畢鵬偉,王月賓,劉婷婷

摘要 在低影響開發(fā)理念的指導(dǎo)下，以北京農(nóng)學(xué)院為例進(jìn)行校園雨水花園景觀改造，通過雨水花園景觀中運用的設(shè)計手段和技術(shù)設(shè)施，將雨水管控設(shè)施與景觀環(huán)境融為一體，解決對校園雨水的內(nèi)澇困擾，改善校園的水生態(tài)和水環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)校園的建設(shè)。同時為我國其他校園雨水花園景觀改造提供一些參考與借鑒。

關(guān)鍵詞 低影響開發(fā)；雨水花園；生態(tài)校園；技術(shù)設(shè)施

中圖分類號 S731.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）06-0104-08

Rainwater Garden Landscape Renovation and Analysis—Taking Beijing University of Agriculture as an Example

BI Pengwei1，WANG Yuebin2*，LIU Tingting2 （1.School of Landscape Architecture， Beijing University of Agriculture， Beijing 102206； 2.Beijing Institute of Landscape Architecture， Beijing 100102）

Abstract Under the guidance of low impact development concept， taking Beijing University of Agriculture as an example， the landscape renovation of rainwater garden was carried out， through the design method and technical measures used in the rain garden landscape， the rainwater control measures are integrated with the landscape environment， to solve the problem of waterlogging on campus rainwater， improve the water ecology and water environment of campus， and promote the construction of ecological campus. At the same time， it can also provide some references for other colleges and universities campus rain garden landscape construction.

Key words Low impact development；Rain garden； Ecological campus；Technical facilities

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展、人口數(shù)量的膨脹，河流、湖泊等地表水系面臨著斷流、干涸的局面，甚至地下水也被嚴(yán)重超采，致使地下水位不斷下降[1]。城市缺水這一重大難題漸漸困擾著人們的生活，影響著生活品質(zhì)。作為自然界最寶貴的財富，雨水是一種污染度極小的天然水資源，具有很高的可利用性，應(yīng)該成為緩解城市水資源緊缺的重要環(huán)節(jié)[2]。20世紀(jì)90年代末提出的“低影響開發(fā)（LID：Low Impact Development）”雨洪管理理念以及國家在此基礎(chǔ)上提出的“海綿城市”建設(shè)，對雨水的合理利用具有重要的指導(dǎo)意義[3]。近年來校園飽受雨洪內(nèi)澇和水資源短缺的困擾，雨水作為一種可回收的自然資源，應(yīng)當(dāng)引起人們的廣泛關(guān)注，需要在校園綠地景觀設(shè)計中與雨水收集利用工程相結(jié)合，實現(xiàn)雨水資源的收集利用。

1 雨水花園的概念

雨水花園是低影響開發(fā)理念下的一項重要設(shè)施。雨水花園作為一種有效凈化、積存雨水的綠色生態(tài)措施，主要指的是人為開挖的低凹綠地，用來匯聚建筑屋頂、道路、廣場等的雨水徑流，依靠土壤與植物共同配合的作用機制來實現(xiàn)雨水的收集利用，從而能夠補充地下水資源，改善生態(tài)環(huán)境[4]。如圖1所示。

2 校園雨水花園應(yīng)用前景

校園是城市的主要構(gòu)成要素之一，具有人口密集、用水途徑繁多、用水量大等特點，使校園成為集中用水的大戶，對水的需求量大且需求途徑多種多樣，這就促使了校園用水緊張、耗水量大問題的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響了校園的可持續(xù)發(fā)展[5]。雨水花園能有效收集處理雨水，使得雨水重新被吸收利用，地下水得以補充。同時雨水花園能夠減少強降雨時校園路面的雨水徑流量，解決雨水的無組織漫流，緩解校園排水管道的泄洪壓力，從而保證了校園內(nèi)雨洪的自然吸蓄、下滲、滯留與凈化[6]。

校園綠地作為展現(xiàn)校園生活環(huán)境的重要部分，應(yīng)當(dāng)具有凈化校園空氣、吸納校園噪聲、逐步美化校園生態(tài)環(huán)境的作用，從而形成自然、生態(tài)、優(yōu)美的視覺享受[7]。生態(tài)校園理念的提出，將可持續(xù)發(fā)展的目光聚集在水資源環(huán)境的改善和保護方面，在微觀層面上對雨水的收集利用進(jìn)行全方位、多層次的探究。在校園景觀規(guī)劃建設(shè)中，從生態(tài)的角度出發(fā)，通過校園雨水花園景觀改造，完全契合生態(tài)校園的建設(shè)思路，完善了校園自然環(huán)境的生態(tài)循環(huán)，將是促進(jìn)校園水資源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[8]。

3 國內(nèi)外校園雨水花園實踐案例

3.1 美國塔博爾山學(xué)校雨水花園 美國的雨水花園以促進(jìn)天然下滲能力為目標(biāo)，相應(yīng)的理念和技術(shù)都比較完善。美國高校雨水花園的實踐豐富，較出名的校園雨水花園有塔博爾山中學(xué)雨水花園、亞利桑那州立大學(xué)生物研究所雨水花園等。

塔博爾山中學(xué)雨水花園景觀在改造之前是一處建筑室外天井，占地約190 m2，作為停車場使用，因此場地內(nèi)部主要包括了來自停車場路面和周圍建筑屋頂?shù)牡挠晁畯搅鳌Ｔ诮涤昙竟?jié)，場地內(nèi)部內(nèi)澇問題嚴(yán)重；哪怕在不降雨時期，停車場大量的鋪裝面積形成了一個灰色、無力的外部空間。通過對場地改造為雨水花園景觀，通過雨水花園中的植物、土壤、礫石的相互作用機制緩解了場地內(nèi)部的雨水徑流流速，并加以吸收利用和暫時儲存，這樣就大大減輕了排水系統(tǒng)的壓力，緩解了場地時常內(nèi)澇的局面。在場地內(nèi)部設(shè)計了50 cm寬的礫石通道，一方面緩解雨水流速，另一方面貫通了雨水花園兩端，使游客可以近距離觀賞、學(xué)習(xí)雨水花園景觀。

3.2 亞利桑那州立大學(xué)生物研究所雨水花園 亞利桑那州立大學(xué)生物研究所位于沙漠地帶，炎熱干旱的氣候條件促使研究所將創(chuàng)造生態(tài)的景觀環(huán)境作為主要的設(shè)計需求，在場地內(nèi)運用了多種景觀設(shè)計手法和雨水處理設(shè)施，實現(xiàn)景觀可持續(xù)發(fā)展。將原來的瀝青路面改變?yōu)橥杆佈b；在露天廣場旁設(shè)計雨水花園，不僅作為收集雨水的場地，還為學(xué)生提供了優(yōu)美的學(xué)習(xí)交流空間；在道路周邊的盆地中鋪滿砂礫，作為蓄水池使用。同時在場地內(nèi)設(shè)計了具有高低韻律感的混凝土景墻，周圍種植具有治療效果的植物。整個場地的景觀設(shè)計中改變了鋪裝材料，廣場旁雨水花園的營造，景墻小品的塑造，鄉(xiāng)土沙漠植物的栽植，每一處景觀的完美呼應(yīng)，將景觀設(shè)計與雨水收集利用巧妙結(jié)合，使整個場地綻放新的生機活力。

3.3 清華大學(xué)勝因院雨水花園 近年來，國內(nèi)高校也開始紛紛開展校園雨洪管控實踐，一方面緩解了校園內(nèi)存在的雨水問題，另一方面起到了很好的示范、教育和指導(dǎo)作用。目前國內(nèi)高校校園雨水花園改造項目較為成功的是清華大學(xué)校園雨洪管控實踐項目[9]。

清華大學(xué)勝因院場地地勢低洼，容易匯集周邊道路和建筑雨水徑流，再加上場地內(nèi)部沒有市政排水管網(wǎng)，因此，每當(dāng)降雨時便會導(dǎo)致場地出現(xiàn)積水、內(nèi)澇的問題。清華大學(xué)勝因院雨水花園景觀作為國內(nèi)校園中較早的、改造效果明顯的成功案例，具有很強的學(xué)習(xí)性和科普教育性。在場地改造中首先強調(diào)從雨水徑流的源頭處采取措施加以控制和調(diào)節(jié)，根據(jù)現(xiàn)狀設(shè)計調(diào)整場地豎向，合理引導(dǎo)雨水徑流的流向。通過對道路、綠地等下墊面進(jìn)行改善，增強其滲透性，將雨洪管理措施與綠地景觀改造完美結(jié)合，使場地在解決雨水內(nèi)澇的前提下創(chuàng)造了雨水與景觀交融的新舉措[10]。勝因院雨水花園景觀成功地將歷史文化傳承、景觀設(shè)計和雨水管控相結(jié)合，使得雨水花園在旱季與雨季均具有可觀賞的景觀點，給游人2種不同的視覺景觀效果，創(chuàng)造了校園內(nèi)獨特的雨水景觀文化。清華大學(xué)勝因院雨水花園現(xiàn)場調(diào)研如圖2。

3.4 總結(jié)經(jīng)驗 通過對上述校園雨水花園景觀改造分析，能夠總結(jié)出校園雨水花園改造的幾個關(guān)鍵點：①加強前期調(diào)研工作。不同的積水場地引起內(nèi)澇的原因不盡相同，因此需要在前期多進(jìn)行調(diào)研活動，分析場地周邊空間環(huán)境、下墊面性質(zhì)和綠地的景觀特征等，得出場地內(nèi)澇的真實原因。②選擇合適的雨水花園改造體系。雨水花園改造中具有多樣的雨洪管理措施，應(yīng)當(dāng)綜合考慮場地現(xiàn)狀，運用合理的技術(shù)措施，營造正確的雨水收集利用體系。③與休閑空間相結(jié)合。校園中雨水花園景觀改造，不僅僅是體現(xiàn)在雨水收集利用的功能方面，還應(yīng)該注意景觀性的表達(dá)，在設(shè)計上與休閑空間相結(jié)合，供師生休息、交流、觀賞，同時作為校園雨水收集利用的文化教育科普場所，創(chuàng)造多功能、復(fù)合式的景觀空間。

4 北京農(nóng)學(xué)院雨水花園景觀改造與分析

4.1 區(qū)位概況 銀杏大道為校園主干道，東側(cè)為辦公樓1、2、3號樓，西側(cè)為學(xué)校禮堂，同時周邊還緊鄰教學(xué)樓、行政主樓、第二食堂、文法樓、校醫(yī)院、學(xué)生宿舍4號樓。地理位置優(yōu)越，屬于校園內(nèi)不通車區(qū)域，交通方式為步行和騎行，每天經(jīng)由銀杏大道去往各處的人流量非常多，是校園重要的交通要道。銀杏大道區(qū)位如圖3。在道路的兩側(cè)對植了樹姿高大挺拔的銀杏樹，入秋時刻，樹上開滿了金黃的銀杏葉，是校園內(nèi)不可多得的一處靚麗風(fēng)景。在道路的東側(cè)有6處長條形綠化帶，種植了草坪地被，為此處的銀杏樹景觀增添了一抹綠意，但是純粹的銀杏樹營造的景觀效果仍比較單一。道路的西側(cè)綠地緊鄰禮堂，同時還作為禮堂的外部景觀空間，景觀價值的重要性不言而喻?，F(xiàn)狀禮堂周圍景觀過于平鋪直敘，僅僅是植物的簡單搭配，種植形式也較為混亂，毫無特色。

4.2 現(xiàn)狀雨水利用與存在問題 如圖4所示，校園道路雨水利用現(xiàn)狀主要是通過市政管網(wǎng)的排放。排水主要依靠的是呈分散式布置排水管網(wǎng)，包括雨水管、雨水明渠和雨水暗渠等方式[11]。將道路的雨水直接排入到市政管網(wǎng)中，造成了雨污的混流和雨水資源浪費的問題。降雨時，由于校園內(nèi)道路不透水表面較大，再加上不透水路緣石的阻擋，使雨水滯留在路面上，容易對排水管道造成強壓，在遇強降雨時，容易造成雨水滿溢、道路積水的問題。

道路兩側(cè)綠地在布局上呈現(xiàn)出分散、破碎、缺少成片等特征，在植物配置上效果單一，景觀營造效果較差，并且地形過于平整。這就決定了道路的雨水徑流都匯入到綠地中，依靠綠地系統(tǒng)的自我下滲、自我調(diào)節(jié)進(jìn)行消納。當(dāng)強降雨時，綠地內(nèi)部的瞬時雨水量較大，再加上道路的雨水徑流匯入綠地中，超出了綠地的自我調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致綠地積水內(nèi)澇，綠地內(nèi)的植物遭到危害。銀杏大道現(xiàn)狀調(diào)研統(tǒng)計如表1。

4.3 場地土壤測試 如圖5所示，在銀杏大道雨水花園方案改造前，通過手指測定法和松緊度測定法對場地內(nèi)的綠地土壤的土質(zhì)進(jìn)行測試，可以得到土壤為沙壤土的結(jié)果，同時對場地的土壤進(jìn)行簡單的滲透性測試。綜合以上3種測試方法，可以得知銀杏大道適合進(jìn)行雨水花園景觀改造。

4.4 場地目標(biāo)改造定位 根據(jù)場地景觀現(xiàn)狀和雨水利用現(xiàn)狀綜合考慮，確定銀杏大道雨水花園景觀改造定位為：①優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)，增加下滲，解決道路內(nèi)澇；②改造道路周邊綠地，根據(jù)周邊空間結(jié)構(gòu)設(shè)計為不同形態(tài)雨水花園，完善雨洪管控措施；③強化道路的豎向景觀效果，營造豐富的立面色彩感，煥發(fā)道路的生機與活力；④增設(shè)廊架座椅，強化休憩空間；⑤將銀杏大道雨水花園景觀改造作為校園道路雨水收集利用的示范路，向校園中上萬名師生以及社會中的人群宣揚雨水收集利用的重大意義；⑥加強了校園景觀的個性化建設(shè)，創(chuàng)造獨屬于北京農(nóng)學(xué)院的校園景觀。

4.5 場地改造總體布局 在對研究區(qū)域進(jìn)行改造時，根據(jù)場地現(xiàn)狀將銀杏大道細(xì)分為4個不同的區(qū)域，以實現(xiàn)場地內(nèi)部雨水資源合理高效的收集利用。從研究區(qū)域改造布局（圖6）可以看出，將銀杏大道分為自然式雨水花園區(qū)、透水道路區(qū)、臺地式雨水花園區(qū)、景觀休憩區(qū)4個分區(qū)。

4.5.1 自然式雨水花園區(qū)。區(qū)域改造前為6個長條形綠帶，位于道路東側(cè)，種植形式較為自然，可以作為一部分道路雨水徑流的匯入地，設(shè)計為自然式下凹的雨水花園。

4.5.2 透水道路區(qū)。銀杏大道為校園的主干道，人流量較大。改造前道路為不透水結(jié)構(gòu)，降雨時道路多處出現(xiàn)內(nèi)澇積水的現(xiàn)象。因此依據(jù)場地現(xiàn)狀設(shè)計為透水道路區(qū)[12]。

4.5.3 臺地式雨水花園區(qū)。區(qū)域改造前為2處方形綠化種植區(qū)，位于道路西側(cè)，面積相對較大，植物配置單一，景觀效果較差，設(shè)計為臺地式下凹的雨水花園。

4.5.4 景觀休憩區(qū)。在研究區(qū)域的西側(cè)，通過設(shè)計休息設(shè)施，營造景觀休憩空間，供師生停留觀賞或交談。

4.6 場地具體方案改造 如圖7銀杏大道改造方案圖所示，主要對圖中a、b、c、d、e 5處進(jìn)行改造。

4.6.1 a處改造。通過設(shè)計景觀廊架、草步道、水景池、遮蔭喬木的栽植、小面積鋪裝廣場等相結(jié)合，營造一個充滿活力的景觀休憩空間，引導(dǎo)師生進(jìn)入場地休息、交談或駐足觀賞雨水花園景觀。同時這個場所不僅僅是銀杏大道的景觀空間，還可以作為周邊建筑，如禮堂、第二食堂、文法樓的外部集散、休閑空間。

4.6.2 b處有2處改造。第1處是考慮道路和建筑的空間結(jié)構(gòu)，將銀杏大道西側(cè)平坦的綠化帶改造為臺地式雨水花園景觀。道路雨水經(jīng)過石籠的初步過濾，將雨水徑流中的大多固體顆粒滯留，也減緩了雨水過快的流速。過濾后雨水會流入雨水花園中，上層臺地的植物栽植應(yīng)該突出臺地坡面的視覺效果，同時要面對雨水的二次沖刷，收集、吸收更多的雨水。因此應(yīng)多種觀賞性較高、根系發(fā)達(dá)的植物，如毛茛、鳶尾、千屈菜、婆婆納、黃菖蒲等。下層臺地的植物栽植要應(yīng)對強降雨時雨水的暫時存積，因此要能夠具備短期耐澇和長期耐旱的特性，因此應(yīng)多栽植抗逆性強、管理粗放的草本植物，如拂子茅、狼尾草、藍(lán)羊茅、嶗峪苔草、青綠苔草等。第2處是在雨水花園旁設(shè)計了雨水井，在降雨時，匯入雨水花園的雨水徑流經(jīng)過滲透、凈化，一部分被土壤吸收后，多余的雨水可以儲存在雨水井中，之后用于植物的澆灌和景觀用水的補充。臺地式雨水花園凈化系統(tǒng)如圖8。

4.6.3 c處有3處改造。第1處是道路改造的技術(shù)設(shè)施，將道路的普通材料替換為透水性材料，透水性材料無論在景觀美化層面還是雨水下滲的功能層面都要比普通的材料有更好的使用性，從而在一定程度上緩解路面雨水徑流。第2處是路緣石的技術(shù)改造，將道路原先的路緣石由高改平，擴寬了道路寬度，使路面雨水徑流能夠匯入到綠地之中，緩解了管道泄洪壓力，避免了道路雨水內(nèi)澇。第3處生態(tài)樹池的技術(shù)改造，將原先高于路面的樹池降低與路面平齊，使路面雨水能夠匯入到樹池中。然后對樹池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，加強樹池對雨水的吸收、下滲能力。

4.6.4 d處有1處改造。第1處是對道路周邊綠地的改造，

在平坦的綠化帶內(nèi)設(shè)計下凹的雨水花園，雨水花園的高程低于道路高程，道路上的大部分雨水以及周邊建筑的雨水容易引入到雨水花園內(nèi)，通過栽植的植物，如黃菖蒲、千屈菜、花葉蘆竹、狼尾草等和土壤的相互作用對雨水進(jìn)行吸收、滯留、滲濾。自然式下凹雨水花園雨水凈化系統(tǒng)如圖9。場地內(nèi)雨水花園改造所用植物如表2。

4.6.5 e處有1處改造。此處位于銀杏大道與玉蘭路相交處，與教學(xué)區(qū)相鄰，人流量較大，因此在此處設(shè)置了木制平臺和講解標(biāo)識牌，便于來往師生駐足觀賞和學(xué)習(xí)。銀杏大道雨水花園改造后景觀效果如圖10。

4.7 場地改造方案評價 通過對場地內(nèi)雨水匯流總量，雨水花園下滲量、蓄水量、空隙儲水量數(shù)值的計算，對場地雨水花園改造方案進(jìn)行評估。

場地內(nèi)雨水匯流面積可以采用公式（1）計算，

S匯=S地+S草Φ

（1）

式中，S匯為雨水匯流面積；S地為地面面積，2 195.01 m2；S草為草坪面積，1 515.08 m2；Φ為草坪徑流系數(shù)，一般取0.2。

因此，由公式（1）可以計算出，場地內(nèi)雨水匯流面積為2 498.03 m2。

場地內(nèi)雨水匯流總量可以采用公式（2）計算，

V=S匯H

（2）

式中，V為雨水匯流總量；S匯為雨水匯流面積；H為設(shè)計降雨量，一般不超過0.03 m。

因此，由公式（2）可以計算出，場地內(nèi)雨水匯流總量為74.94 m3。

雨水花園下滲量可以采用公式（3）計算，

S下滲=K（df+h）AfT/df

（3）

式中，S下滲為雨水花園下滲量；K為土壤滲透系數(shù)，一般取0.3；雨水花園的深度，取0.25 m；h為畜水層平均水深，一般為最大水深的1/2，取0.1 m；Af為雨水花園的表面積，取1 045.25 m2；T為計算時間，一般以一場雨時間計算。

因此，由公式（3）可以計算出，雨水花園雨水下滲量為36.58 m3。

雨水花園蓄水量可以采用公式（4）計算，

Vw=Af hm（1-fv）×10-3

（4）

式中，Vw為雨水花園蓄水量；Af為雨水花園的表面積，取1 045.25 m2；hm為最大蓄水高度，0.2 m；fv為植物橫截面積占蓄水層表面積的百分比。

因此，由公式（4）可以計算出，雨水花園蓄水量為0.2 m3。

雨水花園空隙儲水量可以采用公式（5）計算，

G=nAf df

（5）

式中，G為雨水花園空隙儲水量；n為種植土與填料層的平均空隙率，一般取0.3；Af為雨水花園的表面積，取1 045.25 m2；df為雨水花園的深度，取0.25 m。

因此，由公式（5）可以計算出，雨水花園空隙儲水量為78.39 m3。

通過以上5個公式的計算結(jié)果可以得出，場地內(nèi)雨水匯流總量為74.94 m3，雨水花園的雨水調(diào)節(jié)量為115.17 m3。經(jīng)過比較可知，改造的雨水花園可以有效地處理場地內(nèi)地雨水徑流，緩解了暴雨時道路的內(nèi)澇問題，減輕了市政排水管網(wǎng)的泄洪壓力，很好地完成預(yù)期目標(biāo)。同時一部分雨水徑流通過改造的雨水花園被吸收利用，地下水得以補充，為區(qū)域內(nèi)的植物生長創(chuàng)造了良好的土壤環(huán)境，改善了銀杏大道局部小氣候環(huán)境，增強美學(xué)價值，創(chuàng)造小型生境。改造后銀杏大道統(tǒng)計如表3，改造后銀杏大道雨水徑流如圖11。

5 結(jié)語

校園在進(jìn)行雨水花園景觀改造時，應(yīng)當(dāng)充分考慮校園的雨水收集利用并不是獨立存在的個體，需要和景觀共同納入到校園規(guī)劃中考慮。在校園總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，充分考慮校園現(xiàn)狀，因地制宜，進(jìn)行雨水收集利用與景觀營造相結(jié)合的研究。在低影響開發(fā)理念的指導(dǎo)下，合理改善校園綠地模式，結(jié)合現(xiàn)狀道路、建筑布局，進(jìn)行雨水花園景觀設(shè)計，同時需要保障校園市政管道設(shè)施的泄洪力度，形成有效的校園雨水收集利用系統(tǒng)，營造生態(tài)、宜人、舒心的校園科研環(huán)境。以校園雨水花園景觀方案改造作為展示點，能夠形成以點帶面的效果，為其他高校的校園雨水收集利用景觀營造提供示范作用。同時促進(jìn)城市其他子單位開展雨水收集利用的活動，使之都能夠成為構(gòu)建海綿城市的細(xì)胞，提升城市整體雨水收集利用的能力。

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