淺談?dòng)晁▓@空間手法及構(gòu)造

曹 譽(yù)，劉 蓉，向章勇，王 根，劉春林

（1.重慶市萬(wàn)州區(qū)發(fā)展改革服務(wù)中心，重慶 404000；2.重慶市萬(wàn)州區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，重慶 404000；3.四川文理學(xué)院，四川 達(dá)州 635000；4.重慶市九龍坡區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，重慶 400000；5.長(zhǎng)廈安基工程設(shè)計(jì)有限公司，重慶 400000）

1 雨水花園概述

有一種專(zhuān)門(mén)類(lèi)型的工程設(shè)施，叫做雨水花園，它是一種在地勢(shì)相對(duì)比較低的范圍內(nèi)進(jìn)行植物種植的工程設(shè)施。通常來(lái)說(shuō)，這種工程設(shè)施會(huì)利用植物以及土壤的過(guò)濾作用來(lái)達(dá)到凈化雨水的目的，因此可以減少較小的區(qū)域內(nèi)匯集的早期雨水，從而減少雨水的徑流量，同時(shí)也可以減小徑流污染[1]。

雨水花園這種工程設(shè)施其實(shí)在運(yùn)營(yíng)的中后期相對(duì)來(lái)說(shuō)都是比較方便管理的，它的建造方式也十分簡(jiǎn)單，建造成本也不高，同時(shí)建成后的雨水花園也具有美觀(guān)性，能夠十分自然地和景觀(guān)進(jìn)行完美搭配，當(dāng)然，最重要的是在園區(qū)內(nèi)的廣場(chǎng)、景觀(guān)建筑和道路等在匯集雨天的雨水時(shí)可使用雨水花園這類(lèi)型工程來(lái)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(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 雨水花園結(jié)構(gòu)示意圖

蓄水層可以起到保留雨水，層級(jí)凈化的作用，當(dāng)然也可以種植一些比較耐水吸水的植物達(dá)到蓄水的作用；在種植層，主要依靠一些微生物等通過(guò)生物作用將水進(jìn)行凈化處理；覆蓋層主要起到保護(hù)作用，讓雨水對(duì)地面的沖刷痕跡盡可能得小；人工填料層可以讓雨水在短時(shí)間內(nèi)迅速下降；礫石層可以壘成一定的防護(hù)層，短時(shí)間內(nèi)可以存儲(chǔ)一定量的雨水，并且層層過(guò)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(shí)踐與功能

在20 世紀(jì)90 年代左右，美國(guó)最先提出這樣一個(gè)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(kāi)發(fā)商期待造就一個(gè)生態(tài)循環(huán)，循環(huán)收集雨水，這樣就可以來(lái)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(gè)開(kāi)發(fā)商建造住宅區(qū)時(shí)提出的，實(shí)踐中，他在每一棟住宅樓都建造了雨水花園式的專(zhuān)門(mén)工程，這些工程修建面積在30 m2左右，建造完成以后，開(kāi)發(fā)商組建團(tuán)隊(duì)對(duì)這些雨水花園進(jìn)行了多年的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明住宅區(qū)內(nèi)的地面雨水流量確實(shí)減少了大約3/4，從此以后，雨水花園這一個(gè)特別的工程才開(kāi)始在全球普遍被使用[3]。

2000 年以后，隨著對(duì)雨水花園研究和實(shí)踐的不斷推進(jìn)，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(duì)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(yáng)輻射及溫室氣體，降低城市溫室效應(yīng)等。②景觀(guān)功能——通常配置絢麗多彩的景觀(guān)植物、近乎自然的碎石鋪裝，具有突出的“框景”作用，景觀(guān)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(yùn)用，也可以在住宅邊小空間運(yùn)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(chǔ)降雨，延長(zhǎng)積水時(shí)間，降低城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和水平。⑤科普功能——通過(guò)可視化、量化的實(shí)驗(yàn)裝備，進(jìn)行科學(xué)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(dú)立存在。相反，往往是綜合利用、有機(jī)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(qiáng)雨水滲透的設(shè)施，是一種綠地雨水調(diào)蓄技術(shù)。它充分采用了凹形的空間構(gòu)成來(lái)達(dá)到蓄水的目的，同時(shí)也在一定時(shí)間內(nèi)保存雨水，減小地表的徑流，大大拉長(zhǎng)了水流下滲的時(shí)間。同時(shí)它構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，卻能夠營(yíng)造生態(tài)綠地特殊形態(tài)的存在，達(dá)到了美觀(guān)的作用。城市公園內(nèi)下凹式綠地的使用有利于周邊道路或者公園內(nèi)廣場(chǎng)等建筑的流水進(jìn)入到園區(qū)綠地中。

調(diào)查顯示，這種類(lèi)型的匯聚達(dá)到的效果是十分理想的，總體來(lái)說(shuō)，園區(qū)設(shè)計(jì)者可以考慮在大片的綠地草地內(nèi)建造一定范圍的下凹式工程結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)蓄水的作用，當(dāng)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(wú)限制地降低綠地高程，應(yīng)該在保證植物能夠正常生長(zhǎng)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(yīng)采取緩降型下凹式設(shè)計(jì)[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(rèn)為，下凹式綠地占全部集水面積比例為20%時(shí)，可以使外排徑流雨水量減少30%～90%，甚至可實(shí)現(xiàn)雨水不外排[6]。

3.1.3 植物選擇

下凹式綠地內(nèi)的植物選擇應(yīng)該慎重，在實(shí)現(xiàn)高效雨水利用的同時(shí)，不應(yīng)破壞公園景觀(guān)。應(yīng)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(guān)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(guān)示意圖如圖2 所示[7]。

圖2 下凹式綠地景觀(guān)示意圖

3.2 “高改低”

廣場(chǎng)花壇是常見(jiàn)的高位綠地，標(biāo)高高于周邊的地勢(shì)。降落在這種綠地植被上的雨水一般是依靠土壤來(lái)滲入地下的，在大暴雨的情況下，也比較容易發(fā)生對(duì)水土的沖刷，同時(shí)對(duì)花壇里的土壤泥沙也會(huì)造成一定的污染，并破壞園區(qū)的景觀(guān)。為了改變這些問(wèn)題，在高位花壇的側(cè)石和綠地或者在擋墻接觸處設(shè)置一些特別的構(gòu)造，例如下凹式的雨水緩沖空間，來(lái)增強(qiáng)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(lái)說(shuō)，在花園綠地中的坡度也是十分重要的，坡度越小，當(dāng)時(shí)雨水的流速越慢，產(chǎn)生的徑流也相對(duì)較小，反之，坡度較大，流水流速越快，徑流量當(dāng)然就不小了，這種快速的流水會(huì)造成難以控制的沖擊破壞，所以綠地設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)是必要的，最好趨于平緩，能在一定情況下更好地保護(hù)綠地，也能減少雨水滲透的時(shí)間，長(zhǎng)期維護(hù)好園區(qū)內(nèi)部設(shè)施，保持園區(qū)壽命的長(zhǎng)久，使得工程能夠長(zhǎng)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(gè)變化卻不是線(xiàn)性相關(guān)的，換句話(huà)說(shuō)，這種變化不是連續(xù)不變的，是存在一個(gè)相對(duì)值或者中間值的，這個(gè)值在30°左右，超過(guò)這個(gè)值，流水的流速便會(huì)逐漸減少，反之則隨著坡度增加。低坡度綠地景觀(guān)示意圖如圖4 所示[8]。

圖4 低坡度綠地景觀(guān)示意圖

3.4 “單改多”

單坡改多坡，多坡的綠地其實(shí)可以用來(lái)減小地形坡度帶來(lái)的負(fù)面影響，比如雨水的循環(huán)利用情況，對(duì)于單坡度的綠地來(lái)說(shuō)，不單單可以減少因?yàn)槠露却髱?lái)的水流量沖刷腐蝕，避免了水土的流失等自然洪澇問(wèn)題，同時(shí)也大大延長(zhǎng)了雨水的滲透時(shí)間，擴(kuò)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(gòu)造

城市建成區(qū)內(nèi)包括濱水區(qū)，必不可少地存在著道路、廣場(chǎng)等硬質(zhì)景觀(guān)。一味的硬化處理方式帶來(lái)了許多弊端，如大大提高了洪澇災(zāi)害發(fā)生的概率，同時(shí)也會(huì)加大市政工程中排水管道的壓力。但是透水鋪地在實(shí)際使用中表明，透水鋪地可以有效減輕這些情況帶來(lái)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(lái)的好處也可以使得總體的投入減少一部分，同時(shí)得到了比較大的環(huán)境及社會(huì)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(shí)是對(duì)最底下的基層到最外面的面層都進(jìn)行了鋪裝，主要采用了有級(jí)配的碎石做骨料，還加入了一些添加劑來(lái)粘結(jié)，從而確保了建造的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且有符合條件的孔隙，從而可以形成有透氣性、強(qiáng)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(diǎn)包括了強(qiáng)滲透性，讓雨水能夠在短時(shí)間內(nèi)滲透進(jìn)入土壤或者地層，減小了道路發(fā)生大量積水的情況，同時(shí)可以通過(guò)層層過(guò)濾和蓄水，讓雨水隨著時(shí)間有效分配在不同層級(jí)慢慢蒸發(fā)，在一定時(shí)間和范圍內(nèi)達(dá)到了保濕的水平，減緩了雨水對(duì)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(lèi)鋪地往往是為了增加公園綠量、同時(shí)保障鋪裝本身具有一定的承載力而設(shè)置的，其結(jié)構(gòu)本身不能快速滲水。為了達(dá)到對(duì)這類(lèi)鋪裝的雨水利用，可以將不透水結(jié)構(gòu)層通過(guò)人工鉆孔的形式，保證雨水的下滲。鉆孔不應(yīng)過(guò)于密集，防止結(jié)構(gòu)破壞；也不能過(guò)于稀疏，以致達(dá)不到雨水入滲要求。應(yīng)根據(jù)匯水面積、高峰小時(shí)雨水量、雨水滲入率等，計(jì)算單位時(shí)間排水量，進(jìn)而計(jì)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(shí)現(xiàn)雨水的收集回用。常見(jiàn)做法是在透水層下合理布置透水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的層層過(guò)濾，再對(duì)雨水進(jìn)行存蓄，從而收集雨水，對(duì)雨水實(shí)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(yùn)輸、通過(guò)等，大面積的不透水鋪裝是必要的。對(duì)不透水鋪地的雨水收集，主要采用垂直斷截引流和側(cè)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(cè)石以合理的間隔斷開(kāi)，形成鋪地與低勢(shì)綠地相連，保證鋪地上的雨水進(jìn)入綠地。斷截引流示意圖及實(shí)景如圖10所示。

圖10 斷截引流示意圖及實(shí)景

4.3.2 側(cè)石留口引流

將路緣石沿一定距離設(shè)置一定開(kāi)口，通過(guò)開(kāi)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(shí)現(xiàn)不透水鋪地的雨水利用方法簡(jiǎn)單、成本低，具有很強(qiáng)的可操作性。側(cè)石留口引流示意圖及實(shí)景如圖11 所示。

圖11 側(cè)石留口引流示意圖及實(shí)景

5 結(jié)束語(yǔ)

雨水花園的研究及實(shí)踐已有40 多年的歷史。本文僅簡(jiǎn)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(duì)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(gòu)筑物、基礎(chǔ)設(shè)施同樣有極大開(kāi)發(fā)空間；功能上多種多樣，生態(tài)只是其中之一，景觀(guān)、安全、科普等同樣值得研究；空間手法及構(gòu)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(wú)論是具體何種形式，對(duì)城市生態(tài)、景觀(guān)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(zhì)提升功能。根據(jù)水體的不同形態(tài)特征，對(duì)不同的功能空間、不同的水體形式，還有極大的研究空間。