)也要通過(guò)原有的市政基礎(chǔ)設(shè)施相互連接，使整個(gè)區(qū)域保持一定的系統(tǒng)冗余度，以應(yīng)對(duì)五十年一遇甚至百年一遇的特大降雨。

1.1.2 彈性。為了使低影響開發(fā)場(chǎng)地區(qū)域更富有生態(tài)效益，一方面可整合場(chǎng)地中的不同服務(wù)水平的低影響開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，提高場(chǎng)地處理徑流的能力;另一方面可通過(guò)擴(kuò)大場(chǎng)地的生態(tài)交錯(cuò)區(qū)域，提高場(chǎng)地中的生物多樣性，以增強(qiáng)場(chǎng)地中生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，從而降低外界環(huán)境對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的干擾，還能節(jié)約場(chǎng)地維護(hù)費(fèi)用。

1.1.3 分散布局。低影響開發(fā)設(shè)施的分散布置能夠發(fā)揮各自的最大價(jià)值，通過(guò)幾個(gè)不同的LID處理設(shè)施的共同作用，可以更好地解決場(chǎng)地中的徑流問(wèn)題。分散布置的處理設(shè)施也能提高場(chǎng)地的生態(tài)交錯(cuò)區(qū)域，提高場(chǎng)地中的環(huán)境承載力。

1.2 低影響開發(fā)場(chǎng)地應(yīng)用

低影響開發(fā)設(shè)計(jì)需要處理好土壤與場(chǎng)地、植物與場(chǎng)地及水與場(chǎng)地之間的關(guān)系。

1.2.1 土壤與場(chǎng)地。在場(chǎng)地施工前，需要了解場(chǎng)地土壤類型、地下水深度及土壤的透水率，對(duì)于易于壓實(shí)區(qū)劃定保護(hù)范圍;在施工中要執(zhí)行禁止碾壓計(jì)劃，盡量避免雨天作業(yè);在竣工后要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行定期維護(hù)，以保證設(shè)施正常運(yùn)行。

1.2.2 植物與場(chǎng)地。低影響開發(fā)設(shè)計(jì)是保護(hù)和優(yōu)化現(xiàn)存的植物，營(yíng)造濕生性植物景觀群落。本土植物能夠更好地適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和提高生物多樣性。

1.2.3 水與場(chǎng)地。在進(jìn)行場(chǎng)地設(shè)計(jì)前，需要了解該地區(qū)的自然水文狀況、上下游連通性、匯水區(qū)域和徑流情況，根據(jù)不同的降水等級(jí)來(lái)設(shè)計(jì)低影響開發(fā)設(shè)施的面積，以滿足其使用要求。

1.3 低影響開發(fā)設(shè)施的比較與選擇

低影響開發(fā)的技術(shù)設(shè)施種類多樣，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)適用范圍?！逗＞d城市建設(shè)指南》對(duì)17種低影響開發(fā)單項(xiàng)設(shè)施進(jìn)行解釋說(shuō)明，并指出其適用性和優(yōu)缺點(diǎn)，其中較常見的有透水鋪裝、綠色屋頂、生物滯留設(shè)施、蓄水池、雨水管等。LID設(shè)施往往具有多種功能，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)主要功能按相應(yīng)的方法計(jì)算設(shè)施規(guī)模，并對(duì)單項(xiàng)設(shè)施及其組合系統(tǒng)的設(shè)施選型和規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化[5]。

2 雨水花園的闡述

2.1 雨水花園的概念

雨水花園的概念源于20世紀(jì)90年代的美國(guó)，是指在天然或人工形成的低勢(shì)地區(qū)，被用于收集建筑屋頂或地面的雨水，是一種生態(tài)可持續(xù)的雨洪控制及雨水利用設(shè)施[6]。雨水花園相關(guān)理論發(fā)展至今已經(jīng)形成多種定義，但總體上來(lái)說(shuō)在園林綠地中以雨水收集和利用為目的，以科學(xué)的處理手段或自然凈化機(jī)制，并能呈現(xiàn)良好景觀效果淺凹式綠地都可以稱作是雨水花園[7]。

2.2 雨水花園的結(jié)構(gòu)

雨水花園由蓄水層、樹皮覆蓋層、換土層、砂濾層、礫石層、溢流口等結(jié)構(gòu)組成[8]。蓄水層上方設(shè)置溢流口，可將超出雨水花園承載量的雨水通過(guò)下接的雨水管渠排放到市政雨水管網(wǎng)中，保持場(chǎng)地的雨水不外溢（見圖1）。

雨水花園各層結(jié)構(gòu)的作用、功能及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)深度詳見表1。

2.3 雨水花園的主要類型

①按施工程序可分為：簡(jiǎn)易型雨水花園和復(fù)雜型的雨水花園。簡(jiǎn)易型雨水花園可設(shè)置在居住小區(qū)住宅旁的綠地或者一些污染較輕的區(qū)域，土壤要有良好的滲透能力，結(jié)合植物造景來(lái)創(chuàng)造良好的休閑空間;復(fù)雜型雨水花園可設(shè)置于城市道路、土壤滲透性差、污染較重的區(qū)域等，對(duì)一些污染較重的區(qū)域雨水收集時(shí)建議設(shè)置初期雨水棄流裝置。②按應(yīng)用場(chǎng)地可分為：居住區(qū)雨水花園、道路雨水花園、公共區(qū)域雨水花園等。公共區(qū)域又涵蓋了城市廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、城市綠地等。③按空間形態(tài)可分為：點(diǎn)狀雨水花園、線狀雨水花園和面狀雨水花園等。

2.4 雨水花園的選址

影響雨水花園選址的因素主要有以下5種情況：①當(dāng)場(chǎng)地中地下水位較高時(shí)雨水不能及時(shí)下滲，從而造成雨水花園長(zhǎng)時(shí)間積水，植物容易爛根以及滋生蚊蟲等問(wèn)題。②雨水花園設(shè)置時(shí)要考慮對(duì)周圍建筑影響，雨水花園一般建造在陽(yáng)面，據(jù)相關(guān)研究可知，雨水花園與建筑基礎(chǔ)的水平距離不應(yīng)低于3m，距含地下空間的建筑不應(yīng)低于9m[11]。③雨水花園場(chǎng)地中的土壤要有良好的滲透能力，一般選擇砂土或砂質(zhì)壤土，如果場(chǎng)地中的土壤達(dá)不到要求，可采取局部換土的方法且場(chǎng)地?fù)Q土面積不宜太大。④雨水花園主要處理建筑屋頂、廣場(chǎng)、道路和一些不透水鋪裝的徑流雨水，因此雨水花園應(yīng)盡量布置在這些設(shè)施的周圍，以便就地消納雨水。⑤雨水花園在選址時(shí)要分析場(chǎng)地周圍的地形，了解場(chǎng)地的匯水區(qū)域，一般建設(shè)在地勢(shì)較低的綠地中;也可通過(guò)地形設(shè)計(jì)和布置導(dǎo)流設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)雨水的匯集。

2.5 雨水花園植物選擇

2.5.1 雨水花園植物選擇原則。雨水花園中的植物選擇需要考慮多種因素，既要考慮植物的使用功能，又要滿足植物的景觀要求，不同植物的組合搭配可以創(chuàng)造出豐富的景觀效果和生態(tài)功能。植物選擇的原則有：①優(yōu)先選用鄉(xiāng)土植物，適當(dāng)引進(jìn)外來(lái)植物;②選用耐旱、耐澇等抗逆性較好的多年生植物;③選用根系發(fā)達(dá)、抗污染能力較強(qiáng)的植物;④選用易于管理、觀賞價(jià)值較高的植物等。

2.5.2 雨水花園植物配置應(yīng)用。根據(jù)雨水花園中植物種植區(qū)域的受淹情況不同，可將雨水花園分為蓄水區(qū)、緩沖區(qū)和邊緣區(qū)[12]。蓄水區(qū)是進(jìn)行雨水收集和處理的區(qū)域，植物選擇既要考慮雨季時(shí)有較強(qiáng)的耐淹、抗污染能力，也要考慮干旱季節(jié)有較強(qiáng)的耐旱能力。緩沖區(qū)主要是降低徑流流速，在植物選擇時(shí)要選用根系較深的植物，同時(shí)植物也要有一定的耐水濕和耐旱能力。邊緣區(qū)蓄水能力差，一般選擇耐旱能力較強(qiáng)的植物，而且要處理好與周邊環(huán)境銜接的問(wèn)題。

3 杭州市雨水花園應(yīng)用初探

3.1 杭州市的自然條件

杭州市屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛。夏季氣候炎熱潮濕，冬季寒冷干燥，全年平均氣溫約16.5℃。杭州市位于長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，年平均降雨量約1454mm，顯著高于全國(guó)年平均降雨量的630mm，杭州市全年降雨量充沛，但降雨量存在季節(jié)分配不均，月平均降雨主要集中在4～10月份，約占全年的73%，其余月份約占全年的23%（見圖2）。根據(jù)2017年的人均水資源占有量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全市人均水資源占有量為1551.2m³，低于全省人均水資源量的1592.1m³，同時(shí)也低于全國(guó)人均水資源量的2074.5m³，屬于缺水性城市。造成這一現(xiàn)象有多方面的原因，但城市硬質(zhì)地面積增加導(dǎo)致雨水不能下滲、城市徑流污染嚴(yán)重、雨水利用效率低等城市水環(huán)境問(wèn)題值得深思。

3.2 杭州市的雨水花園營(yíng)建的要求

針對(duì)杭州市目前存在雨水問(wèn)題，雨水花園在選用中應(yīng)當(dāng)以緩解徑流流量、控制徑流污染，并兼顧改善水資源環(huán)境及營(yíng)造多功能景觀等為目標(biāo)。在一些水質(zhì)污染較輕的建筑和小區(qū)的屋面雨水、道路雨水、單戶住宅的雨水徑流處理中，可選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雨水花園，以解決場(chǎng)地范圍內(nèi)的雨水徑流為主。在一些污染較重的工廠區(qū)、城市主干道、商業(yè)廣場(chǎng)等周圍的公共綠地，可選用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的雨水花園來(lái)凈化徑流水質(zhì)、減輕徑流污染。

杭州市土壤類型以黏土為主，滲透性較差，為了使雨水花園能正常使用，應(yīng)當(dāng)在土壤滲透性較差的地方進(jìn)行土壤改良，可在土壤中摻人煤渣、碎陶粒等，增加滲透性。雨水花園的最大服務(wù)匯水面積5hm²，一般0.5～2hm²，雨水花園的有效面積可按匯水區(qū)域的不透水面積的5%～10%估算。

3.3 杭州市雨水花園的植物選擇

在雨水花園的植物選擇上，根據(jù)上述植物選擇原則，結(jié)合杭州市常用植物種類，列舉一些杭州市雨水花園植物選擇種類。蓄水區(qū)可選擇水杉、池杉、蒲葦、蘆葦、黃菖蒲、再力花等;緩沖區(qū)可選擇楓楊、垂柳、美人蕉、梭魚草、香蒲、千屈菜、鳶尾等;邊緣區(qū)可選用夾竹桃、烏柏、花葉蘆竹、八仙花、大吳風(fēng)草、紅花酢漿草、沿階草等。

4 結(jié)語(yǔ)

雨水花園作為海綿城市建設(shè)的主要工程措施之一，有著較為重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)國(guó)土面積大，不同地區(qū)氣候特征又有顯著差異，雨水花園類型和植物選擇也要因地制宜。因此，針對(duì)不同地區(qū)雨水花園建設(shè)形式是目前研究的方向之一，通過(guò)對(duì)杭州市自然地理?xiàng)l件進(jìn)行分析，針對(duì)杭州市降雨特點(diǎn)提出杭州市雨水花園建設(shè)要求及植物選擇的種類，然而城市雨洪管理是一個(gè)大的系統(tǒng)性工程，需要多方共同努力建設(shè)，并且要在不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題過(guò)程中來(lái)找到合理的解決途徑。（收稿：2019-08-19）

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作者簡(jiǎn)介：錢程（1994-），男，在讀碩士;張萬(wàn)榮（1962-），男，碩士生導(dǎo)師，教授級(jí)高級(jí)工程師。