城市校園綠地雨水花園設(shè)計方法探析

軒緊緊

摘要：指出了雨水花園是一種生態(tài)美觀的可持續(xù)雨洪利用和管理設(shè)施，具有高效能、低成本、建造簡單以及養(yǎng)護(hù)方便等特點(diǎn)。對校園雨水花園的相關(guān)理論和研究概況進(jìn)行了闡述，并詳細(xì)介紹了校園雨水花園的功能與類型，提出了校園雨水花園的設(shè)計方法、建造步驟和后期維護(hù)的方法和措施，期望對城市校園雨水花園的建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：校園;雨水花園;生態(tài);雨洪管理

中圖分類號：TU986

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）13-0054-03

1 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，使得城市中原本的自然肌理被生硬呆板的鋼筋混凝土所取代。很多城市用水主要依賴地下水資源，由于大面積的不透水硬質(zhì)鋪地，大量雨水無法下滲補(bǔ)給地下水，導(dǎo)致城市地下水位急劇下降，并形成愈來愈多的雨水循環(huán)和地表逕流問題;雨水夾雜著污染物不經(jīng)過凈化直接排入城市下水管道，造成我國河湖水系的大面積污染，同時使城市的生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞[1]。校園是城市景觀中的重要組成部分，與人們的生活息息相關(guān)，具有用水途徑多、人口密集、用水量大、綠化面積大、環(huán)境效益好以及特定的使用人群等特點(diǎn)。近年來，我國校園飽受水資源短缺和雨洪內(nèi)澇的困擾，雨水作為可回收利用的自然資源，應(yīng)當(dāng)引起人們的深刻重視，在校園里建造雨水花園技術(shù)工程，實(shí)現(xiàn)校園對雨水資源的凈化與充分利用。

2 雨水花園的概念與實(shí)踐

雨水花園是指自然形成或經(jīng)過人工挖掘的種有植物的專類工程設(shè)施，通過自然土壤或更換人工土壤以及植物栽植，實(shí)現(xiàn)凈化雨水、增加地下水補(bǔ)給和減少徑流量的功能，是一種生態(tài)且可持續(xù)的雨水利用和雨洪管理措施。

在20世紀(jì)90年代，真正意義上的雨水花園才正式產(chǎn)生。美國早期的雨水花園為喬治王子郡（Prince Georges County）住宅社區(qū)里的雨洪管理措施，如今美國的很多城市都分布有雨洪管理的景觀工程，并制定了相應(yīng)的法規(guī)對雨洪利用和管理予以支持。德國的雨水花園技術(shù)位于世界前列，將雨洪管理措施和景觀設(shè)計相結(jié)合;德國人將雨水花園技術(shù)廣泛應(yīng)用在大學(xué)校園中，常見的技術(shù)措施包括水景、屋頂綠化和中水回用等。澳大利亞由于獨(dú)特的地理氣候條件，提倡建設(shè)水敏感城市，將雨洪管理措施與城市規(guī)劃、景觀設(shè)計相結(jié)合，通過景觀設(shè)計與自然生態(tài)相結(jié)合的措施促進(jìn)雨水下滲。

我國的城市雨水利用工程起步于20世紀(jì)80年代，并在90年代有了新的發(fā)展。2015年，在全國16個城市建設(shè)了海綿城市試點(diǎn)工程，雨水花園是其重要技術(shù)措施之一。2017 年，國家住建部提出了自然生態(tài)修復(fù)的工作指導(dǎo)報告，特別強(qiáng)調(diào)對城市水體的治理和修復(fù)要加以重視。

當(dāng)前，我國已建成的涵蓋雨水花園技術(shù)的項(xiàng)目工程主要以大型工程為主，雖然采用了國內(nèi)外先進(jìn)的雨水花園技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)收集雨水、凈化雨水以及消減雨洪的功能，但是由于其特立性和代表性較強(qiáng)，并不適合進(jìn)行大范圍的推廣;而對于面積相對較小，如城市公園、校園、居住區(qū)、商業(yè)街、建筑、道路、廣場等更加普遍的城市環(huán)境，更加迫切需要雨水花園技術(shù)的引入，但目前我國關(guān)于這方面研究的深度和廣度都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

3 校園雨水花園的功能

校園雨水花園不僅可以充分地收集利用雨水，改善校園的雨水資源利用問題，還有其他多方面的功能。

（1）通過滲透凈化、綠地植物吸收、土壤過濾、微生物作用、植物代謝產(chǎn)物作用去除雨水中的污染物，并能夠有效去除雨水徑流中的有機(jī)污染物、重金屬離子、油類物質(zhì)、病原體以及懸浮固體顆粒等。

（2）地表植被能夠抑止揚(yáng)塵、吸附塵埃、吸收分解空氣中的有害氣體、保持空氣碳氧平衡等方面也有重要作用。

（3）雨水花園里的植被可以吸納校園噪音，降低噪音對學(xué)校居住生活的干擾。

（4）綠地植被可以增加校園綠地面積，吸收和反射太陽輻射，消減校園中的熱島效應(yīng)，營造舒適的小氣候。

（5）雨水花園為校園中的鳥類、昆蟲等動物提供適宜的棲息空間，對校園當(dāng)中物種多樣性的形成以及微型生態(tài)環(huán)境的營造等發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。

（6）與其他人造景觀相比，雨水花園更能體現(xiàn)自然、生態(tài)之美，給人新的視覺感受和景觀感知。

4 雨水花園的設(shè)計方法

國外常用的雨水花園設(shè)計方法主要包括以下3種：匯水面積比例估算法、蓄水層有效容積法、基于達(dá)西定律的滲濾法。這3種設(shè)計方法各有優(yōu)勢和缺陷，結(jié)合國內(nèi)外雨水花園的相關(guān)研究資料，分析如表1。

由于以上3種雨水花園的設(shè)計方法都存在著不足，我國學(xué)者經(jīng)過仔細(xì)研究，在結(jié)合國內(nèi)雨水管理實(shí)際情況的基礎(chǔ)之上，建議采用完全水量平衡法。完全水量平衡法的優(yōu)勢是可以設(shè)定區(qū)域雨水量來進(jìn)行雨水花園設(shè)計，并能夠計算出蓄水量、雨水下滲量、徑流雨水量、空隙儲水量以及雨水花園面積等重要數(shù)據(jù)，并且適用范圍更加廣泛。

完全水量平衡法在雨水花園設(shè)計中，應(yīng)用比較廣泛，其功能不僅滿足收集凈化初級雨水的功能，并可以消減徑流高峰期的雨水量，最終實(shí)現(xiàn)雨水的充分收集和利用，沒有溢流外排的現(xiàn)象。在使用蓄水池里凈化過的雨水時，也可以采用這種方法進(jìn)行計算。另雨水花園主要是緩解雨水徑流頻繁的區(qū)域，而非偶然發(fā)生的降雨事件，所以通常會根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)（降雨情況等），為雨水花園設(shè)定合理的雨水消減目標(biāo)。

5 校園雨水花園的建造與維護(hù)

雨水花園的建造主要包括場地選擇、設(shè)計定位、土壤要求、面積的確定、結(jié)構(gòu)及深度的確定、平面布局、植物的選擇及配置、建造材料等方面。

5.1 校園雨水花園的建造步驟

5.1.1 校園雨水花園場地選擇

在校園里進(jìn)行雨水花園建造場地選擇時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮場地的周邊環(huán)境現(xiàn)狀和區(qū)域優(yōu)勢，在選擇過程中，需要注意的內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)。

（1）雨水花園應(yīng)該設(shè)置在校園雨水徑流流經(jīng)的區(qū)域，才能使其功能得到充分發(fā)揮。

（2）當(dāng)雨水花園位于教學(xué)樓、宿舍樓等建筑物附近時，場地選址應(yīng)該與建筑物保持至少3 m的距離，避免雨水滲透侵蝕校園建筑物的基礎(chǔ)，造成校園安全隱患。

（3）選擇校園內(nèi)日照充足的區(qū)域，使雨水花園享受充足的光照，便于進(jìn)行光合作用。

（4）不能選擇經(jīng)常積水的低洼區(qū)域，積水會使植物生長不良，更容易滋生蚊蟲;選擇校園內(nèi)地勢平坦的區(qū)域，便于雨水花園建造和后期維護(hù)。

（5）不能選擇校園內(nèi)地下水位過高的區(qū)域，更不能臨近校園內(nèi)的水井周邊或靠近供水系統(tǒng)。

（6）把握好雨水花園與周邊環(huán)境的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)雨洪管理以及藝術(shù)美感的景觀功能。

5.1.2 校園雨水花園設(shè)計定位

在確定校園內(nèi)雨水花園選址以后，根據(jù)區(qū)域周邊水質(zhì)、雨水徑流量的功能需求，首先對雨水花園的設(shè)計類型進(jìn)行定位。按滲透速率進(jìn)行分類。

（1）直接滲透型雨水花園。直接滲透型雨水花園 通常用于指所有流入的雨水徑流直接通過土壤滲透至地下。這種類型的雨水花園對土壤滲透能力要求較高，通常要求土壤滲透率需大于30 mm/h，花園內(nèi)的徑流積水一般在60 min以內(nèi)迅速滲透到底層的土壤里。直接滲透型雨水花園可以為雨水徑流量較大的區(qū)域解決排水問題[3]。

（2）攜蓄水池型雨水花園。攜蓄水池型的雨水花園通常是指在花園底部裝有蓄水池，可以將雨水收集凈化、用作城市生產(chǎn)生活用水的雨水花園。該類型雨水花園的雨水滲透率約為15 mm/h，具有相對高效的滲透、可將雨水收集利用等特點(diǎn)，地表的徑流雨水能夠快速下滲到土壤底部，并被收集在底部蓄水池里。這種類型的雨水花園為城市雨水溢流提供了更多的選擇性。

（3）局部浸潤型雨水花園。局部侵潤型的雨水花園滲透率通常大于1.0 mm/h，少于15 mm/h。雨水徑流通常比較慢的滲透到土壤底部，無法完成滲透的雨水徑流會利用附近其它的溢流管排出。局部侵潤型雨水花園一般建造在與其滲透速率相匹配的區(qū)域[4]。

（4）攜凈水設(shè)施的局部浸潤型雨水花園。攜凈水設(shè)施的局部浸潤型雨水花園通常其土壤的滲透速率低于1.0 mm/h。為了改善當(dāng)前滲透率過低的問題，設(shè)置引流口，將雨水引入簡易的凈化池，起到凈化雨水的功能。這種類型雨水花園的特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)部分雨水滲透和水質(zhì)凈化。

5.1.3 校園雨水花園土質(zhì)要求

在進(jìn)行雨水花園設(shè)計建造前，應(yīng)對建造場地的土壤成份進(jìn)行檢測，掌握區(qū)域內(nèi)土壤的滲透效果，更是確定建造何種雨水花園類型的重要標(biāo)準(zhǔn)。砂土的吸水能力最強(qiáng)，最小吸水率為210 mm/h;砂質(zhì)壤土的吸水能力次之，最小吸水率為25 mm/h;壤土的最小吸水率為15 mm/h，而粘土的最小吸水率僅為1 mm/h。

當(dāng)雨水花園的主要功能只是控制徑流時，只要土壤的滲透能力達(dá)到要求即可。通常采用一種簡易的測試方法對區(qū)域內(nèi)土壤的滲透能力進(jìn)行評估，在建造場地挖一個150 mm的坑，并在坑里注滿水，若注入的水能在24 h內(nèi)完全滲透到地下，即可作為雨水花園的建造土壤。如果土壤無法達(dá)到滲透要求，可以通過置換合適的土壤來解決。收集型雨水花園對土壤的土質(zhì)要求比較高，通常要求滲水能力強(qiáng)的壤質(zhì)砂土[4]。

5.1.4 校園雨水花園面積

雨水花園的面積與其滲透能力、土壤類型以及處理的雨水徑流量有關(guān)。雨水花園的面積隨著匯流面積的增加而不斷增大，當(dāng)土壤成分以粘土為主時，滲透性比較慢，通常雨水花園的面積占整個排水區(qū)域面積的60%;當(dāng)土壤成分以砂土為主時，滲透性比較強(qiáng)，通常雨水花園的面積占整個排水區(qū)域面積的20%[5]。一般情況下，校園中不同區(qū)域雨水花園的大小也是不同的，合理面積的雨水花園才能充分發(fā)揮雨洪管理的功能。結(jié)合經(jīng)費(fèi)和校園雨水花園建設(shè)的特點(diǎn)，校園雨水花園的面積范圍為9～27 m2。雨水花園的面積通常不超過27 m2，并將面積較大的雨水花園劃分成多個，分散并且面積小的雨水花園比大尺度雨水花園效果好。

5.1.5 校園雨水花園周邊環(huán)境設(shè)計

周邊環(huán)境是校園雨水花園與其他區(qū)域的過渡空間，因而合理的周邊環(huán)境設(shè)計是雨水花園景觀設(shè)計中的關(guān)鍵因素[6]。通常對校園雨水花園的周邊環(huán)境進(jìn)行生態(tài)設(shè)計，采用土壤沙礫代替普通的人工堆砌，建立生態(tài)自然的過渡區(qū)域，使雨水花園區(qū)域與周邊呈現(xiàn)生態(tài)的交接，增強(qiáng)校園雨水花園的自然調(diào)節(jié)能力，又能為部分小型的兩棲類爬行類動物提供一定的生存空間。這種周邊環(huán)境處理方法不僅充分利用了校園雨水花園的過濾和滲透功能，帶來了良好的生態(tài)價值，并且在校園景觀設(shè)計的美學(xué)表達(dá)上，營造出一種自然、和諧、豐富而又充滿生機(jī)的過渡景觀。

5.1.6 校園雨水花園植物配置

校園雨水花園中的植物不僅可以美化校園環(huán)境，并可以控制雨水花園內(nèi)的地表徑流速度。植被可以改善土壤的雨水滲透能力和抗侵蝕能力，保持水土。進(jìn)行植物配置時，要綜合考慮植物的色彩、質(zhì)感、姿態(tài)、花期以及植株大小等特點(diǎn)，形成具有季向特點(diǎn)、自然生態(tài)的雨水花園景觀。也可以與石材和景觀小品相互搭配營造趣味性的景觀效果。為了滿足校園雨水花園的基本功能需求，植物選擇應(yīng)遵循以下幾個原則。

（1）以本土植物為主，適當(dāng)搭配外來植被。

（2）選擇多年生、耐干旱、短暫耐水濕的植物。

（3）避免選擇有毒的、不安全的、入侵類的植物。

（4）選擇根系發(fā)達(dá)且抗污染的植物類型。

（5）選擇香花性植物，吸引蝴蝶、蜜蜂等生物，增加校雨水花園的趣味性。

（6）選擇具有一定觀賞性、經(jīng)濟(jì)性的植物。

5.2 校園雨水花園的后期維護(hù)

校園雨水花園的后期維護(hù)相對比較簡單，也可以保持自然野趣的景觀效果。通常采取以下措施。

（1）在距離校園水井和地下水比較近的區(qū)域，要定期檢驗(yàn)地下水水質(zhì)，防止污染。

（2）定期清理校園雨水花園表面的沉積物，保持其對雨水的滲透能力。

（3）及時檢查暴雨過后校園雨水花園結(jié)構(gòu)層和植被的受損情況，做好及時維修和更換。

（4）根據(jù)校園雨水花園植物缺水情況，定期對植被進(jìn)行灌溉。

（5）定期檢查植物生長狀況，做好病蟲害防治和雜草清除。

6 結(jié)語

在國家積極倡導(dǎo)建造海綿城市的政策背景下，雨洪管理技術(shù)在我國得到了一定的發(fā)展和普及。 目前我國城市校園雨水花園的發(fā)展正處于初級階段，在校園水資源浪費(fèi)污染嚴(yán)重的情況下，在校園建造雨水花園是實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)水資源利用和解決內(nèi)澇問題的有效途徑。雨水花園作為雨洪管理的有效技術(shù)措施，具有高效能、低成本、建造簡單以及養(yǎng)護(hù)方便等特點(diǎn)，在我國城市校園內(nèi)實(shí)施具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒙小英，劉礫莎，鄒裕波.基于生態(tài)認(rèn)知的校園雨水花園設(shè)計[J].風(fēng)景園林，2018，25（7）：95～100.

[2]向璐璐，李俊奇，鄺 諾，等.雨水花園設(shè)計方法探析[J].給水排水，2008（6）：47～51.

[3]Cai H. Decoding Sponge City in Shenzhen： Resilience Program or Growth Policy[D]. Massachusetts： Massachusetts Institute of Technology， 2017.

[4]李 強(qiáng).以怡馨花園綠地雨水收集再利用工程的研究論城市節(jié)約型園林綠地建設(shè)[J].中國園林，2008（9）：83～ 88.

[5]車 伍，周曉兵.城市風(fēng)景園林設(shè)計中的新型雨洪控制利用[J].中國園林，2008，24（11）：52～56.

Analysis on Design Methods of Rain Water Gardens in

Urban Campus Green Space

Xuan Jinjin

（School of Art and Design， Jiangxi Institute of Fashion Technology， Nanchang，

Jiangxi 330201， China）

Abstract： The rainwater garden is a kind of ecological and beautiful sustainable rainwater utilization and management facility with high efficiency， low cost， simple construction and convenient maintenance. This paper first explains the relevant theory and research overview of campus rainwater gardens， and introduces the functions and types of campus rainwater gardens in detail. Then， it conducts a detailed study on design methods， construction steps and subsequent maintenance of campus rainwater gardens. The construction of rainwater gardens on urban campuses can be used as a reference.

Key words： campuses; rain gardens; ecology; rain flood management