- 相關(guān)推薦
探析雨水花園在沈陽(yáng)市步行街的應(yīng)用設(shè)計(jì)
雨水花園是自然形成的或人工挖掘的淺凹綠地，被用于匯聚并吸收來(lái)自屋頂或地面的雨水，通過(guò)植物、沙土的綜合作用使雨水得到凈化，并使之逐漸滲入土壤，涵養(yǎng)地下水，或使之補(bǔ)給景觀用水、廁所用水等城市用水。是一種生態(tài)可持續(xù)的雨洪控制與雨水利用設(shè)施。
摘要：指出了雨水花園是自20世紀(jì)90年代新興的一種用來(lái)控制雨洪與利用雨水的雨水管理系統(tǒng)，是建設(shè)海綿城市最為有效的措施。闡述了寒地城市雨水花園的基本結(jié)構(gòu)以及在步行街中的應(yīng)用。以沈陽(yáng)市為例，探討了雨水花園在寒地城市應(yīng)用要點(diǎn)，通過(guò)對(duì)雨水花園試點(diǎn)的實(shí)地調(diào)研和具體量化的試驗(yàn)分析，探索了寒地城市步行街的雨水花園應(yīng)用模式，提出了雨水花園在經(jīng)濟(jì)、景觀、生態(tài)等多因素下對(duì)寒地城市的最優(yōu)組合方式，以體現(xiàn)城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施理念，為沈陽(yáng)市建設(shè)海綿城市提供數(shù)據(jù)和模式參考。
關(guān)鍵詞：寒地城市;雨水花園;多種場(chǎng)地;設(shè)計(jì)模式;植物配置
一、引言
沈陽(yáng)市全年降水量600 mm左右，降雨幾乎全部集中在夏秋季，春冬季寒冷干燥，海綿城市是非常適合沈陽(yáng)的一種城市改造模式。海綿城市不僅把龐大的雨水資源凈化利用，還解決了暴雨時(shí)期的城市內(nèi)澇問(wèn)題，并且能緩和城市的部分污染問(wèn)題，這對(duì)重度資源型缺水的沈陽(yáng)市十分必要。沈陽(yáng)市政部門(mén)發(fā)表文件，到2018年，沈陽(yáng)市擬建成海綿城市示范區(qū)，區(qū)域內(nèi)年徑流總量控制率達(dá)到80%。
海綿城市是美好的城市愿景，雨水花園是實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿景必要的技術(shù)手段，是海綿城市的細(xì)胞體。雨水花園是自20世紀(jì)90年代新興的一種用來(lái)控制雨洪與利用雨水的系統(tǒng)，由于建造成本不高、運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理簡(jiǎn)單、對(duì)雨水利用效果顯著、景觀效果良好、增強(qiáng)城市土壤含水量等優(yōu)勢(shì)，這種系統(tǒng)在20多年來(lái)發(fā)展相當(dāng)迅速[1]。雨水花園作為雨水管理利用的綠地模式，可以有效緩解沈陽(yáng)市水資源短缺現(xiàn)狀，為沈陽(yáng)市建設(shè)成為海綿城市打好基礎(chǔ)。研究主要介紹海綿城市細(xì)胞體―雨水花園的基本設(shè)計(jì)模式，并且在此基礎(chǔ)上討論其在寒地城市的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，探究其在沈陽(yáng)市多種場(chǎng)地類(lèi)型下的不同技術(shù)問(wèn)題。
二、沈陽(yáng)市設(shè)置雨水花園的必要性
(1)內(nèi)澇。沈陽(yáng)市全年降雨2/3以上集中在夏秋季節(jié)，由相關(guān)資料顯示，沈陽(yáng)市政每年都會(huì)下發(fā)防汛防澇的通知。突發(fā)暴雨使現(xiàn)有排水系統(tǒng)受到過(guò)大壓力，雨水花園可雨水吸收儲(chǔ)存，解決沈陽(yáng)的城市內(nèi)澇問(wèn)題。
(2)硬質(zhì)鋪裝面積過(guò)大。沈陽(yáng)市地表多為混凝土、瀝青等透水性很差的硬質(zhì)鋪裝，大量硬質(zhì)鋪裝會(huì)使地表土壤水生態(tài)失衡，城市蓄熱量降低。雨水花園讓雨水與地下水相互轉(zhuǎn)換，有利于水生態(tài)平衡。
(3)污染。沈陽(yáng)是東北老工業(yè)基地，且隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，汽車(chē)尾氣(懸浮微粒、CO、CO2、NO2、Pb、SO2及碳?xì)浠衔?[2]和工業(yè)廢氣(H2S、氟化物、氮氧化物、Cl2、HCl、硫酸(霧) 鉛汞、鈹化物)污染嚴(yán)重，污染物隨雨水落到地面，雨水花園中植物和下墊層可以吸收污染物，對(duì)城市起到一定的清潔作用。
(4)缺水。沈陽(yáng)市屬重度資源型缺水城市，人均水資源僅占全國(guó)平均值的20%，尤其秋冬季節(jié)，降雨少，氣候干燥，此時(shí)釋放雨季時(shí)積存的雨水資源，緩解水資源壓力。此外，較普通花園而言，雨水花園的正常循環(huán)只需要少部分水甚至不需要水。
(5)城市熱島效應(yīng)。沈陽(yáng)市人口壓力越來(lái)越大，城市熱島效應(yīng)也越來(lái)越明顯，熱島效應(yīng)與城市綠地面積呈負(fù)相關(guān)，雨水花園中綠色植物有益于空氣質(zhì)量的改善，緩解城市熱島現(xiàn)象[3]。
將沈陽(yáng)市建設(shè)為海綿城市，把雨水資源利用起來(lái)，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和景觀效益，此為研究雨水花園的意義。
三、雨水花園設(shè)計(jì)模式
雨水花園的基本構(gòu)成是下墊層、管道和植物，花園周?chē)幸恍┭b飾性的硬質(zhì)鋪裝。其工作原理是將雨水引流到雨水花園中去，經(jīng)凈化通過(guò)穿孔管排入蓄水池或者集水池中。
3.1 選址
(1)避免浸泡建筑地基。作為雨水管理系統(tǒng)，雨水花園含水量較大，地基長(zhǎng)時(shí)間被水浸泡可能使地基土強(qiáng)度減小，承載能力發(fā)生變化。沈陽(yáng)市內(nèi)多高樓，地基被侵蝕，可能導(dǎo)致建筑物沉降、傾斜，甚至坍塌。
(2)地勢(shì)相對(duì)平坦。雨水花園中水流量較大，地勢(shì)平坦可減小雨水的流速，增大雨水的吸收量以及凈化效果。雨水花園若建在坡度較大地區(qū)，水流會(huì)帶動(dòng)土壤，污染周?chē)h(huán)境。沈陽(yáng)市是平原城市，且步行街位于地勢(shì)平坦處，所以選址上不用擔(dān)心地勢(shì)問(wèn)題。
(3)土壤的滲透性好。雨水花園對(duì)下墊面的結(jié)構(gòu)要求相較一般的花園要更嚴(yán)格一些，土壤的滲透性良好使雨水花園滲透速率增大，不易產(chǎn)生積水問(wèn)題。
(4)雨水易匯集地區(qū)。沈陽(yáng)市區(qū)多平地，雨水不易向同一方向流動(dòng)，雨水花園設(shè)置于地勢(shì)較低處，周?chē)挠晁芰魅氲接晁▓@中，達(dá)到更好的解決城市積水問(wèn)題的目的。
(5)陽(yáng)光較為充足處。城市中分布著很多建筑物和喬木，容易遮擋陽(yáng)光，且沈陽(yáng)屬寒地城市，雨水花園中植物的生長(zhǎng)需要陽(yáng)光和溫度， 所以選擇陽(yáng)光充足處十分必要[4]。
3.2 下墊層結(jié)構(gòu)
雨水花園墊層的一般模式為礫石層、砂層、種植土壤層、覆蓋層和蓄水層，由于地區(qū)氣候、污染物、植物根系需求等不同的原因使各個(gè)墊層的厚度不完全確定[5]。沈陽(yáng)屬寒地城市，所以覆蓋層相對(duì)來(lái)說(shuō)要厚些，以保持土壤的溫度和濕度;且沈陽(yáng)污染嚴(yán)重，因此砂層相對(duì)來(lái)說(shuō)要厚些，以保證污染物的凈化效果(圖1、表1)。
3.3 植物配置
雨水花園植物隨著地域、氣候、文化等不同各有差異。沈陽(yáng)市雨水花園的植物配置要點(diǎn)如下。
(1)抗旱耐澇。沈陽(yáng)市夏秋季多雨，雨水花園收集雨水后將雨水存儲(chǔ)在蓄水層內(nèi)下滲一段時(shí)間，這時(shí)候雨水會(huì)一直浸泡植物，所以選擇植物要耐澇;而春冬季沈陽(yáng)降水非常少，所以所選植物還要有一定的抗旱能力。
(2)鄉(xiāng)土植物。盡量選用沈陽(yáng)市的本土植物，選用外來(lái)植物時(shí)保證此植物不會(huì)破壞原有生態(tài)平衡，其對(duì)養(yǎng)分的需求與沈陽(yáng)市土壤成分的吻合程度，具有對(duì)沈陽(yáng)氣候的適應(yīng)能力。
(3)抗污染物。沈陽(yáng)市是全國(guó)的重度污染城市，雨水中COD、BOD、SS、重金屬含量等數(shù)值偏高，沈陽(yáng)作為東北老工業(yè)基地，重金屬(Pb、Cu、Zn)污染尤其嚴(yán)重，所選植物應(yīng)對(duì)主要污染物具有吸收凈化能力[7]。
(4)美觀。要符合人類(lèi)美學(xué)，具有觀賞價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值，打破人們對(duì)雨水花園“中用不中看”的誤區(qū)。
(5)經(jīng)濟(jì)。在沈陽(yáng)建設(shè)雨水花園，勢(shì)必會(huì)用到大量植物，所以選擇植物不要過(guò)于昂貴，要經(jīng)濟(jì)可行，后期維護(hù)簡(jiǎn)單，易于管理[8]。如此有益于雨水花園的大面積推廣。
經(jīng)過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的總結(jié)以及對(duì)多種植物的淹旱試驗(yàn)，小組成員發(fā)現(xiàn)胡枝子、丁香、繡線菊、山杏、木槿、金銀忍冬、金葉女貞、蛇鞭菊、馬蘭花、鴨舌草、細(xì)葉芒、茼麻、楊樹(shù)、柳樹(shù)、松樹(shù)等20多種植物滿足以上要求，可被應(yīng)用于沈陽(yáng)市的雨水花園中。
3.4 管道
管道設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。
四、雨水花園在步行街中應(yīng)用的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
現(xiàn)代的步行街大都形成了一定的休閑特色、具有固定的商業(yè)模式，但千篇一律的硬質(zhì)鋪裝，會(huì)使游人容易產(chǎn)生審美疲勞，降低人們的購(gòu)物熱情，將雨水花園引入城市步行街中能很好的解決這一問(wèn)題，將綠色融入到鋼筋水泥的世界中，讓景觀更加豐富，使人們游覽和購(gòu)物的心情相對(duì)輕松愉快。
選用沈陽(yáng)市步行街作為主要研究對(duì)象，一是因?yàn)椴叫薪值娜肆髁刻貏e大，2007年時(shí)人行過(guò)街橫道人流量已可達(dá)24000人/h[9]，粗略估計(jì)如今至少達(dá)到30000人/h;再者通過(guò)SWMM對(duì)這四種場(chǎng)地的暴雨情況下的徑流模擬，發(fā)現(xiàn)雨水花園對(duì)步行街降雨徑流量調(diào)控效果明顯，對(duì)污染物的凈化效果顯著;此外與步行街雨水花園相關(guān)的中文文獻(xiàn)僅有兩篇，希望可以為雨水花園在步行街的研究提供參考。
4.1 步行街建造雨水花園的利弊
除了提到的雨水花園本身具有的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)外，在步行街設(shè)立雨水花園還有以下的優(yōu)勢(shì)和弊端。了解這些優(yōu)缺點(diǎn)，以便更好地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，減少或消除弊端。
4.1.1 優(yōu)勢(shì)
(1)調(diào)節(jié)局部地區(qū)氣候。步行街兩旁的建筑物使步行街形成了一個(gè)小區(qū)域，多個(gè)雨水花園協(xié)調(diào)作用，使周?chē)諝赓|(zhì)量改善，微小調(diào)節(jié)局部氣候，減少炎熱程度。
(2)為游客提供美的景觀體驗(yàn)。步行街如果完全是硬質(zhì)鋪裝的話會(huì)讓游客感覺(jué)無(wú)聊，雨水花園具有生態(tài)景觀效益，可以讓游客在人文世界中體會(huì)到自然的魅力，放松購(gòu)物心情。
4.1.2 弊端
(1)陽(yáng)光不充足導(dǎo)致雨水花園難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。步行街本身包含的高大建筑物很有可能阻擋自然光，陽(yáng)光不充足可能會(huì)使植物無(wú)法存活，進(jìn)而導(dǎo)致雨水花園系統(tǒng)癱瘓。
(2)游客太多對(duì)雨水花園產(chǎn)生不利影響。人的踩踏可能造成雨水花園的墊層變得密實(shí)，去污能力下降，植物不易成活。
4.2 步行街道的點(diǎn)、線、面
步行街雨水花園的建造，應(yīng)從點(diǎn)、線、面的角度出發(fā)，與原有建筑、原有景觀、原有設(shè)施相結(jié)合，與城市風(fēng)貌緊密聯(lián)系，整體規(guī)劃步行街雨水花園的排布。
4.2.1 點(diǎn)：景觀點(diǎn)
步行街道的景觀點(diǎn)大多數(shù)以樹(shù)池、小花壇、小品的形式存在，這些景觀點(diǎn)或許不起眼，但它對(duì)整個(gè)雨水花園的建設(shè)至關(guān)重要。尤其在步行街，街道兩旁分布著建筑物，這些建筑物造成很大的陰影區(qū)，以點(diǎn)狀形態(tài)分布的雨水花園更加靈活，容易獲取陽(yáng)光。規(guī)劃時(shí)應(yīng)盡量將雨水花園設(shè)置于人不易踩踏區(qū)域，同時(shí)要保證必要的陽(yáng)光和游客的視覺(jué)感受。小花壇改建雨水花園，或者在小品周?chē)ㄔ煊晁▓@，軟化硬質(zhì)空間，周?chē)溆凶蔚刃蓍e設(shè)施，可供游人休息，同時(shí)起到一定的疏導(dǎo)人流作用[10]。
4.2.2 線：街道和地下管道
在步行街道上設(shè)立不同層次的帶狀雨水花園，美化街道，解決下雨時(shí)街道徑流量大的問(wèn)題，緩解街道污染。雨水花園吸收不完的雨水經(jīng)過(guò)溢流管排入地下排水管道中，所以雨水花園的位置距其不能太遠(yuǎn)，且線性分布跟隨地下管道，使地下排水管道為雨水花園所用(圖2)。
4.2.3 面：整體規(guī)劃和廣場(chǎng)、商城
除了以點(diǎn)和線的形式設(shè)置雨水花園之外，還需要將整個(gè)步行街看作一個(gè)整體，以面的方式思索整體規(guī)劃。在大型商城的天井，或者在步行街周?chē)鷱V場(chǎng)等地，設(shè)置面狀雨水花園。各種形式的雨水花園織成一個(gè)面狀的步行街綠化網(wǎng)絡(luò)，配合步行街的整體規(guī)劃，使步行街區(qū)附近城市景觀具有統(tǒng)一性�？梢阅７虏ㄌ靥m雨水花園，在花園中設(shè)立展板與講解系統(tǒng)，讓游人在親身體驗(yàn)中了解雨水花園的功能及生態(tài)價(jià)值，起到一定的宣傳和影響作用。將雨水花園建于廣場(chǎng)內(nèi)，需要景觀設(shè)計(jì)師進(jìn)行調(diào)研、溝通、設(shè)計(jì)，使其與廣場(chǎng)原有景觀結(jié)合，減少資源浪費(fèi)，節(jié)約建造成本、人力物力，縮短建造時(shí)間，讓游客更早享受雨水花園的便利。
4.3 步行街的溫度、濕度、光照
步行街道兩旁是高大建筑物，會(huì)使步行街形成一個(gè)半封閉的區(qū)域，此區(qū)域氣候會(huì)形成不同于周?chē)鷼夂虻膮^(qū)域氣候。雨水花園中含有雨水和植物，對(duì)小范圍大氣具有調(diào)節(jié)作用，可以影響局部氣候，創(chuàng)造怡人的環(huán)境。不過(guò)雨水花園中的植物對(duì)光照有要求，但過(guò)多的光照會(huì)讓人感到不適，要綜合考慮光照對(duì)植物的作用以及對(duì)游客的影響。如圖3所示，利用一個(gè)類(lèi)似鏡子之類(lèi)的反射物引導(dǎo)光線，既能使雨水花園中的植物獲得足夠的陽(yáng)光，又能讓游客有一個(gè)相對(duì)舒適的游覽空間。
4.4 步行街道停車(chē)場(chǎng)改建雨水花園
百萬(wàn)人流量決定停車(chē)場(chǎng)是步行街不可或缺的部分，停車(chē)場(chǎng)是步行街污染最嚴(yán)重的部分，將雨水花園引入到停車(chē)場(chǎng)中去，可以有效緩解汽車(chē)尾氣，汽車(chē)輪胎摩擦以及汽車(chē)油脂泄露造成的污染。
4.4.1 露天停車(chē)帶
由圖4可以看出，沈陽(yáng)中街周邊的露天停車(chē)帶完全沒(méi)有生態(tài)設(shè)施，只是劃出一片空地作停車(chē)使用，無(wú)法給使用者的心理和生理帶來(lái)愉悅感。石宇熙、葉嘉弘的專(zhuān)利“綠色透水性停車(chē)場(chǎng)”中把停車(chē)場(chǎng)的下墊面結(jié)構(gòu)由下至上依次設(shè)置的土基、礫石層、透水混凝土層、中砂層和植草磚(圖5)，植草磚使植物不被車(chē)輪碾壓，保證植物存活，中砂層和透水混凝土層有降低徑流污染和涵養(yǎng)地下水的效果，這是一種非常好的露天停車(chē)帶的雨水花園模式。另一種雨水花園模式也適用于沈陽(yáng)市(圖6)，將每三四輛車(chē)作為一個(gè)單位，在每個(gè)單位的兩旁設(shè)置小型點(diǎn)狀雨水花園，在不減少停車(chē)位的前提下，通過(guò)雨水花園來(lái)疏導(dǎo)車(chē)輛，更好地降低汽車(chē)尾氣帶來(lái)的影響。
4.4.2 地下停車(chē)場(chǎng)
地下停車(chē)場(chǎng)是寸土寸金的城市中一種重要的停車(chē)場(chǎng)所。地下停車(chē)場(chǎng)的頂部可做屋頂花園[11]。但地下停車(chē)場(chǎng)地勢(shì)較低，門(mén)口又不宜設(shè)計(jì)過(guò)高的坡度，如果沒(méi)有較長(zhǎng)的挑檐，停車(chē)場(chǎng)在下暴雨時(shí)內(nèi)部很有可能積水，所以地下停車(chē)場(chǎng)的屋頂花園并不是非常好的選擇。地下停車(chē)場(chǎng)是一個(gè)很好的雨水收集容器，但大部分的停車(chē)場(chǎng)都是將雨水排入地下管道系統(tǒng)隨著污水一起排走，這樣不能讓雨水資源得到利用。如果在地下停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部設(shè)置雨水花園，就能很好地利用這些雨水資源(圖7)。
五、結(jié)論
(1)在寒地城市，冬季低溫干燥、透水面層透水墊層凍塊等情況，所以在沈陽(yáng)建造雨水花園要著重考慮氣候因素對(duì)植物、墊層的要求，選取植物要有足夠的抗寒能力，覆蓋層需要有足夠的厚度來(lái)為其下墊層保溫。
(2)沈陽(yáng)市步行街建造雨水花園，應(yīng)更重視改建，而非新建。大規(guī)模重建會(huì)耗時(shí)耗力耗財(cái)，應(yīng)盡量不破壞原有基礎(chǔ)設(shè)施，在原有基礎(chǔ)上將雨水花園應(yīng)用到其中去，在探索中完善雨水花園的改建。
(3)注意雨水花園在步行街的應(yīng)用要點(diǎn)，定量分析雨水徑流系數(shù)，采用科學(xué)的計(jì)算和設(shè)計(jì)，確定步行街所需雨水花園面積和適合雨水花園模式。
(4)全面考慮步行街的街道、商場(chǎng)、建筑物頂部、停車(chē)場(chǎng)等地區(qū)，將雨水花園廣泛應(yīng)用于步行街上，為創(chuàng)造生態(tài)文明海綿城市提供參考。
參考文獻(xiàn)：
[1]Lariyah Mohd Sidek，Norshafa Elyza Muha，et al.Constructed Rain Garden Systems for Stormwater Quality Control under Tropical Climates[J].Earth and Environmental Science，2013(16)：120.
[2]李 波，王 黎，滕曉朋，等.沈陽(yáng)市環(huán)境容量下汽車(chē)數(shù)量的計(jì)算與研究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2011：195～196.
[3]王建軍，李 田.雨水花園設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其在上海市的應(yīng)用探討[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013，36(7)：164～167.
[4]李朱婧，周建華，葛煜喆.雨水花園在步行街的選址與空間形態(tài)研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，40(5)：164～170.
[5]Hunt W F，Lord W G.Bioretention performance， design， construction and maintenance[M].N.C：North Carolina Cooperative Extension，2006.
[6]向璐璐，李俊奇，鄺 諾，等.雨水花園設(shè)計(jì)方法探析[J].給水排水，2008，34(6)：47～51.
[7]王向陽(yáng)，彭 茜.居住區(qū)雨水花園的植物配置與景觀設(shè)計(jì)[J].美術(shù)大觀，2014(6)：132.
[8]Darlene C F.Growth Performance of Six Plant Species and Removal of Heavy Metal Pollutants(Cu，Cr，Pb and Zn) in a Field-Scale Bi-Phasic Rain Garden[D].Ohio：The Ohio State University，2009.
[9]劉曉琴，李 偉，胡 成，等.運(yùn)用模擬方法解決步行街人車(chē)混流區(qū)問(wèn)題[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，17(9)：21～26.
[10]李朱婧，周建華，葛煜喆.雨水花園在步行街的選址與空間形態(tài)研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，40(5)：164～169.
[11]姜 虹，李 麗.居住小區(qū)地下車(chē)庫(kù)屋頂花園景觀營(yíng)造初探[J].低溫建筑技術(shù)，2011，33(3)：24～25.
【探析雨水花園在沈陽(yáng)市步行街的應(yīng)用設(shè)計(jì)】相關(guān)文章：
雨水花園在城市環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用09-03
探析藝術(shù)設(shè)計(jì)的思維模式及應(yīng)用原則09-20
探析民族元素在設(shè)計(jì)風(fēng)格問(wèn)題上的應(yīng)用08-22
探析列缺穴及臨床應(yīng)用10-06
探析室內(nèi)設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)08-28
探析程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽在軟件工程專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用10-30
探析程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽在軟件工程專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用10-25
知識(shí)管理在企業(yè)中的應(yīng)用探析10-15
探析地被植物在溫州園林的應(yīng)用10-05