“雨水花園”在福州老舊小區(qū)改造中的應(yīng)用研究

曾文平 葛紹楚 黃偉鵬 陳杰坤

(福州外語外貿(mào)學(xué)院 福建福州 350202)

0 引言

隨著我國城市化進程的推進，老舊小區(qū)的改造迫在眉睫。由于氣候變化以及環(huán)境承載能力的弱化，城市內(nèi)澇和生活、生產(chǎn)缺水矛盾逐漸加劇，城市儲水能力大大下降，“雨來即澇，澇后必旱”在我國許多城市時有發(fā)生。

目前，國外一些發(fā)達國家已有許多“雨水花園”應(yīng)用的成功案例，但其中多是新建公園以及廣場路面等應(yīng)用。我國海綿城市的修建起步較晚，須參考國外低影響建設(shè)發(fā)展理論和經(jīng)驗，并結(jié)合試點城市分析現(xiàn)存問題，探討“雨水花園”在老舊小區(qū)海綿化改造中的運用。

1 雨水花園概述及其研究實踐

1.1 雨水花園概述

雨花水園是一個生態(tài)持續(xù)的雨水控制和使用設(shè)施，利用天然或人工挖掘而成的下沉式綠色空間，聚集和吸收房頂或地面的雨水，然后通過植被、沙子和土壤的逐層過濾凈化，將雨水用作景觀用水、清潔用水和城市其他用水，達到保護地下水目的。

雨水花園最初是相對簡單的低影響發(fā)展系統(tǒng)下的雨水管理設(shè)施，也被設(shè)計為海綿城市建造中的低影響開發(fā)設(shè)施和運用程序，即一個景觀基礎(chǔ)設(shè)施，由如綠色屋頂、雨池、高花壇和淺溝等等。組成景觀系統(tǒng)，包括景觀設(shè)施和雨水景觀花園[1]。

1.2 研究實踐概況

一些發(fā)達國家從20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始注重雨水資源的收集和利用，取得了一定的實踐研究成果。德國的雨水花園技術(shù)發(fā)展最早也最為先進，后來美國的雨洪管理設(shè)施迅速發(fā)展，同時制定了一系列相關(guān)法規(guī)；日本和澳大利亞由于水資源缺乏，將雨水利用技術(shù)廣泛運用。目前，國外對雨水花園的研究，主要基于雨水花園的性能研究和雨水花園的應(yīng)用與建設(shè)。在雨水花園性能研究中，主要包括雨水花園徑流管理和污染物滯留技術(shù)的效果，以及雨水花園的水文與透水性研究。

2013年，中共中央城鎮(zhèn)化工作會議指出，加強海綿城市建設(shè)，加快老舊住宅小區(qū)、棚戶區(qū)等改造，有序推進城市綠色發(fā)展。我國目前的雨水花園研究分為3方面：①雨水花園的空間設(shè)計方法、建設(shè)選址、空間布局、結(jié)構(gòu)層面、植物選址與配置和管理與維護；②雨水花園性能試驗研究、水文效果、去污性、結(jié)構(gòu)填料、土壤滲透性及其模型構(gòu)造；③應(yīng)用實踐及其他研究概述、道路綠地、生態(tài)技術(shù)、低影響開發(fā)、景觀設(shè)計以及雨水利用[2]。

2 國內(nèi)外實踐案例分析

2.1 國外雨水花園技術(shù)研究

2.1.1波特蘭的雨洪管理

波特蘭市市區(qū)，主要以低污染的電車為交通工具，搭配濃密的植被覆蓋，像一層天然的屏障，很好地起到了防污減塵作用，既保證了城市雨水質(zhì)量的潔凈，也滿足了植物生長所需的養(yǎng)分。在公園、街道、廣場大規(guī)模鋪設(shè)雨洪管理基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)造適宜的降水條件，加上豐富的降雨量，保證了城市雨洪管理設(shè)施的高利用率。

波特蘭環(huán)境局為了有效地控制地表徑流和屋面徑流，采用綠色街道、建筑落水管阻隔、生態(tài)屋頂、雨洪公園廣場等布置措施。值得一提的是，其生態(tài)屋頂(圖1)是從源頭上消減屋面徑流量,多與種植池搭配應(yīng)用，形式豐富多樣，對于城市雨水的調(diào)控起到很好的效果[3]。另一個則是建筑落水管阻隔，它不同于普通落水管簡單的阻隔，而是充分利用分布于建筑四周的人工綠地營造種植池，用以承接屋面徑流，切斷屋面與雨水的連接。

圖1 波特蘭生態(tài)屋頂

2.1.2柏林波茨坦廣場的成熟系統(tǒng)

波茨坦處于德國中部，受溫和的大陸性氣候影響，在波茨坦廣場批判性重建中，根據(jù)特殊的氣候，因地制宜地巧妙設(shè)計了“綠頂”，使人們置身于景觀之中，并呼吸到新鮮空氣，既滿足了城市對雨水的收集和處理雨水滲透，又可以創(chuàng)造一個綠色的屋頂，減少雨水和凈化雨水。

圖2 波茨坦廣場明溝

此外，如圖2所示，在德國眾多城市，人們經(jīng)常能看到一些水沿著街道兩旁的明溝，從高處流向低處。城市里面建設(shè)明溝，難度小、成本低、效果好，不僅收集了雨水，也沖洗了街道，給城市留下了干凈與整潔。收集的雨水在進入蓄水池后沉積靜置一段時間后，既可以拿來洗車，也可以用來澆灌。對于“綠頂”消化不了的雨水，波茨坦廣場有一套專門的儲水循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)有水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)和雨水處理系統(tǒng)，監(jiān)測分析雨季時城市周邊河流降水量，為儲水系統(tǒng)增加應(yīng)急能力，防止雨水成澇。同時，經(jīng)過生態(tài)儲水循環(huán)系統(tǒng)，布置了流動的水源和許多吸附藻類，使?jié)崴畬永锏乃兊们鍧崳瑢⑺|(zhì)凈化達標(biāo)。

2.2 國內(nèi)雨水花園技術(shù)研究

我國近些年來海綿城市的試驗點越來越多，以更好地實現(xiàn)海綿城市化，適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害通過雨水花園技術(shù)將雨水收集起來，為景觀、植被養(yǎng)護等做出貢獻。

2.2.1福州市濂水路的雨水花園

福州老舊小區(qū)大多受限于當(dāng)時技術(shù)條件，無論是建筑物本身，還是配套設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)都比較低，現(xiàn)今普遍存在屋頂防滲漏功能退化，雖有排水系統(tǒng)，卻依然是傳統(tǒng)的雨污合流，容易造成水管堵塞，導(dǎo)致排水不暢、污水外溢等問題。

福州佳馨苑小區(qū)在未實施雨水花園計劃時，一旦遇到降雨量大一點的時節(jié)，排水系統(tǒng)的缺陷和地表滲透力的不足，時常造成大面積積水，人們出行等日常工作生活時常受阻。該小區(qū)通過改造排水系統(tǒng)，將雨污分流，通過落水管將雨水匯集至小區(qū)雨水井；同時，建設(shè)雨水花園綠地，如高位花壇，大大減少了降水集中時的積水。雨水花園設(shè)計，不但使該地區(qū)的抗災(zāi)能力得到很大提高，而且也使得水資源能夠更好地運用到所需的方方面面，如圖3所示。

圖3 改造后的小區(qū)花園

2.2.2福州市鶴林和三江口海綿試點片區(qū)

福州市鶴林和三江口海綿試點片區(qū)于2019年年底建成，如圖4所示。該項目對辦公樓、廠區(qū)以及生活區(qū)進行分區(qū)，利用透水地面、雨水花園、下凹綠地、高位花壇等方法，消化高降雨量帶來的雨水洪流，同時通過高樓水管體系的儲水運輸功能，將下雨時收集雨水用作灌溉用水，節(jié)約水資源、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和資源循環(huán)利用效果。雨水被雨水花園吸收，形成美麗的水景觀，即便吸收不完，多余的雨水也會通過土壤凈化、過濾和降解，然后滲透到地下水層，涵養(yǎng)被人們過度開采的地下水源[5]。收集到的水資源匯集到特設(shè)的儲水模塊，即使遇到多天不下雨的三伏天，人們也能利用早已儲備好的水灌溉綠被，或者用作生活用水，緩解一時之急。

圖4 三江口會展中島區(qū)域設(shè)有溢流井

3 福州老舊小區(qū)海綿化改造建議

誠然，福州的很多小區(qū)建設(shè)為福州的海綿城市建設(shè)作出貢獻，但仍有相當(dāng)部分舊小區(qū)亟待海綿化改造。

3.1 老舊小區(qū)主要問題

福州現(xiàn)存的老舊小區(qū)排水系統(tǒng)，存在老舊、設(shè)計落后、建材選用不當(dāng)以及土壤的老化板結(jié)等諸多問題，且福州地處東南沿海，降雨量較多，更容易形成積水內(nèi)澇等問題[6]。

而且，大多老舊住宅小區(qū)配套的公共綠地、居民活動場地、停車場等配置低，甚至缺失。對其進行排水改造時，用于施工的作業(yè)面有限，部分機械設(shè)備無法進場；地下管線復(fù)雜混亂、標(biāo)識不清，且各種管線老化嚴(yán)重，施工過程容易出現(xiàn)挖斷供水、供電、燃氣、通訊等管線的情況。

3.2 雨水花園改造措施

雨水花園應(yīng)用最普遍的技術(shù)是植被與土壤配合的利用。典型的雨水花園按從上到下的順序可分為以下6個部分：

(1)蓄水層是用來暫時儲存雨水的結(jié)構(gòu)，一般由植被組成，需要具有一定的抗?jié)?、抗污染能力?/p>

(2)覆蓋層一般用樹皮或者闊葉落葉進行覆蓋，能夠良好地保持土壤濕度。

(3)種植土層是植物根部的成長位置，能夠?qū)ο侣渲链说乃M行吸收與凈化。

(4)在人工填料層中添加一些有利于滲水的人工材料，可再次增強滲透與凈化效果。

(5)在砂層中填一層滲透性較好的沙，防止堵塞孔管。

(6)將穿孔管埋入位于礫石層底層，并與地下排水系統(tǒng)相連通，形成整體系統(tǒng)[2]，如圖5所示。

如產(chǎn)品要求制備高品位鎳鐵，則要求鐵的還原度較低，約50%～60%，造成渣中含F(xiàn)eO較高，約30%，渣系主要為FeO-SiO2鐵橄欖石渣，該渣型熔點低，無法實現(xiàn)鎳鐵的熔池熔煉。因此為提高渣的熔點，配料添加白云石或菱鎂礦將渣系轉(zhuǎn)化為FeO-MgO-SiO2三元系，提高渣的熔點>1 500 ℃，以實現(xiàn)鎳鐵的選擇性還原，有利于得到高品位的鎳鐵。典型的渣型為：FeO 20%～30%，MgO 20%～30%，SiO2 約40%。

圖5 雨水花園剖面圖

對于用于雨水花園的植株以及其他選材，最好需要具備以下特點：優(yōu)先選擇本土植物、且選擇根系發(fā)達、凈化能力強以及芳香花朵類植物。覆蓋層的材料建議選用傳統(tǒng)的樹皮、樹葉，或選用一些新型材料。人工填料層材料選用滲水性好的材料，如泥炭、砂質(zhì)土等。

3.2.2排水系統(tǒng)優(yōu)化

配合老舊小區(qū)排水系統(tǒng)的改造，將雨水污水分開排放，避免水資源污染浪費。改造時，考慮將原有的老式排水管道改為新排水系統(tǒng)的污水管道，根據(jù)實際情況考慮鋪設(shè)方案，并與市政排水系統(tǒng)良好對接。如若空間不足，考慮將舊綠化帶進行翻新改造。此外，在原先無綠化且位置不適合改造的易積水地帶，適當(dāng)鋪設(shè)導(dǎo)流設(shè)施，如房頂、停車位等。如果空間足夠，則將雨水花園與公共設(shè)施結(jié)合[7]。

3.2.3雙技術(shù)結(jié)合運用

雙技術(shù)即指雨水花園生態(tài)系統(tǒng)和LID建設(shè)材料設(shè)備的綜合作用。其措施如下：

(1)加大綠植種植程度，減少地表沙土流失，設(shè)置人工濕地、高位花壇等；

(2)屋面雨水要進行斷接；

(3)道路上透水鋪裝裝配良好，并設(shè)立生態(tài)化泊車場；

(4)建設(shè)蓄水模塊；

(5)集中滲透裝置；

(6)廣場、庭院透水利落，設(shè)立雨水罐等。

總之，老城區(qū)要結(jié)合棚戶區(qū)和城鄉(xiāng)危房改造、老舊小區(qū)有機更新等，以解決城市內(nèi)澇、雨水收集利用，以黑臭水體治理為突破口，使城市面貌煥然一新。

4 結(jié)語

老舊小區(qū)是城市重要組成部分，海綿化改造可以改善其配套基礎(chǔ)設(shè)施和園林綠化狀況，提高居民生活質(zhì)量，增加城市海綿體，一定程度上減輕了城市水體污染。老舊小區(qū)面臨的情況不同，每個小區(qū)都有自己的特點，在海綿城市改造進程中，需全面考慮自身現(xiàn)狀，因地制宜，慎重選擇，采取最適宜的措施來實現(xiàn)“讓城市生活更美好”目標(biāo)。