赵飞 浅析雨水花园在”海绵城市”建设中的应用

赵飞 浅析雨水花园在”海绵城市”建设中的应用（共4篇）

赵飞 浅析雨水花园在”海绵城市”建设中的应用 篇1

浅析雨水花园在“海绵城市”建设中的应用

赵飞

（邯郸市大环园林设计有限公司 河北邯郸 056001）

摘 要：雨水花园可以将雨水滞留下渗，补充地下水，减少地表径流的同时减少污染，是一种生态可持续的雨洪控制、雨水利用措施，是实现海绵城市的一个重要手段。本文主要对雨水花园在海绵城市的发展建设中具体的应用方式及功能进行了分析探讨，希望我们的生存环境越来越好。

关键词：雨水花园；海绵城市；应用

引 言：在提倡节能减排、建设可持续发展的生态型城镇、建设节约型和谐社会的重大战略背景下，雨水花园作为一种新型的生态技术，在我国的城市建设过程中具有广阔的应用前景。雨水花园的发展为构建“海绵城市”、“生态城市”、“低碳城市”等提供了有利的基础条件。

雨水花园技术概述

雨水花园（rain garden）是在自然形成或人工挖掘的浅凹绿池内种植地被植物、花灌木甚至乔木等植物的专类工程设施。它可以收集来自于屋顶或地面的雨水，通过土壤和植物的过滤作用使之净化，并可以将雨水暂时蓄积起来，之后再慢慢的渗入土壤，从而减少地表净流量。雨水花园是一种兼具观赏价值、生态性、可持续性的雨洪控制与雨水利用设施。

雨水花园的概念最早由20世纪90年代美国马里兰州的乔治王子郡（Prince George’s County）的雨洪专家提出，主要是通过模拟自然渗透系统来控制管理城市中的不透水铺装区域，如屋顶、人行道和停车场等的雨水径流。萨默塞特地区广泛地采用了这一技术，该区每一栋住宅都配建有30～40㎡的雨水花园，建成后对其进行数年追踪监测的结果显示，雨水花园平均减少了75%～80%地表雨水径流量，这成为了雨水花园高效而节约的实际效用的最好证明。

2海绵城市理念

所谓“海绵城市”，学术上称之为“低影响开发雨水系统构建”（Low Impact Design or Development，简称LID），是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

海绵城市建设的核心内容为减少地表径流、减少水土流失、减少面污染源、减少雨洪资源的损失、减少旱涝灾害以及增加雨水就地下渗、补充地下水资源，这也是海绵城市设计的具体指标及核心技术的关键。海绵城市的建设意义

“海绵城市”遵循着“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针，将雨水的储存、循环利用和排放紧密结合起来，统筹考虑内涝防治，流经污染控制，雨水资源化利用和水生态系统修复等多个目标。“海绵城市”的建设具有重大意义：

（1）海绵城市的生态效益。

海绵城市建设可以最大限度的恢复被破坏的生态系统，控制面源污染，建立起绿色的排水系统，降低城市径流系数，恢复城市水文条件，同时提升生态景观效果及生态系统的服务价值。

（2）海绵城市的社会效益。

海绵城市的社会效益主要体现在其公共服务价值，既可以丰富城市公共开放空间，服务城市各类人群；又可以构建绿色宜居的生态环境，提升城市品质与城市整体形象；还可以改善人居环境，缓解水资源供需矛盾。

（3）海绵城市的经济效益。

海绵城市建设涉及材料、工程、仪器、技术服务、管理以及居民生活等多个领域，会拉动新一轮城市建设热潮，带动生态工程开发与城市园林产业建设，同时也会带动其他相关行业的快速发展，催生新兴产业，带来新的经济增长点。

（4）海绵城市的艺术价值。

海绵城市的建设遵循生态性、可持续性原则，将自然途径与人工措施相结合，对城市的生态环境进行恢复性的改造。在兼顾景观观赏效果的同时注重生态改造与恢复，做到功能与艺术并重，使得现代城市既有生态效益而又有观赏魅力。

4雨水花园在海绵城市中的应用

雨水花园作为海绵城市建设中的一重要雨洪管理途径，其应用既涵盖了公共场所，又涵盖了私家庭园，既有道路一类的线性景观，又有居住区公园类的面状空间。不同的场地类型，决定了雨水花园的应用方式也不同。同时，通过景观化处理手段进行合理搭配，使雨水花园充满生机与活力，既有雨水调蓄功能，又具有很高的观赏价值。

4.1雨水花园的植物选择

一个雨水花园就是一个小型的生态系统，既要满足生态功能，也要满足观赏功能，植物选择应满足以下要求：

（1）优先选择本地乡土植物，适当引进外来植物，不可选用入侵性植物。

（2）选择生长力旺盛，耐涝且耐旱的植物。

（3）选择根系发达、茎繁叶茂、净化能力强、维护成本低的植物。

（4）选择具有较高观赏价值或特性的植物。如芳香植物吸引蜜蜂、蝴蝶等昆虫，丰富生态群落及景观效果。

4.2雨水花园的应用方式

（1）对于道路等线性景观，雨水花园的布置也应该线性展开。利用道路固有的排水坡度及雨水收集口进行引导，设立道路分隔带绿地，在雨水径流过程中，经过道路进入到分隔带之后，雨水花园就可以利用储水和净化等功能，实现减少雨水径流量以及降低雨洪污染等作用，进而实现雨水的再次利用。此类雨水花园选择的植物除了需要耐旱耐涝外，还需具有根系发达、净化能力强的能力，且植物配置应与道路的整体景观效果相一致。

（2）对于建筑集中且有大面积不透水铺装的场地（如停车场等），应考虑分散式的雨洪管理办法，利用地形的起伏引导雨水径流，导入附近的雨水花园中，同时可以形成多级雨水滞留池系统。这种雨水花园的种植设计应随意而自然，植物种类以乡土树种为主，尽可能选择长势旺盛、既耐湿又耐旱的植物，植物品种也应尽可能丰富。

（3）对于校园、庭院及小区内小面积场地，一般采用集中处理的方式，在场地中心或某一位置设置雨水花园。利用管道、沟渠等设施及地表径流将屋顶、道路等硬质场地中的雨水引入雨水花园中。植物选择上同样考虑耐湿又耐旱的多年生乡土植物，并尽可能丰富品种。考虑到该类雨水花园人流活动相对集中，雨水花园的设计还应该考虑交通因素，建设成生态功能与实用功能相结合的生态景观。

（4）对于公园等具有大面积绿化场地的景观，雨水花园的设计则自由的多。可以将雨水花园作为应用元素穿插于整个设计之中，绿化植物与生态铺装相结合。重点在于植物品种及习性的选择及应用，应满足雨水花园植物的选择要求。

4.3雨水花园的功能及意义

（1）通过滞蓄削减洪峰流量、减少雨水外排,保护下游管道、构筑物和水体。

（2）利用植物截流、土壤渗滤净化雨水，减少污染。

（3）充分利用径流雨量涵养地下水，也可对处理后的雨水加以收集利用，缓解水资源的短缺。

（4）经过合理的设计及妥善的维护能改善小区的环境，为鸟类、蝴蝶等动物提供食物和栖息地，达到良好的景观效果。

（5）雨水花园可以有效地保护环境、净化环境、美化环境，在进行雨洪调节的同时净化水质，恢复水循环，是构成“海绵城市”的主力军，与海绵城市共同实现生态效益、社会效益、经济效益和艺术价值的最大化。

5结束语

随着现代化城市的建设，生态环境遭受到严重破坏，水资源的节约与利用成为当今城市建设热门话题。而雨水花园技术具有结构简单、造价低、效果明显等优点，在“海绵城市”建设中应得到进一步的推广应用。

参考文献：

[1]洪泉、唐慧超.从美国风景园林师协会获奖项目看雨水花园在多种场地类型中的应用[J].风景园林.2012(1).[2]俞萍.海绵城市中雨水花园的规划与运维研究[J].建筑设计管理.2015(11).[3]刘佳妮.雨水花园的植物选择[J].北方园艺.2010(17).[4]伍业钢.海绵城市设计：理念、技术、案例[M].江苏：凤凰科学技术出版社.2016.

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1 工程概况及内容

该项目总用地面积11 596 m2,总建筑面积98 167.83 m2,其中地上建筑面积67 715.25 m2,地下建筑面积30 452.58 m2。绿化面积2 279.7 m2,广场和道路面积1 816.67 m2,项目为办公及商业综合建筑。

2 雨水回用系统参数分析

2.1 雨水的收集途径

结合项目实际情况,该工程中只收集屋面雨水,收集的雨水经净化处理后用于绿化浇灌。

2.2 屋面雨水水质特点

屋面雨水水质相对较好,主要含一些固体颗粒(降尘造成)。且屋顶雨水汇水面较集中,较易收集。

2.3 雨水收集设计量

根据屋面的汇水面积及重庆市暴雨强度公式(重现期取2年),扣除10 min初期雨水量为Q=130.81 m3。

2.4 雨水处理程度

收集的雨水经过处理后达到中水标准后将水提升至绿化喷灌管网;水质符合国家标准《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002的规定和满足《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006的要求。相关污染物的含量要求为:COD≯30 mg/L;SS≯10 mg/L。

2.5 屋面雨水回收利用处理系统工艺流程方框图

屋面雨水回收利用处理系统工艺流程方框图如图1所示。

2.6 系统工艺总体介绍

2.6.1 系统工艺流程原理

初期浑浊径流雨水经过弃流装置后排入下端雨水管网,中后期雨水经过弃流收集经过沉淀处理后自流至雨水蓄水池。蓄水池中的雨水泵提升进入砂滤罐处理后,出水进入清水池,然后通过供水系统中的稳压泵将水质达标的雨水输送至绿化用水点。

2.6.2 溢流系统

在雨量超过蓄水池调节容量时,雨水平流沉淀池进水端的溢流管排入市政雨水管网。

2.6.3 自来水补水系统

清水池预留自来水补水系统,自来水补水量的大小按一天的绿化用水量设计,补水仅用于净化雨水量不足时进行。

2.6.4 主要容积说明

储水池的有效容积为雨水收集设计量,清水池有效容积为该工程一天的绿化用水量设计。

2.6.5 自动控制系统

(1)提升泵:储水池雨水由提升泵提升到砂滤罐,提升泵的启停由液位计控制,当清水池的水位位于最高水位或者储水池位于最低水位时提升泵停泵。

(2)稳压泵:当绿化阀门开启时,稳压泵启动供给绿化使用,清水池位于最低水位时停泵。

(3)电动阀:自来水补水由电动阀控制,当储水池及清水池均到达最低水位时开启电动阀,实现自来水补水,当清水池达到最高水位时,电动阀关闭停止补水。

3 该工程的特点

该工程在实施工程中,采用了雨水利用系统与该工程生活污水处理系统合为一体的设计,具有不占地面面积、投资少、能耗低、自动化程度高的特点。

4 结语

为贯彻习近平总书记讲话及中央城镇化工作会议精神,落实2015年10月11日出台的《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》要求,重庆市大秦环保治理工程有限公司推出的屋面雨水回用系统,具有借鉴价值,特发表于此,供同行们借鉴改进,为推进海绵城市建设贡献一份力量。

参考文献

[1]张自杰.排水工程[M].4版.北京:中国建筑工业出版社,2000.

雨水花园在城市生态建设中的应用 篇3

关键词：雨水花园；城市；生态

1、雨水花园产生背景的概念

众所周知，由于现代城市建设的用地紧张问题，当前的自然土地资源遭到越来越多的开发，许多农林地或者是动植物的生活栖息地被人类占用，开发成其他工业或商业等用途。不透水的路面取代了原有土地成为城市的主要下垫面，这种现象严重影响自然降水的雨水渗透，造成地表径流的相对集中，形成城市洪水，也严重影响了自然界水循环系统。同时面临全球地下水资源的濒临枯竭，城市中这种大面积不透水的铺装也导致大量雨水从城市下水管道中流走，不能渗入地下补给地下水，严重破坏了整个世界生态环境的和谐统一。

雨水花园是指一些浅凹绿地，是用来收集来自屋顶或地面的雨水的，一部分是由天然形成，也有一部分是人工挖掘的。浅凹绿地可以利用、植物或者其他一些植物的综合作用实现净化雨水的作用，其用途相对比较广泛，适用于各类城市公共绿地中。部分雨水可通过浅凹绿地渗入土壤，涵养地下水，也可以用收集到的这些雨水作为景观用水、厕所用水等城市用水，它是一种生态可持续的低影响雨水开发方式，是雨水利用的绿色基础设施。从而达到雨水净化、雨洪控制的一项专类工程措施，为重建城市基底的涵水功能提供新的突破口。

2、雨水花园的工作原理

雨水花园是人工挖掘的浅凹绿地，收集并处理雨水，结合场地上的污水处理设备将处理达标的水用于整个生态园植物的浇灌，提高水资源利用率。设计者将空间、环境、植物相结合的问题解决，雨水花园建造解决的是基础问题.以达到艺术与技术的统一。一般的雨水花园主要由5部分组成：其中在填料层和砾石层之间可以铺设一层砂层或土工布。根据雨水花园与周边建筑物的距离和环境条件，可以采用防渗或不防渗2种做法。当有回用要求或要排入水体时还可以在砾石层中埋置集水穿孔管。

3、雨水花园在城市生态建设中的应用

3.1居住区

居住区的排水系统相对比较完善，因而多数雨水能够随着下水道直接渗入地下。若遇到特殊情况，如暴雨，居住区的排水管道来不及排除过多的雨水，道路就会形成比较严重的积水现象。在居住区，最近几年雨水花园被广泛应用与景观设计当中，主要收集来自屋顶或地面的雨水的。同时收集到的这些雨水作为景观用水，厕所用水后，在很大程度上提高了用水效串，节约了城市用水量。

3.2街道景观

雨水花园也被应用于城市道路的景观设计之中，大部分是用于设计道路中央绿地分隔带，以道路坡道为途径将雨水引入分隔带，通过雨水花园中植物的储存与对雨水的净化作用，从而实现了减少雨洪污染的目的，在很大程度上降低了雨水的积水量，实现了雨水的再利用，创造生态街道景观之美。此外，雨水花园结合透水材料在人行道中的应用大大提高，从而进一步缓解了道路积水压力。

4、雨水花园解构分析

4.1雨水花园疊水体系

在雨水花园的设计上，可以运用串联水池的做法，例如通过设计一系列假山、植被甚至是一些具有高低落差、被分隔的缓冲带等减弱雨水的下落速度，保护地面土地免受强降雨的冲刷。因为只有在每一个水池都积满水以后，雨水才会从水池边溢出，跌落0.46m到下一个雨水池里。而被植物根系、砂石和土壤的过滤下来的沉淀物则稳定地遗留在水池中。

景观建筑师通过自然的景观材料与来源于大自然瀑布或溪流般的跌水形式将其与周边的自然景物形成一种紧密的联系，形成一片独具匠心的特色空间。而设计中的一连串不规则跌落的缓冲带相结合形成具有立体感的连续整体区域，最后统一并入一片地势低洼的水池里，同时旁边机动车道上汇集的雨水也有很大一部分最终流入这个小水池。

4.2雨水花园的石材体系

水渠的地面为坚硬的铺路石板，为使泄洪道沿着体系的长度方向上延伸，水渠源头的挡土墙由蒙大纳一种短而结实的石头组成。下凹式绿地汇集雨水，绿地高程低于周围地面一定的高程，以利于周边雨水径流的汇入。

雨水花园是这样一个设计，其景观材料主要使用的是不同种类的石头，铺设工程中主要采取柔性的工程构造，这种设计的目的是为了能够将雨水的下渗量更大化，设计手法比较独特简易，而泥沙又能实现最大化的保留，避免强烈的遭受冲刷；砂石层的吸水性比较好，在降雨相对较少的情况下，雨水能够完全渗入砂石层的同时，还能过滤掉水中的枝叶、泥土等等。

4.3雨水花园的植被体系

（1）优先选择本土植物，更好的适应当地的气候、土壤条件以及周边环境。适当的选择外来物种进行搭配；（勾选择根系发达、茎叶繁茂、净化能力强、耐污染的植物。植物通过光合作用吸收利用氮、磷等物质，通过根系的氧区传输，以及根系对金属物的拦截，对雨水中的圬染物质降解和去除；（3）选择耐旱同时又耐短时水淹的中生植物。保证在丰水期和枯水期交替时间上，形成雨水花园的独特景观效果，不同时间打造不同空间；（4）根据不同的水湿生境，选择与之相适应的植物，实现植物的栽培环境与植物的生态习性一致。不同的植物进行组合搭配，构成复合型植物床，将常绿与落叶草本混合种植，提高花园在冬季的净水能力。将草本与木本植物搭配，提高植物群落的结构层次性和观赏性.

5、结束语

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1城市雨洪发生的原因分析

1.1 道路绿地截留蓄水能力普遍偏低

绿地植被与土壤具有较强的截流与渗透作用, 能显著降低雨洪径流速度, 被国外重视雨水利用的国家所利用。而在国内, 道路绿地的功能多以分隔车道、美化城市景观为主, 所选栽种植被多为观赏型绿植, 并未构建多类型植物复合群落;较少考虑植物的耐湿、抗旱特性, 部分植被在旱季很可能为高耗水植株;加之植床土质渗水特性不强, 路面低于植床标高, 导致雨洪径流很难汇入道路绿地中。基于上述原因, 使得我国城市道路绿地所能发挥的截流蓄洪能力普遍偏低。

1.2 城市道路所铺设地面多不具备透水性能

相关研究指出, 道路表面径流系数与其基层结构、面层结构紧密相关。目前, 我国大部分城市道路为沥青或水泥路面, 人行道多为花岗岩等低透水率材料, 这类材料虽能有效增强路面的密实度, 但其透水率确极低, 当雨洪发生时, 直接增大了道路径流系数, 加大了雨洪治理难度。

1.3 道路排水管网设施不能有效满足路面的排水需求

随着我国城镇化建设进程的迅猛发展, 城区排水量迅速增加, 而现有排水管网存在数量不足、设计不合理、管网老化等问题, 加之部分排水口多被各类固体垃圾、沙尘等堵塞, 如遇暴雨天气, 很容易产生城市内涝。

2雨水花园的功能和分类

2.1 雨水花园的功能

雨水花园主要是利用土壤、植被等的生物作用、物理作用及化学作用等来实现对雨水的处理, 具体功能为:第一, 雨水花园植被的蒸腾作用与蓄积雨水的蒸发作用可调节周边环境的温湿度, 缓解热岛效应;第二, 雨水花园中土壤、植被的渗透作用与截流作用可增加雨水径流阻碍, 削减流量, 补充地下水源, 降低洪涝发生率;第三, 雨水花园能够有效去除雨洪径流中的各类污染物, 如重金属去除率可达45%~95%, TSS去除率可达80%, TN去除率可达50%, TP去除率可达60%, 病原体去除率可达70%~100%。

2.2 雨水花园的类别

2.2.1雨洪径流量控制型。雨洪径流量控制型雨水花园的主要功能是控制区域内雨洪径流, 减缓径流速度, 减少径流总量, 补充地下水源, 净化水质。该类型普遍应用于汇流面积小、水质较高的雨洪区, 如城乡分散单户庭院内径流、小区屋面雨水径流等。雨洪径流量控制型雨水花园的结构相对简单, 不需要专门设计底部排水沟, 但对花园位置的选择要求十分高, 如:雨水花园需远离树荫, 以增加光照;雨水花园与建筑物间隔距离要控制在3m以上, 以防止建筑基地被浸泡;雨水花园要尽可能地设置在雨水汇聚的区域, 但也需将区域内土壤的渗透性能考虑在内, 以避免长时间积水;所选位置应趋于平坦, 以此来减少土方使用量, 节省投建资金。

2.2.2径流污染控制型。在部分文献中, 径流污染控制型花园又被称为生物滞留区域, 其功能以径流污染控制为主, 普遍应用在道路周边、广场等区域。

3雨水花园的设计

3.1 径流量控制型雨水花园设计

3.1.1土质要求。径流量控制型雨水花园对土壤的渗透性有要求, 一般挖约15cm的坑并注满水, 若24h后积水渗透完, 即符合雨水花园建设对土壤的要求。若土壤渗透性达不到标准, 可依照比例对局部土壤进行置换, 如20%~30%表层土、腐殖土;50%~60%碎石与砂土。

3.1.2结构与深度。径流量控制型雨水花园的结构较为简单, 通常仅需确保满足其设计指标的雨水能够及时排入排水系统即可。若雨水花园所在位置远离排水系统, 可通过溢流装置将雨水经溢流管道进入排水系统;若雨水花园处在郊区或单户庭院内, 超出渗蓄能力的雨水则会自行排入庭院排水沟渠。

以径流控制为目的的雨水花园其设计深度需根据地面坡度与土壤的渗透性能确定。一般情况下, 当地面坡度<4%时, 其设计深度可为7.6~12.7cm;当地面坡度在5%~7%时, 其设计深度可为15.2~17.8cm;当地面坡度在8%~12%时, 其设计深度可为20cm。

3.1.3 表面。径流量控制型雨水花园的设计流量通常是整个汇流面积内的所有径流量, 若确保雨水花园内的雨水能够在设计时间内完成渗透, 则需根据公式计算所得:Qt 小时径流=Qt 小时渗透;ψ·Ht·A汇=K·Af·t;Af=A汇·ψ·Ht/K·t。公式中, ψ 代表径流系数;Ht代表t小时内的降雨量 (mm) ;A汇代表汇水面积 (m2) ;t代表设计时间, 通常取值为24h。

3.2 径流污染控制型雨水花园

3.2.1 土质要求。通常要求土壤为砂土, 其中黏土含量需不大于25%, 砂土含量需介于35%~60%, 且土壤内需含大量直径在25mm以上的树根、木屑、碎石、无害草籽等。

3.2.2 结构与深度。结构:径流污染控制型雨水花园结构较为复杂, 由植被缓冲带、有机覆盖层、地下排水暗管、种植土层及植物等构成, 且部分花园还设置紧急溢流装置与贮水池。深度:植被缓冲带用来预处理雨水径流中包含的大量碎片、固体垃圾等;蓄水区主要用来滞留雨水和沉淀径流, 其深度多为15~22cm;覆盖层可避免表面土层被侵蚀, 发挥过滤大悬浮物的作用, 其设计深度多为5~10cm;种植土层设计深度多为60~120cm;底部排水层主要用来收集渗透完成后的雨水径流, 其设计深度大约为30~45cm。

3.2.3 表面积。径流污染控制型雨水花园的表面积多根据土壤类型、雨水花园深度及所需处理的雨水径流量来确定, 其计算可按下述公式进行:

(1) 初期径流量:P’= (P- 0.2S) 2/P+0.8S, S=25400/CN- 254。其中P’代表需处理的实际降雨 (mm) , P表示设计降雨量 (mm) ;S代表潜在最大损失量;CN代表径流曲线。

(2) 确定表面积。假设在t时间内雨水全部渗透至土壤内, 则可得出公式:Qtf 初期径流=Qtf 渗透量;Q=K·J·tf·Af=K· (h+df) /df·tf·A;Af=Q·df/K (h+df) ·tf。公式中, Af、J、df、h、K、tf分别代表:雨水花园表面积 (mm) 、水力坡降、种植土深度、平均水深、渗透系数、雨水在花园表面的滞留时间。

3.3 雨水花园内植株选择的原则

第一, 径流量控制型雨水花园所选植物要以四季性植物为主, 如灌木、蕨类植物。第二, 排除妨碍交通安全、有毒类植株。第三, 选择耐涝型植物, 在水中浸泡24h仍可存活类植株。

4结语

综上所述, 在建设节约型社会、推广节能减排的社会发展背景下, 雨水花园作为雨洪控制与利用的重要设施, 不仅能促进水资源的循环利用, 调节大气环境, 还能控制径流污染, 具有较为广阔的发展前景, 值得在城市建设中推广使用。

参考文献

[1]许玥.雨水花园在城市生态建设中的应用[J].现代园艺, 2015, (04)

[2]付中美.低碳和生态视野下城市住区雨水花园与生态水池设计思考[J].室内设计, 2011, (03)

[3]邓洁.雨水花园在我国城市道路暴雨径流控制中的应用研究[J].中国水土保持, 2011, (08)