城市商業(yè)廣場雨洪管理應(yīng)用策略研究

李慧，戴林珈，董建文

(1. 福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350300；2. 福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建 福州 350007 )

近些年，兼具購物、休閑、游憩、交通等多種功能為一體的城市商業(yè)廣場如雨后春筍般拔地而起，以萬達(dá)廣場為例，目前在全國范圍內(nèi)已建369座，涉及31個省市。城市商業(yè)廣場儼然成為了城市社會交往與商貿(mào)活動的中心，成為城市對外展示的窗口，它的規(guī)劃與建設(shè)受到各地政府的高度重視。與此同時，作為城市的建設(shè)者與使用者，我們也應(yīng)該看到，在城市商業(yè)廣場的建設(shè)與發(fā)展過程中，存在的諸如雨洪管理缺失等方面的問題，而雨洪問題是我們國家乃至全球所共同面臨的、迫切解決的一大難題。習(xí)近平總書記在2013年中央城鎮(zhèn)化工作會議的講話中強(qiáng)調(diào)，要建設(shè)自然存積、滲透、凈化的海綿城市，就要提升城市的排水系統(tǒng)，優(yōu)先考慮雨水的資源化利用，借助自然的力量排水[1]。2014年10月，住建部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》(以下簡稱《指南》)，為開展海綿城市建設(shè)提供了理論指導(dǎo)[2]。當(dāng)前，國內(nèi)外在雨洪管理的應(yīng)用設(shè)施方面使用較為廣泛的是BMPs措施。筆者希望以城市商業(yè)廣場作為研究雨洪問題的載體，努力探索在某一小范圍的領(lǐng)域內(nèi)如何實(shí)現(xiàn)場地“海綿”的功能，以期達(dá)到改善城市生態(tài)環(huán)境的目的，改變目前片面追求視覺景觀的設(shè)計現(xiàn)狀，拓展商業(yè)廣場建設(shè)途徑，使它發(fā)揮更大生態(tài)價值和社會效益。

1 城市商業(yè)廣場雨洪管理的應(yīng)用目標(biāo)

1.1 徑流總量及尖峰徑流速率控制

《指南》中提到：理想狀態(tài)下，徑流總量的控制目標(biāo)是場地開發(fā)前后徑流量無明顯變化，參照發(fā)達(dá)國家在雨洪管理方面的經(jīng)驗(yàn)，將年徑流總量控制率定為80%～85%[3]。土地的開發(fā)過程中不能引起場地暴雨排放的徑流總量和尖峰流量的增加[4]。城市商業(yè)廣場設(shè)計要合理控制雨水徑流總量及削減峰值，以補(bǔ)償這一自然循環(huán)方式，為雨水在地表進(jìn)行滲透提供更長的時間。

1.2 徑流污染控制

城市商業(yè)廣場雨洪管理要及時有效的控制雨水徑流污染，通過最優(yōu)化設(shè)計，充分發(fā)揮廣場中土壤、植被、水體的凈化功能，通過過濾、沉淀、隔離雨水污染物質(zhì)，在雨水徑流產(chǎn)生的源頭進(jìn)行阻隔，確保城市商業(yè)廣場外排水的質(zhì)量。

1.3 雨水資源化利用

在制定雨洪管理方案時應(yīng)充分考慮到雨水的利用，通過雨水直接滲透補(bǔ)給地下水和水體補(bǔ)充水源兩種方式提高雨水資源的利用率。

1.4 提升城市商業(yè)廣場的綜合效益

需要明確的是，城市商業(yè)廣場的設(shè)計并不是以雨洪管理為核心導(dǎo)向，其只是作為設(shè)計過程中需要考慮的因素。畢竟城市商業(yè)廣場本身承載著購物休閑、游憩娛樂、集會活動、美化環(huán)境等功能，因此在操作階段，我們不能忽視設(shè)計的整體性，需要確保徑流控制的相關(guān)技術(shù)設(shè)施與商業(yè)廣場的使用達(dá)成一致，不能因?yàn)檫^度的強(qiáng)調(diào)技術(shù)而忽略其與整體的協(xié)調(diào)性。

2 城市商業(yè)廣場雨洪管理的應(yīng)用設(shè)施

2.1 綠色屋頂

綠色屋頂(Green Roofs)也被稱為生態(tài)屋頂，它適用于平屋頂建筑和坡度不大于15°的坡屋頂建筑，是通過物理、生物、化學(xué)處理過程過濾、吸收、滯留雨水，以改善水質(zhì)和減少徑流量的BMPs設(shè)施之一[5]。綠色屋頂不僅可以有效地削減屋頂雨水徑流，還是控制城市屋頂徑流污染的最經(jīng)濟(jì)有效的方式[6]，同時，對屋面徑流水質(zhì)也有一定的改善作用。綠色屋頂自上而下一般由植被層、基質(zhì)層、過濾層、排水層、保護(hù)層、防水層、建筑屋頂結(jié)構(gòu)層構(gòu)成[7]。在土地日益緊張的今天，構(gòu)建綠色屋頂可以增加城市綠色空間，節(jié)能減排，緩解城市熱島效應(yīng)，改善城市生態(tài)環(huán)境，但對屋頂荷載、坡度、防水等有嚴(yán)格要求。

2.2 雨水桶

雨水桶(Rain Barrels)也稱作雨水罐，一般放置在建筑物的旁邊，通過收集屋頂上的雨水進(jìn)行儲存和回用，是一種簡單的雨水收集和利用裝置。雨水桶結(jié)構(gòu)由雨水桶、導(dǎo)水管、溢流管、出流管等組成，在設(shè)計上尺寸可依據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，可設(shè)置在地上或地下，以不影響建筑整體景觀風(fēng)貌為宜。雨水桶具有成本低、效率高和易于安裝和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于用地緊張的城市居住區(qū)和商業(yè)區(qū)等高不透水比例區(qū)域，其收集的雨水尚未經(jīng)化學(xué)處理，可以滿足非飲用水的需求，如澆灌、洗車、沖廁用水等[4,8]。但其儲存容積較小，凈化能力有限。

2.3 透水鋪裝

透水鋪裝(Porous Pavement)與傳統(tǒng)鋪裝相比而言，最大的區(qū)別就是材料的孔隙率。透水鋪裝是把透水性能良好、孔隙率較高的材料應(yīng)用于鋪面[9]，使雨水能夠通過孔隙滲入鋪面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，以補(bǔ)充地下水、降低尖峰徑流量和凈化雨水[3]，這是BMPs措施中較為常見的做法[10]。一般適用于交通量不高、承重荷載較低的廣場、停車場、人行道等地，且以坡度小于2%為宜。在構(gòu)造上，透水鋪面自上而下一般由面層、找平層、基層、土層構(gòu)成。透水鋪裝適用性高，施工簡便，但由于其是在滿足路面抗壓抗剪的前提下，使雨水能夠滲透到鋪面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這容易讓鋪面材料處于潮濕狀態(tài)，尤其是在雨季，更容易達(dá)到飽和狀態(tài)，久而久之鋪面性能將受到影響。因此，在管理維護(hù)上，應(yīng)定期進(jìn)行透水性試驗(yàn)，以及對路面進(jìn)行及時清理，以防堵塞鋪裝孔隙。

2.4 滯留池

滯留池(Detention Ponds)是對雨水進(jìn)行截留并暫時儲存以控制尖峰徑流速率的一種方法。用于地形較高，不適合長期存水的地區(qū)，也可在開放區(qū)域內(nèi)設(shè)置，一般不在城市高密度區(qū)域使用[11]。滯留池主要依據(jù)所處地理位置來設(shè)計，但應(yīng)充分考慮土壤滲透性、地下水位高度和地下巖床高度。滯留池邊坡不得比3︰1陡，應(yīng)以平緩為宜。由于需要足夠的高差以確保水能夠流向出水口，池底的最小坡度為2%[12]。

2.5 入滲溝

入滲溝(Infiltration Trench)是用粗骨料石進(jìn)行填充的挖掘溝，雨水徑流暫時留存在石料的空隙中，然后逐漸滲入周圍土壤，入滲溝的表面可栽種植被并設(shè)置一個表面進(jìn)水口或者用砂、礫石或石塊等多孔性材料來覆蓋[12]。入滲溝是一種很具彈性的系統(tǒng)，常見于城市開放空間、商業(yè)區(qū)、休閑區(qū)、停車場等面積空間相對有限的區(qū)域。入滲溝在垂直方向上主要由覆蓋層、過濾層、砂石基質(zhì)、砂濾層組成。通常它的入滲時間可以長達(dá)48 h。滲透設(shè)施的底部距地下水位應(yīng)有一定的距離，因而在設(shè)置入滲溝之前需確定當(dāng)?shù)氐叵滤患巴寥罎B透等資料。

2.6 下沉式綠地

下沉式綠地(Sunken Greenbelt)有廣義和狹義之分。廣義的下沉式綠地包括雨水花園、雨水濕地、多功能調(diào)蓄池等[13]。狹義的下沉式綠地指其典型構(gòu)造為綠地高程低于周圍硬化地面高程5～25 cm左右，在綠地內(nèi)設(shè)置雨水溢流口，溢流口高程略高于綠地高程且低于硬化地而高程，以防綠地過度積水對植被造成不良影響[14]。本研究所提及的下沉式綠地是其狹義方面。下沉式綠地的下沉深度應(yīng)充分考慮土壤滲透能力和植被耐水淹性能，一般控制在50～200 mm為宜。研究表明，綠地率為35%、下沉深度100 mm時可完全消納一年一遇的降雨量；當(dāng)綠地率為40%，綠地下沉150 mm時可消納1年、2年和5年一遇的降雨量，對10年一遇的降雨量蓄滲率達(dá)到90%[15-16]。

2.7 雨水花園

雨水花園(Rain Garden)作為有效的雨水凈化與處理方法，一般設(shè)置在地勢較為低洼的區(qū)域，通過土壤和植物的過濾作用凈化雨水，并使之逐漸滲入土壤來減少徑流量，涵養(yǎng)地下水[17-19]。雨水花園從上而下主要由以下五部分組成：蓄水層、樹皮覆蓋層、植被及種植土層、人工填料層、礫石層[20-21]。雨水花園在削減徑流流量和凈化水質(zhì)方面都有較好的效果，且設(shè)計形式可多種多樣，經(jīng)過合理的設(shè)計和妥善的維護(hù)，可以達(dá)到良好的景觀效果。其局限在于所服務(wù)的區(qū)域內(nèi)不透水面積不能太大，且設(shè)施需要定期維護(hù)[11]。

2.8 植草溝

植草溝(Grassd Swale)又叫植被淺溝，是以種植植被的方式營造景觀性的地表溝渠排水系統(tǒng)[22]。植草溝的斷面形式多采用三角形、梯形或拋物線形，根據(jù)地表徑流在植草溝中的傳輸方式不同，植草溝分為標(biāo)準(zhǔn)傳輸植草溝、干植草溝、濕植草溝[23-24]。標(biāo)準(zhǔn)傳輸植草溝是指開闊的淺植物型溝渠；干植草溝是指開闊的、覆蓋著植被的水流輸送渠道；濕植草溝為溝渠型的濕地處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)長期保持潮濕狀態(tài)[25]。植草溝設(shè)計變通性強(qiáng)，可以通過增加徑流傳輸?shù)穆窂揭约爸参锏拇植诙葋磉_(dá)到減緩徑流速率的目的。但其對于徑流系數(shù)大產(chǎn)流多的區(qū)域的徑流處理能力則顯不足，且受地面坡度的限制。在管理維護(hù)方面，植草溝需要進(jìn)行定期的沖溝來清除植草溝底部的沉淀物，并對植被進(jìn)行必要的修剪。

3 城市商業(yè)廣場雨洪管理的應(yīng)用策略

在城市商業(yè)廣場上選用何處進(jìn)行雨洪管理對于整個廣場的景觀及雨水的收集與利用有重要的影響。在綜合比對各項(xiàng)雨洪管理設(shè)施的性能及適用性的前提下，確定適用于城市商業(yè)廣場的應(yīng)用策略(表1)。此外，還應(yīng)對植被進(jìn)行選擇與配置，所選植物要易存活，以適宜本地氣候條件的鄉(xiāng)土植物為主，能與所選用的雨洪管理設(shè)施的功能發(fā)揮相匹配。

表1 雨洪管理設(shè)施結(jié)合城市商業(yè)廣場的應(yīng)用策略

雨洪管理構(gòu)建的設(shè)施多種多樣，各個設(shè)施在性能上體現(xiàn)了一定交叉性，但又有其不同的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)。通過梳理城市商業(yè)廣場雨洪管理規(guī)劃設(shè)計流程，以及整理各設(shè)施在水量、水質(zhì)、徑流速率控制方面所表現(xiàn)出的高低性能(表2)，為規(guī)劃設(shè)計時選用具體的技術(shù)措施提供參考。

表2 雨洪管理設(shè)施性能

4 結(jié)語

城市商業(yè)廣場是城市重要的商務(wù)中心之一，需要在開發(fā)建設(shè)的時候?qū)⒂旰楣芾砝砟罴{入規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)并運(yùn)用于實(shí)處，因地制宜選擇適合場地的雨水徑流控制措施，通過以點(diǎn)帶面的方式，最終與其他公共開放空間一起形成雨洪調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成完整的雨洪系統(tǒng)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)并舉的目的。