錢程 張萬榮

摘要：海綿城市建設正在國內試點城市中進行，雨水花園在其中扮演著重要的角色。作為低影響開發(fā)理論的主要實踐途徑之一，雨水花園在景觀性和雨水徑流控制上都有著較好的效果。通過對低影響開發(fā)理論進行闡述，并對雨水花園的概念、構造、營建選址、營建原則及植物配置等方面進行分析，探討雨水花園在杭州市應用的可行性。

關鍵詞：低影響開發(fā);雨水花園;植物選擇;海綿城市

傳統(tǒng)的雨洪管理強調“管道快排”，雨水徑流通過城市排水管網(wǎng)迅速排到河湖等受納水體，這不僅浪費了大量的雨水資源，同時雨污流入受納水體時也造成的水體污染和洪澇災害[1]。面對日益嚴峻的城市水問題，傳統(tǒng)的雨洪管理理念顯得力不從心。國家于2014年正式提出海綿城市建設，為今后城市建設提供更加科學的指導。海綿城市建設是國內對低影響影響開發(fā)理論的參考及予以本土化運用。通過對低影響開發(fā)理論中的雨水花園研究，結合杭州市自然地理特征和雨洪條件，嘗試提出杭州市雨水花園營建的具體要求及一些常見植物應用選擇。

1 低影響開發(fā)理論闡述

低影響開發(fā)（LID）是由美國最佳管理實踐（BMPs）發(fā)展而來的一種新興的雨洪管理技術[2]。低影響開發(fā)的理念最初強調分散的、小型化的源頭控制措施，但隨著低影響開發(fā)理念和技術的不斷發(fā)展，加之我國城市發(fā)展和基礎設施建設過程中面臨的城市內澇、徑流污染水資源短缺等突出問題，在我國，低影響開發(fā)的含義已經(jīng)延伸到從源頭削減、中端傳輸?shù)侥┒苏{蓄等不同尺度的控制措施[3]。

1.1 低影響開發(fā)設計原則

美國阿肯色大學社區(qū)設計中心編著的《低影響開發(fā)：城區(qū)設計手冊》一書中指出：建設一個高效率的低影響開發(fā)雨水處理系統(tǒng)需遵循冗余、彈性和分散布局的原則[4]。

1.1.1 冗余。在一塊低影響開發(fā)設計區(qū)域中，往往需要設計多個分散的低影響開發(fā)處理設施，這些小型化的LID處理設施不僅要解決各自區(qū)塊中的雨水徑流，同時也要通過原有的市政基礎設施相互連接，使整個區(qū)域保持一定的系統(tǒng)冗余度，以應對五十年一遇甚至百年一遇的特大降雨。

1.1.2 彈性。為了使低影響開發(fā)場地區(qū)域更富有生態(tài)效益，一方面可整合場地中的不同服務水平的低影響開發(fā)基礎設施，提高場地處理徑流的能力;另一方面可通過擴大場地的生態(tài)交錯區(qū)域，提高場地中的生物多樣性，以增強場地中生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，從而降低外界環(huán)境對場地內的干擾，還能節(jié)約場地維護費用。

1.1.3 分散布局。低影響開發(fā)設施的分散布置能夠發(fā)揮各自的最大價值，通過幾個不同的LID處理設施的共同作用，可以更好地解決場地中的徑流問題。分散布置的處理設施也能提高場地的生態(tài)交錯區(qū)域，提高場地中的環(huán)境承載力。

1.2 低影響開發(fā)場地應用

低影響開發(fā)設計需要處理好土壤與場地、植物與場地及水與場地之間的關系。

1.2.1 土壤與場地。在場地施工前，需要了解場地土壤類型、地下水深度及土壤的透水率，對于易于壓實區(qū)劃定保護范圍;在施工中要執(zhí)行禁止碾壓計劃，盡量避免雨天作業(yè);在竣工后要對場地進行定期維護，以保證設施正常運行。

1.2.2 植物與場地。低影響開發(fā)設計是保護和優(yōu)化現(xiàn)存的植物，營造濕生性植物景觀群落。本土植物能夠更好地適應當?shù)丨h(huán)境和提高生物多樣性。

1.2.3 水與場地。在進行場地設計前，需要了解該地區(qū)的自然水文狀況、上下游連通性、匯水區(qū)域和徑流情況，根據(jù)不同的降水等級來設計低影響開發(fā)設施的面積，以滿足其使用要求。

1.3 低影響開發(fā)設施的比較與選擇

低影響開發(fā)的技術設施種類多樣，具有不同的優(yōu)缺點適用范圍。《海綿城市建設指南》對17種低影響開發(fā)單項設施進行解釋說明，并指出其適用性和優(yōu)缺點，其中較常見的有透水鋪裝、綠色屋頂、生物滯留設施、蓄水池、雨水管等。LID設施往往具有多種功能，選用時應根據(jù)主要功能按相應的方法計算設施規(guī)模，并對單項設施及其組合系統(tǒng)的設施選型和規(guī)模進行優(yōu)化[5]。

2 雨水花園的闡述

2.1 雨水花園的概念

雨水花園的概念源于20世紀90年代的美國，是指在天然或人工形成的低勢地區(qū)，被用于收集建筑屋頂或地面的雨水，是一種生態(tài)可持續(xù)的雨洪控制及雨水利用設施[6]。雨水花園相關理論發(fā)展至今已經(jīng)形成多種定義，但總體上來說在園林綠地中以雨水收集和利用為目的，以科學的處理手段或自然凈化機制，并能呈現(xiàn)良好景觀效果淺凹式綠地都可以稱作是雨水花園[7]。

2.2 雨水花園的結構

雨水花園由蓄水層、樹皮覆蓋層、換土層、砂濾層、礫石層、溢流口等結構組成[8]。蓄水層上方設置溢流口，可將超出雨水花園承載量的雨水通過下接的雨水管渠排放到市政雨水管網(wǎng)中，保持場地的雨水不外溢（見圖1）。

雨水花園各層結構的作用、功能及對應的設計深度詳見表1。

2.3 雨水花園的主要類型

①按施工程序可分為：簡易型雨水花園和復雜型的雨水花園。簡易型雨水花園可設置在居住小區(qū)住宅旁的綠地或者一些污染較輕的區(qū)域，土壤要有良好的滲透能力，結合植物造景來創(chuàng)造良好的休閑空間;復雜型雨水花園可設置于城市道路、土壤滲透性差、污染較重的區(qū)域等，對一些污染較重的區(qū)域雨水收集時建議設置初期雨水棄流裝置。②按應用場地可分為：居住區(qū)雨水花園、道路雨水花園、公共區(qū)域雨水花園等。公共區(qū)域又涵蓋了城市廣場、停車場、城市綠地等。③按空間形態(tài)可分為：點狀雨水花園、線狀雨水花園和面狀雨水花園等。

2.4 雨水花園的選址

影響雨水花園選址的因素主要有以下5種情況：①當場地中地下水位較高時雨水不能及時下滲，從而造成雨水花園長時間積水，植物容易爛根以及滋生蚊蟲等問題。②雨水花園設置時要考慮對周圍建筑影響，雨水花園一般建造在陽面，據(jù)相關研究可知，雨水花園與建筑基礎的水平距離不應低于3m，距含地下空間的建筑不應低于9m[11]。③雨水花園場地中的土壤要有良好的滲透能力，一般選擇砂土或砂質壤土，如果場地中的土壤達不到要求，可采取局部換土的方法且場地換土面積不宜太大。④雨水花園主要處理建筑屋頂、廣場、道路和一些不透水鋪裝的徑流雨水，因此雨水花園應盡量布置在這些設施的周圍，以便就地消納雨水。⑤雨水花園在選址時要分析場地周圍的地形，了解場地的匯水區(qū)域，一般建設在地勢較低的綠地中;也可通過地形設計和布置導流設施來實現(xiàn)雨水的匯集。

2.5 雨水花園植物選擇

2.5.1 雨水花園植物選擇原則。雨水花園中的植物選擇需要考慮多種因素，既要考慮植物的使用功能，又要滿足植物的景觀要求，不同植物的組合搭配可以創(chuàng)造出豐富的景觀效果和生態(tài)功能。植物選擇的原則有：①優(yōu)先選用鄉(xiāng)土植物，適當引進外來植物;②選用耐旱、耐澇等抗逆性較好的多年生植物;③選用根系發(fā)達、抗污染能力較強的植物;④選用易于管理、觀賞價值較高的植物等。

2.5.2 雨水花園植物配置應用。根據(jù)雨水花園中植物種植區(qū)域的受淹情況不同，可將雨水花園分為蓄水區(qū)、緩沖區(qū)和邊緣區(qū)[12]。蓄水區(qū)是進行雨水收集和處理的區(qū)域，植物選擇既要考慮雨季時有較強的耐淹、抗污染能力，也要考慮干旱季節(jié)有較強的耐旱能力。緩沖區(qū)主要是降低徑流流速，在植物選擇時要選用根系較深的植物，同時植物也要有一定的耐水濕和耐旱能力。邊緣區(qū)蓄水能力差，一般選擇耐旱能力較強的植物，而且要處理好與周邊環(huán)境銜接的問題。

3 杭州市雨水花園應用初探

3.1 杭州市的自然條件

杭州市屬于亞熱帶季風氣候，四季分明，雨量充沛。夏季氣候炎熱潮濕，冬季寒冷干燥，全年平均氣溫約16.5℃。杭州市位于長江三角洲地區(qū)，年平均降雨量約1454mm，顯著高于全國年平均降雨量的630mm，杭州市全年降雨量充沛，但降雨量存在季節(jié)分配不均，月平均降雨主要集中在4～10月份，約占全年的73%，其余月份約占全年的23%（見圖2）。根據(jù)2017年的人均水資源占有量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全市人均水資源占有量為1551.2m³，低于全省人均水資源量的1592.1m³，同時也低于全國人均水資源量的2074.5m³，屬于缺水性城市。造成這一現(xiàn)象有多方面的原因，但城市硬質地面積增加導致雨水不能下滲、城市徑流污染嚴重、雨水利用效率低等城市水環(huán)境問題值得深思。

3.2 杭州市的雨水花園營建的要求

針對杭州市目前存在雨水問題，雨水花園在選用中應當以緩解徑流流量、控制徑流污染，并兼顧改善水資源環(huán)境及營造多功能景觀等為目標。在一些水質污染較輕的建筑和小區(qū)的屋面雨水、道路雨水、單戶住宅的雨水徑流處理中，可選用結構簡單的雨水花園，以解決場地范圍內的雨水徑流為主。在一些污染較重的工廠區(qū)、城市主干道、商業(yè)廣場等周圍的公共綠地，可選用結構較復雜的雨水花園來凈化徑流水質、減輕徑流污染。

杭州市土壤類型以黏土為主，滲透性較差，為了使雨水花園能正常使用，應當在土壤滲透性較差的地方進行土壤改良，可在土壤中摻人煤渣、碎陶粒等，增加滲透性。雨水花園的最大服務匯水面積5hm²，一般0.5～2hm²，雨水花園的有效面積可按匯水區(qū)域的不透水面積的5%～10%估算。

3.3 杭州市雨水花園的植物選擇

在雨水花園的植物選擇上，根據(jù)上述植物選擇原則，結合杭州市常用植物種類，列舉一些杭州市雨水花園植物選擇種類。蓄水區(qū)可選擇水杉、池杉、蒲葦、蘆葦、黃菖蒲、再力花等;緩沖區(qū)可選擇楓楊、垂柳、美人蕉、梭魚草、香蒲、千屈菜、鳶尾等;邊緣區(qū)可選用夾竹桃、烏柏、花葉蘆竹、八仙花、大吳風草、紅花酢漿草、沿階草等。

4 結語

雨水花園作為海綿城市建設的主要工程措施之一，有著較為重要的研究和應用價值。我國國土面積大，不同地區(qū)氣候特征又有顯著差異，雨水花園類型和植物選擇也要因地制宜。因此，針對不同地區(qū)雨水花園建設形式是目前研究的方向之一，通過對杭州市自然地理條件進行分析，針對杭州市降雨特點提出杭州市雨水花園建設要求及植物選擇的種類，然而城市雨洪管理是一個大的系統(tǒng)性工程，需要多方共同努力建設，并且要在不斷發(fā)現(xiàn)問題與解決問題過程中來找到合理的解決途徑。（收稿：2019-08-19）

參考文獻：

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[2]US EPA.Low Impact Development（LID）：A Literature Review[R].United States Environmental Protection Agency，2000.EPA-841-B-00-005.

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[12]王佳，王思思，等.雨水花園植物的選擇與設計[J].北方園藝，2012.

作者簡介：錢程（1994-），男，在讀碩士;張萬榮（1962-），男，碩士生導師，教授級高級工程師。