曹麗娜 劉春風(fēng) 曾富超

(江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 句容 212400)

鄉(xiāng)村排水管網(wǎng)原本就不夠完善，污水處理較落后，伴隨鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)，不透水地面的增加，導(dǎo)致污廢水及垃圾滲濾液積累在地表或溝渠中，隨降雨排入水體，惡化水質(zhì)[1]。而人們對鄉(xiāng)村私家庭院景觀要求日益提升，因此有必要對雨水管理技術(shù)進(jìn)行研究，促進(jìn)鄉(xiāng)村庭院雨水景觀建設(shè)，改善水環(huán)境。

1 丁莊村私家庭院現(xiàn)狀條件分析

1.1 區(qū)域分析

私家庭院位于句容市丁莊村，丁莊村為全國旅游示范村，以葡萄種植和農(nóng)家樂旅游混合產(chǎn)業(yè)為主，建有萬畝示范葡萄園，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良。庭院位于村落的中部，東北鄰S266茅山大道，南靠Y405鄉(xiāng)道，周邊以葡萄園為主，整體生態(tài)環(huán)境較好，但北側(cè)有一處臨時混凝土攪拌場，有灰塵。

1.2 氣候水文分析

句容市位于N31°37′～32°12′、E118°57′～119°22′，屬于北亞熱帶中部氣候區(qū)，具有明顯的季風(fēng)氣候特征，夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，地處長江中下游，屬低山丘陵區(qū)。

近60a，句容年平均氣溫維持在16℃左右，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，春夏秋冬四季氣溫都在變暖，以春季氣溫上升最多，約1.3℃。年平均降水量為1079.5mm，隨著天氣變暖，年降雨量又有所增多，干旱或偏干旱年份有所減少，大水年呈增加趨勢[2]。主要災(zāi)害性天氣為臺風(fēng)、暴雨(大暴雨)、短時強降雨、降雪和積雪，大霧和霾、雷暴、梅雨、大風(fēng)、低溫凍害等災(zāi)害性天氣。隨著降雨量的日趨豐沛以及應(yīng)對暴雨、強降雨等災(zāi)害天氣的措施，可以嘗試?yán)糜晁Y源，對其進(jìn)行收集、儲存并循環(huán)使用，以補給高溫天氣或旱季用水。

因為句容的地理位置和氣候環(huán)境，該地雨水資源豐富，水文條件較好。

1.3 用地類型與豎向分析

私家庭院的用地類型包括建筑屋面、庭院道路、硬質(zhì)鋪裝和綠地等類型。場地整體地形較平坦，以鋪裝為零點，建筑西側(cè)地形最高，約1.2m，延伸到建筑北側(cè)呈緩坡下降；其余綠地坡度較平緩。庭院內(nèi)最高點標(biāo)高約8.00m，為2層建筑屋頂最高處，最低點標(biāo)高約-2.40m，為水池最深處。鋪裝場地縱坡均不超過1%，該地形有利于在暴雨等極端天氣下有效將雨水通過地表徑流外排，庭院主要依靠自然地形排除雨水。

2 丁莊村私家庭院問題與需求分析

2.1 水池水質(zhì)混濁，景觀效果較差

庭院內(nèi)西南角為人工水池，整體呈矩形非常規(guī)整，旱季水位下降嚴(yán)重，水質(zhì)較混濁，目前部分駁岸已斷裂，景觀效果較差(如圖1)。生活中，水池主要用來澆灌和清洗。

圖1 庭院水池

2.2 旱季植物灌溉耗費多

庭院植物包括造景植物和農(nóng)作物2類，每年干旱期降雨量少，主要依靠人工從水池取水進(jìn)行澆灌，耗費人力、物力，夏季干旱期水池蒸發(fā)量較大，導(dǎo)致景觀較差。

2.3 暴雨期雨水徑流污染較嚴(yán)重

庭院內(nèi)土壤屬于黃土、黏土性質(zhì)，雨水下滲性能弱且種植土壤外露嚴(yán)重，保水能力較差；庭院建筑排水管屬于外露式(如圖2)，因此，暴雨期和強降雨時易形成雨水徑流，沖刷嚴(yán)重，水環(huán)境較差。

圖2 建筑排水管

3 丁莊私家庭院雨水景觀設(shè)計目標(biāo)

綜合考慮庭院的氣候、水文、用地類型和地形等環(huán)境條件，結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，針對問題和需求，確定項目定位及目標(biāo)，因地制宜的設(shè)計雨水系統(tǒng)，科學(xué)管理庭院雨水。

3.1 景觀提升

目前庭院景觀有待提升，包括建筑、庭院鋪裝、水池、植物配置等。建筑二層有一處屋頂花園，目前花架頂部的玻璃有裂痕，將屋頂設(shè)計為蓄水的屋頂花園，滿足陽臺植物灌溉需求；庭院鋪裝將原來的水泥道路改為透水鋪裝，通過地面收集雨水儲存在地下雨水罐中，供庭院植物灌溉同時補給水池；目前植物缺乏中層和地被草花類，將規(guī)劃一片區(qū)域集中用于農(nóng)作物種植，微地形處進(jìn)行植物造景。

3.2 設(shè)計雨水管理系統(tǒng)

針對庭院中不同的用地類型，設(shè)計對應(yīng)的低影響開發(fā)單項設(shè)施，通過各類設(shè)施的組合應(yīng)用，形成一個完整、可循環(huán)的雨水管理系統(tǒng)，實現(xiàn)徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等目標(biāo)。

參考《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》中的表F2-1(以南京數(shù)據(jù)為參照)，確定本庭院雨水管理目標(biāo)為，庭院實現(xiàn)年徑流總量控制率為80%，對應(yīng)設(shè)計降雨量為29.7mm；流量控制目標(biāo)為，實現(xiàn)三年一遇重現(xiàn)期下雨水經(jīng)調(diào)蓄后安全排放。

4 丁莊私家庭院雨水管理方案

4.1 設(shè)計徑流控制量計算

4.1.1 綜合雨量徑流系數(shù)計算

根據(jù)庭院中各種用地類型和規(guī)模，參照《指南》中各種下墊面雨量徑流系數(shù)參考值，結(jié)合項目自身特征，采用加權(quán)平均法計算庭院綜合雨量徑流系數(shù)。各類下墊面雨量徑流系數(shù)為：硬質(zhì)屋面0.80，透水鋪裝地面0.08，水面1.00，綠地0.15，計算得出綜合雨量徑流系數(shù)φ為0.49。

4.1.2 設(shè)計總徑流控制量計算

利用容積法計算設(shè)計調(diào)蓄容積：

V=10HφF[3]

式中，V為設(shè)計調(diào)蓄容積，m3；H為設(shè)計降雨量，mm；φ為綜合雨量徑流系數(shù)；F為匯水面積，hm2。

V=10HφF=10×29.7×0.49×5465.6/10000=79.4m3

因此，該庭院總設(shè)計徑流控制量為79.4m3。

4.2 豎向設(shè)計與匯水分區(qū)

庭院整體地勢西高東低，高差約1.2m，根據(jù)現(xiàn)場用地條件、豎向條件及管網(wǎng)情況，詳細(xì)劃分為5個匯水分區(qū)(如圖3)。

圖3 庭院匯水分區(qū)圖

4.3 設(shè)施選擇與工藝流程

根據(jù)庭院自身面臨的問題和需求，結(jié)合現(xiàn)場黏土性質(zhì)、降雨量等情況，重點選擇透水鋪裝、雨水花園、生態(tài)樹池和儲水罐等設(shè)施進(jìn)行對雨水的源頭滯蓄、凈化、削減與資源化利用。

針對不同下墊面條件，分別采取不同的技術(shù)措施，對雨水進(jìn)行導(dǎo)流、傳輸和儲存并實現(xiàn)循環(huán)使用，形成一個完整的雨水循環(huán)系統(tǒng)。庭院中的建筑為坡屋頂，雨水流速快，對屋面設(shè)置橫向截水溝進(jìn)行截流，部分雨水儲存在屋頂陽臺，部分雨水通過排水管引入生態(tài)樹池，經(jīng)過濾凈化排入水池；透水鋪裝過濾凈化雨水后將其收集于儲水罐，多余的雨水排至水池，旱季儲水罐中的雨水用于植物灌溉；雨水花園本身可以過濾凈化收集雨水，具體工藝流程如圖4。

圖4 庭院雨水管理工藝流程圖

4.4 總體布局

根據(jù)庭院各匯水區(qū)計算所需徑流控制量和各匯水分區(qū)下墊面情況，合理進(jìn)行雨水技術(shù)設(shè)施布置。庭院南側(cè)設(shè)計一處雨水花園，透水鋪裝地下設(shè)置儲水罐，建筑前的花壇改造為生態(tài)樹池，二層屋頂花園設(shè)置一個小儲水罐收集部分屋頂雨水。

4.5 分區(qū)詳細(xì)設(shè)計

1區(qū)用地面積為993.56m2，用地類型為屋面和生態(tài)樹池，經(jīng)計算，設(shè)計徑流控制量為14.5m3；2區(qū)用地面積為1031.3m2，用地類型為透水鋪裝，經(jīng)計算，設(shè)計徑流控制量為15m3；3區(qū)用地面積為312m2，用地類型為水池，設(shè)計徑流控制量為4.54m3；4區(qū)用地面積3029.8m2，用地面積為綠地，經(jīng)計算，設(shè)計徑流控制量為44.1m3；5區(qū)用地面積為109.5m2，用地類型為雨水花園，經(jīng)計算，設(shè)計徑流控制量為1.6m3。所有分區(qū)設(shè)計徑流控制徑流量如表1。

表1 匯水分區(qū)設(shè)計徑流控制量計算表

根據(jù)庭院雨水設(shè)施布局，按照以上5個分區(qū)設(shè)施徑流控制量計算方法，詳細(xì)計算了5個分區(qū)內(nèi)雨水設(shè)施徑流控制量(如表2)。其中，1區(qū)的雨水通過屋頂、生態(tài)樹池過濾凈化后由儲水罐儲存，3區(qū)的雨水直接由雨水池儲存，4區(qū)的雨水部分經(jīng)過土壤下滲，過量的雨水徑流由雨水池消納，整個庭院雨水徑流控制達(dá)標(biāo)。

表2 分區(qū)內(nèi)雨水設(shè)施徑流控制量表

庭院雨水設(shè)施總徑流控制量55.71m3，雨水池可控制徑流量93.6m3，可實現(xiàn)總徑流控制量約149.3m3，滿足規(guī)劃控制目標(biāo)要求。

4.6 低影響開發(fā)設(shè)施設(shè)計

低影響開發(fā)采用源頭分散式控制理念實現(xiàn)雨洪的生態(tài)管理，按照功能劃分，主要包括滲透、儲存、調(diào)節(jié)、傳輸和凈化等功能[4]。庭院中使用的滲透技術(shù)設(shè)施主要為透水鋪裝，儲存技術(shù)設(shè)施為雨水花園、儲水罐，傳輸技術(shù)設(shè)施為滲管(透水盲管)，截污凈化技術(shù)為生態(tài)樹池。

庭院中原有的水泥鋪裝全部改為透水鋪裝，雨水通過透水鋪裝、透水基層、透水盲管傳輸至地下儲水罐中。建筑南側(cè)為雨水花園，上部臨時蓄水高度為0.2m，種植土厚0.5m，礫石厚0.2m，通過植物、土壤、微生物系統(tǒng)協(xié)同控制，超出的雨水通過溢流管流至儲水罐中[5](如圖5)。

圖5 透水鋪裝和雨水花園結(jié)構(gòu)

屋頂?shù)挠晁糠滞ㄟ^落水管傳輸?shù)缴鷳B(tài)樹池，將雨水過濾凈化儲存在儲水罐中，多余的雨水通過溢流管排放至雨水池，儲水罐收集的雨水用于庭院植物灌溉。

5 小結(jié)

目前國內(nèi)外研究較集中于城市降雨徑流污染及控制，對于農(nóng)村降雨徑流研究較少，但美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)對雨水管理提出了需求，所以針對村莊的雨水管理技術(shù)進(jìn)行研究具有現(xiàn)實意義。

本項目針對現(xiàn)場情況進(jìn)行分析并結(jié)合海綿城市建設(shè)技術(shù)指南，提出庭院雨水管理目標(biāo)。計算得出匯水分區(qū)的設(shè)計徑流控制量和每一個分區(qū)內(nèi)部的雨水設(shè)施徑流控制量，核對每個匯水分區(qū)排水是否達(dá)標(biāo)。經(jīng)計算，各項低影響開發(fā)雨水設(shè)施規(guī)模和類型滿足庭院規(guī)劃控制目標(biāo)要求。