淺談雨水花園空間手法及構造

曹 譽，劉 蓉，向章勇，王 根，劉春林

（1.重慶市萬州區(qū)發(fā)展改革服務中心，重慶 404000；2.重慶市萬州區(qū)規(guī)劃設計研究院，重慶 404000；3.四川文理學院，四川 達州 635000；4.重慶市九龍坡區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設委員會，重慶 400000；5.長廈安基工程設計有限公司，重慶 400000）

1 雨水花園概述

有一種專門類型的工程設施，叫做雨水花園，它是一種在地勢相對比較低的范圍內進行植物種植的工程設施。通常來說，這種工程設施會利用植物以及土壤的過濾作用來達到凈化雨水的目的，因此可以減少較小的區(qū)域內匯集的早期雨水，從而減少雨水的徑流量，同時也可以減小徑流污染[1]。

雨水花園這種工程設施其實在運營的中后期相對來說都是比較方便管理的，它的建造方式也十分簡單，建造成本也不高，同時建成后的雨水花園也具有美觀性，能夠十分自然地和景觀進行完美搭配，當然，最重要的是在園區(qū)內的廣場、景觀建筑和道路等在匯集雨天的雨水時可使用雨水花園這類型工程來完美規(guī)避排水的缺陷[2]。

雨水花園主要包括蓄水層、種植土層、覆蓋層、人工填料層和礫石層等。雨水花園結構示意圖如圖1所示。

圖1 雨水花園結構示意圖

蓄水層可以起到保留雨水，層級凈化的作用，當然也可以種植一些比較耐水吸水的植物達到蓄水的作用；在種植層，主要依靠一些微生物等通過生物作用將水進行凈化處理；覆蓋層主要起到保護作用，讓雨水對地面的沖刷痕跡盡可能得??；人工填料層可以讓雨水在短時間內迅速下降；礫石層可以壘成一定的防護層，短時間內可以存儲一定量的雨水，并且層層過濾蓄水，這些凈化后的水也是可以回收利用的。

2 雨水花園的實踐與功能

在20 世紀90 年代左右，美國最先提出這樣一個概念，也就是雨水花園的形成。在馬里蘭州，一位房地產(chǎn)的開發(fā)商期待造就一個生態(tài)循環(huán)，循環(huán)收集雨水，這樣就可以來更新替代傳統(tǒng)的一些雨洪管理系統(tǒng)，這樣的奇思妙想是在這個開發(fā)商建造住宅區(qū)時提出的，實踐中，他在每一棟住宅樓都建造了雨水花園式的專門工程，這些工程修建面積在30 m2左右，建造完成以后，開發(fā)商組建團隊對這些雨水花園進行了多年的監(jiān)測，監(jiān)測結果表明住宅區(qū)內的地面雨水流量確實減少了大約3/4，從此以后，雨水花園這一個特別的工程才開始在全球普遍被使用[3]。

2000 年以后，隨著對雨水花園研究和實踐的不斷推進，其主要功能逐漸演變?yōu)橐韵挛宕蠓矫妫孩偕鷳B(tài)功能——針對雨水收集與利用，減小地表徑流沖刷；凈化雨水、截污；減少硬化地面，吸收太陽輻射及溫室氣體，降低城市溫室效應等。②景觀功能——通常配置絢麗多彩的景觀植物、近乎自然的碎石鋪裝，具有突出的“框景”作用，景觀多元、富有層次，“隨拍即景”。③游憩功能——雨水花園可以在城市公園等大空間運用，也可以在住宅邊小空間運用，通常打造平易近人的鄉(xiāng)村氣息，使忙碌的城市居民在城市中即可感受自然鄉(xiāng)村，消解城市中的緊張。④安全功能——存儲降雨，延長積水時間，降低城市洪澇災害風險和水平。⑤科普功能——通過可視化、量化的實驗裝備，進行科學普及[4]。

需要指出的是，其五大功能，特別是前四大功能，并非獨立存在。相反，往往是綜合利用、有機統(tǒng)一的。

3 雨水花園空間手法

3.1 “平改凹”

下凹式綠地是一種生態(tài)的、加強雨水滲透的設施，是一種綠地雨水調蓄技術。它充分采用了凹形的空間構成來達到蓄水的目的，同時也在一定時間內保存雨水，減小地表的徑流，大大拉長了水流下滲的時間。同時它構造相對簡單，卻能夠營造生態(tài)綠地特殊形態(tài)的存在，達到了美觀的作用。城市公園內下凹式綠地的使用有利于周邊道路或者公園內廣場等建筑的流水進入到園區(qū)綠地中。

調查顯示，這種類型的匯聚達到的效果是十分理想的，總體來說，園區(qū)設計者可以考慮在大片的綠地草地內建造一定范圍的下凹式工程結構，加強蓄水的作用，當然雨水被蓄后是需要合理凈化和利用的。

3.1.1 下凹深度

受植物的耐淹性影響，不能無限制地降低綠地高程，應該在保證植物能夠正常生長的前提下，根據(jù)具體情況控制下凹綠地的深度。草本耐淹植物，下凹深度一般為0.8～1.5 m；木本耐淹植物，下凹深度一般為3～6 m；混合型耐淹植物，應采取緩降型下凹式設計[5]。

3.1.2 綠地面積

綠地面積足夠大才能保障下凹式綠地的雨水收集功能。研究認為，下凹式綠地占全部集水面積比例為20%時，可以使外排徑流雨水量減少30%～90%，甚至可實現(xiàn)雨水不外排[6]。

3.1.3 植物選擇

下凹式綠地內的植物選擇應該慎重，在實現(xiàn)高效雨水利用的同時，不應破壞公園景觀。應選擇耐水淹、有一定污染物吸收與凈化功能和符合公園美觀要求等的植物。常用木本植物有水杉、池杉、落羽杉、水松、楓楊等，草本植物有蒲葦、蘆竹、荷花等。下凹式綠地景觀示意圖如圖2 所示[7]。

圖2 下凹式綠地景觀示意圖

3.2 “高改低”

廣場花壇是常見的高位綠地，標高高于周邊的地勢。降落在這種綠地植被上的雨水一般是依靠土壤來滲入地下的，在大暴雨的情況下，也比較容易發(fā)生對水土的沖刷，同時對花壇里的土壤泥沙也會造成一定的污染，并破壞園區(qū)的景觀。為了改變這些問題，在高位花壇的側石和綠地或者在擋墻接觸處設置一些特別的構造，例如下凹式的雨水緩沖空間，來增強雨水的利用率。高位綠地雨水利用改造示意圖如圖3 所示。

圖3 高位綠地雨水利用改造示意圖

3.3 “陡改緩”

通常來說，在花園綠地中的坡度也是十分重要的，坡度越小，當時雨水的流速越慢，產(chǎn)生的徑流也相對較小，反之，坡度較大，流水流速越快，徑流量當然就不小了，這種快速的流水會造成難以控制的沖擊破壞，所以綠地設計中，其坡度的大小也是造成綠地中土壤被侵蝕的主要因素。較低的坡度設計是必要的，最好趨于平緩，能在一定情況下更好地保護綠地，也能減少雨水滲透的時間，長期維護好園區(qū)內部設施，保持園區(qū)壽命的長久，使得工程能夠長期有效使用。

研究表明，徑流量雖然隨著坡度的大小而變化，但是這個變化卻不是線性相關的，換句話說，這種變化不是連續(xù)不變的，是存在一個相對值或者中間值的，這個值在30°左右，超過這個值，流水的流速便會逐漸減少，反之則隨著坡度增加。低坡度綠地景觀示意圖如圖4 所示[8]。

圖4 低坡度綠地景觀示意圖

3.4 “單改多”

單坡改多坡，多坡的綠地其實可以用來減小地形坡度帶來的負面影響，比如雨水的循環(huán)利用情況，對于單坡度的綠地來說，不單單可以減少因為坡度大帶來的水流量沖刷腐蝕，避免了水土的流失等自然洪澇問題，同時也大大延長了雨水的滲透時間，擴大了雨水的流經(jīng)地，更好地蓄水滲水。單坡與多坡的不同雨水滯留作用如圖5 所示[9]。

圖5 單坡與多坡的不同雨水滯留作用

4 雨水花園構造

城市建成區(qū)內包括濱水區(qū)，必不可少地存在著道路、廣場等硬質景觀。一味的硬化處理方式帶來了許多弊端，如大大提高了洪澇災害發(fā)生的概率，同時也會加大市政工程中排水管道的壓力。但是透水鋪地在實際使用中表明，透水鋪地可以有效減輕這些情況帶來的壞處。它能夠使得雨水可以直接滲入到地下，并且讓雨水還原成為地下水。研究也顯示，不管成本較之以往增加了多少，綜合帶來的好處也可以使得總體的投入減少一部分，同時得到了比較大的環(huán)境及社會效益。根據(jù)透水性，鋪裝分為全透型、半透型和不透型3 種。

4.1 全透型鋪裝

全透型鋪裝其實是對最底下的基層到最外面的面層都進行了鋪裝，主要采用了有級配的碎石做骨料，還加入了一些添加劑來粘結，從而確保了建造的結構穩(wěn)定且有符合條件的孔隙，從而可以形成有透氣性、強透水性以及保水性的路面，例如全透型透水混凝土和透水磚等。這些材料的優(yōu)點包括了強滲透性，讓雨水能夠在短時間內滲透進入土壤或者地層，減小了道路發(fā)生大量積水的情況，同時可以通過層層過濾和蓄水，讓雨水隨著時間有效分配在不同層級慢慢蒸發(fā)，在一定時間和范圍內達到了保濕的水平，減緩了雨水對地表徑流的不良作用，也減輕了地下給排水系統(tǒng)的壓力。透水混凝土雨水利用示意圖如圖6 所示。公園透水鋪裝如圖7 所示。

圖6 透水混凝土雨水利用示意圖（單位：mm）

圖7 公園透水鋪裝

4.2 半透型鋪裝

半透型鋪裝指面層透水而基層不透水的鋪裝，如采面層用透水性的植草磚、基層采用不透水的混凝土的鋪裝。這類鋪地往往是為了增加公園綠量、同時保障鋪裝本身具有一定的承載力而設置的，其結構本身不能快速滲水。為了達到對這類鋪裝的雨水利用，可以將不透水結構層通過人工鉆孔的形式，保證雨水的下滲。鉆孔不應過于密集，防止結構破壞；也不能過于稀疏，以致達不到雨水入滲要求。應根據(jù)匯水面積、高峰小時雨水量、雨水滲入率等，計算單位時間排水量，進而計算孔徑及數(shù)量，間隔不必相等。半透型鋪地雨水利用措施圖如圖8 所示。

圖8 半透型鋪地雨水利用措施圖

透水鋪裝在一般意義上主要是做雨水的滲透利用，但是在水資源缺乏、降雨分布不均的地區(qū)，可以利用透水鋪裝的收集措施，實現(xiàn)雨水的收集回用。常見做法是在透水層下合理布置透水管網(wǎng)，實現(xiàn)對雨水的層層過濾，再對雨水進行存蓄，從而收集雨水，對雨水實現(xiàn)再利用的作用。透水鋪裝雨水收集管如圖9所示。

圖9 透水鋪裝雨水收集管

4.3 不透型鋪裝

在城市建成區(qū)中，為方便運輸、通過等，大面積的不透水鋪裝是必要的。對不透水鋪地的雨水收集，主要采用垂直斷截引流和側石留口引流2 種方式，將鋪地上的雨水引流至能夠形成雨水利用的空間。

4.3.1 垂直斷截引流

具體做法是將鋪地周邊高于鋪地的側石以合理的間隔斷開，形成鋪地與低勢綠地相連，保證鋪地上的雨水進入綠地。斷截引流示意圖及實景如圖10所示。

圖10 斷截引流示意圖及實景

4.3.2 側石留口引流

將路緣石沿一定距離設置一定開口，通過開口將鋪地上的雨水引流至能夠形成雨水利用的空間。留口引流實現(xiàn)不透水鋪地的雨水利用方法簡單、成本低，具有很強的可操作性。側石留口引流示意圖及實景如圖11 所示。

圖11 側石留口引流示意圖及實景

5 結束語

雨水花園的研究及實踐已有40 多年的歷史。本文僅簡要分析了雨水花園中雨水的收集利用，著重體現(xiàn)生態(tài)性，論述淺顯。雨水花園對于城市生活，空間上全面覆蓋，除人工環(huán)境、自然環(huán)境外，建構筑物、基礎設施同樣有極大開發(fā)空間；功能上多種多樣，生態(tài)只是其中之一，景觀、安全、科普等同樣值得研究；空間手法及構造上不一而足，山地城市、平原城市都可以同樣發(fā)揮作用。此外，雨水花園的建造利用，水是不可分割的要素。水，無論是具體何種形式，對城市生態(tài)、景觀等都有重要影響。作為自然賦予城市的重要要素，從功能上看，水體具有生態(tài)功能、造景功能、品質提升功能。根據(jù)水體的不同形態(tài)特征，對不同的功能空間、不同的水體形式，還有極大的研究空間。