哈尔滨市居住区雨水资源化与景观整合设计

李 爽，刘慧民，许文婷

(东北农业大学园艺学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

哈尔滨市居住区雨水资源化与景观整合设计

李 爽，刘慧民，许文婷

(东北农业大学园艺学院，黑龙江 哈尔滨 150030)

以哈尔滨市“颐源庭院”居住区景观设计为例，从雨水资源潜力分析、居住区雨水资源直接、间接利用景观途径3个方面详述了居住区景观与雨水资源化的整合设计策略。结果表明：颐源庭院5—10月可回收利用的雨水总量为14023.55 m3、总消耗用水量为20129.54 m3，收集回用雨水量能够满足该居住区的部分用水；通过构建“雨水花园”及“花坛雨水收集利用模式”，颐源庭院居住区可分别收集道路、绿地雨水资源7786.08 m3，屋顶雨水资源6985.03 m3。在居住区雨水资源化的同时打造出丰富的居住区景观，可为城市居住区雨水资源管理与景观的整合设计提供借鉴。

居住区景观；雨水资源化；雨水花园

随着城市建设规模、开发强度的日益加大以及城市人口的不断增加，一方面对有限的水资源产生了巨大的压力；另一方面由于越来越多的不透水硬质材料取代原有土地并得以广泛的应用，造成城市热岛效应、地表径流相对集中，最终导致城市水循环系统失衡。因此，雨水被视为城市第二大水资源。雨水资源化是将以往的雨水“排放”做法转变为有价值的雨水“收集”、“循环”及“再利用”的系统流程。自20世纪90年代开始，以德国为首的许多国家便开始研究城市雨水资源化利用，并形成了一套较为完善、实用的技术理论体系 。同时，德国出台了雨水资源化再利用的相关法律体系，标志着德国的雨水利用技术的成熟[1]。 我国对雨水资源利用的研究与应用起步较晚，从20世纪90年代开始逐渐发展起来，目前少数大中城市以及居住区雨水利用系统已经进入实践与示范阶段[2]。

近年来，研究人员提出了城市雨水资源收集利用与景观规划设计相结合理念[3]，同时城市居住区的景观营造已经成为人们关注的焦点，将雨水资源化理念应用于居住区景观规划设计中是现代城市雨水利用的必然走势，能够促进景观作为雨水资源化的主要载体，而且进一步加强城市水体生态系统的持续发展。本文对哈尔滨市“颐源庭院”居住区进行雨水资源利用与景观结合的设计研究，将雨水作为居住区景观的主要水体来源，同时将雨水资源利用融入居住区景观设计体系中，构建雨水资源化的“生态居住区”。

1 颐源庭院居住区景观设计案例

1.1 项目概述

该项目地块位于哈尔滨市道里区西部的群力新区C3地块，该区位于城市上风向、上游，与市行政中心一水相隔，临江滨水，东起何家沟，西至四环路，南起哈双北线，北至群力堤松花江；具有优良的自然生态及很强的生态优势，为城市新地标，是哈尔滨市最具开发潜力的城市区域。

案例具体位于群力新区群力第二大道与朗江路交界处，左邻三环路(图1)，居住区总规划面积96636 m2(含公共绿地小区级面积4231 m2，宅间公共绿地32365 m2)，人均公共绿地1.11 m2，绿地率大于35%。住宅用地面积为6.49 hm2、公建用地面积1.20 hm2。

图1 哈尔滨市群力新区颐源庭院地块区位图图2 颐源庭院居住区景观空间整体分区

1.2 景观规划设计理念

该居住区以“曲院风荷”为设计主题理念，通过对各种不同特点空间的塑造，形成了“三区、六院、一中心”的景观格局(图2)。3个“活动庭院”主要以活动广场，缓坡草地配以相对规则的绿植，形成规则的活动空间，2个“绿化庭院”以自然式的绿地配以小品及规则的活动场地，同时对“私密庭院”即别墅区的景观进行了私密性设计，加大种植密度，体现该区的领域感和尊贵感，同时又各具特色，相互渗透，相互联系。设计中充分利用架空层增加活动场地，室外公共绿地渗透架空层将其作为连续的场地进行设计。

“一个中心”位于小区南北2个主入口之间，该庭院景观主体为一个自然形态的湖面，利用传统园林的堆山理水的手法，通过草坡和流淌的小溪围绕湖面形成滨水步道、滨水平台、疏林草坪等不同空间，穿行其中，步移景异，最后以一组落水假山收尾。

2 “颐源庭院”居住区雨水资源可利用潜力分析

“颐源庭院”居住区景观水面为2216.34 m2，平均水深为0.5 m，可储蓄水量为1108.17 m3，可采用外湖(群力新区内河)取水来补充其水量损失，内湖通过将生态过滤带与湖体净化方式相结合，对水资源进行净化与过滤。

图3 近30 a哈尔滨市1—12月平均降水量

2.1 雨水资源潜力计算分析

哈尔滨全年平均降水量569.1 mm，降水主要集中在5—9月，7、8月降水较为集中，7 月降水量最大，为142.7 mm，10月降水量仅为25.9 mm，夏季占全年均降水量的60%[4](图3)。

居住小区内雨水资源收集利用主要收集小区内部雨水汇流，而居住小区雨水汇流主要来源有屋顶汇流、道路径流、绿地径流3种。结合哈尔滨的实际气候条件，从这3个方面对5—10月雨水资源利用进行潜力分析。

屋面、道路、绿地雨水径流量(V)的计算均可采用公式[5]：V=Ad·H·φ·β，式中：Ad为汇流面积(m2)；H为设计降雨量(m)，可根据当地实际降雨特性以及设计的削减雨水的目标来确定(表1)；β为初期雨水弃流系数，即除去不能形成径流的降雨、弃流雨水等外的可回用系数，取值0.87；φ为径流系数，根据GB 50015—2009建筑给水排水设计规范[6]，一般混凝土或沥青路面雨水设计径流系数φ1为0.9；绿地径流系数φ2为0.15；屋面径流系数φ3为0.9。

从表2可以看出，该居住区5—10月间绿地、道路及屋面的雨水径流量相差均较大，绿地径流量为109.39～602.71 m3，道路径流量为313.48～1727.19 m3，屋面径流量为383.13～2110.89 m3。雨水总径流量7月最大，为4440.79 m3；10月最少，为806 m3。5—10月间，道路总径流量为5715.35 m3，绿地总径流量为2070.73 m3，屋面总径流量为6985.03 m3。其中，道路径流量占总径流量的比重为38.7%；屋顶径流量占总径流量的比重为47.3%，所占比重较大，不可忽略不计。可通过引入雨水资源利用相关设施，对道路、屋顶及绿地雨水径流进行蓄渗及利用。

表1 哈尔滨颐源庭院居住区用地情况及径流系数

表2 哈尔滨颐源庭院居住区5—10月径流量

2.2 居住小区水量的消耗估算

2.2.1 绿化用水量(V4) 结合哈尔滨冬季特殊的环境条件，绿化用水时间一般在5—10月间，根据GB 50555—2010民用建筑节水设计标准[7]中浇洒草坪、绿化年均灌水定额的规定，哈尔滨地区绿化类型为冷季型一级养护，年均灌水定额为0.5 m3·m-2·a-1。因此，哈尔滨颐源庭院居住区按冷季型的一级养护标准来确定灌水次数、灌水定额以及灌水周期(表3)。

表3 哈尔滨颐源庭院居住区5—10月绿化用水量

从表3可以看出，哈尔滨颐源庭院居住区5—10月绿化用水量为1359.33～4078 m3，相差较大，其中6月绿化用水量较大，为4078 m3；10月绿化用水量相对较小，为1359.33 m3。5—10月该小区设计绿化用水总量为16312 m3，月均绿化用水量为2718.7 m3。

2.2.2 喷洒道路用水量(V5) 该居住小区的道路面积为15458 m2，根据GB 50555—2010民用建筑节水设计标准[7]，选取道路浇洒用水定额为0.4 m3·m-2·次-1，早晚各浇洒1次，年均浇洒时间为100 d，计算得出年均用水量(V5)=15458 m2×0.4 m3·m-2·次-1×2×100×10-3=1236.64 m3，月均用水量为210.23 m3。

2.2.3 景观水体用水 景观水体蒸发量(V6)：该小区景观主水体面积2216.34 m2，水体平均水深0.5 m，哈尔滨水面年均蒸发厚度按1200 mm计，计算得出景观水体月均蒸发量：V6=1200 mm×2216.34 m2×1/12×10-3=221.63 m3。

2.3 水量平衡计算

由于本项目已考虑到初期雨水弃流，雨水可回用水量宜按可收集雨水总量的95%计算(表4)。

表4 哈尔滨颐源庭院居住区5—10月水量平衡计算

3 居住区景观与雨水资源利用的结合设计与实践

小区规划设计中产生大量硬化铺装，导致雨水峰流量明显增大，雨水径流的污染也相对增加，对小区内部的景观水体及其水环境构成了一定威胁。另一方面，小区内产生较大的雨水排放量，使其内部排水工程设施费用增高。因此，利用居住小区内部的雨水资源补充日常绿化用水，同时结合景观设计，可削弱雨水径流，避免内涝现象。

道路、绿地、屋顶是居住区内部雨水收集的主要源头，根据雨水利用途径的不同，该居住区采用雨水综合利用系统来实现雨水资源化的目标与功能[8]，可以视为从雨水直接回收利用与间接渗透利用2个方面的综合应用系统。

3.1 雨水间接渗透利用的景观途径方案——雨水花园的应用

居住区中雨水花园的应用，通过在建筑、道路及广场周围合理“插绿”模式设置，可提高居住区绿化率、丰富景观环境。颐源庭院居住区中雨水花园的应用主要利用以道路、绿地径流为源头的雨水资源。

3.1.1 雨水花园汇水面积计算 雨水花园通常按汇水区域不透水面积的5%～7%(即汇水面积与径流系统乘积的5%～7%)设计。通常将宽度4.6 m、长度12.2 m设定为其最小尺寸；最佳尺寸设定为宽度为7.6 m左右[9]。在解决平日低强度降雨产生的径流的同时也要满足强降雨的蓄水要求，通常以24 h最大降雨量100 mm的降雨为标准进行计算，颐源庭院居住区所需雨水花园汇水面积，可采用公式(1)[10]计算。

(1)

式中：Ad为汇流总面积(m2)；K为种植土渗透系数，哈尔滨可取3.5×10-6(m·s-1)；T为降雨时间，取24 h；df为种植土和填料层厚度，一般取0.5 m；h为蓄水层设计平均水深，一般为最大水深(hm)的50%(0.1 m)；fv为淹没在水中的植被平均体积率(20%)；n为空隙率，种植土层和填料层平均为0.3。

通过计算得出颐源庭院居住小区需雨水花园面积3275.9 m2，方可满足小区中较强降雨情况下居住区内部道路及绿地雨水的蓄渗，占总绿地面积的10.1%。

3.1.2 雨水花园分布设计 在尊重原有地形特征基础上，结合小区的竖向设计在低地势区域规划景观水体、水沟及绿地等景观(图4)，同时按照自然排水与排向的特点合理适地地设计布置雨水花园，方便小区内的雨水收集(图5)。

图4 颐源庭院居住区雨水花园及花坛模式分布设计图图5 排水方向示意图

3.2 雨水直接收集利用的景观途径

3.2.1 屋顶雨水利用 本项目中屋顶雨水回收利用方式以郭凤台等[11]提出的“屋顶雨水收集利用典型模式”为依据，参考借鉴“屋顶花园”设计理念，综合两者提出 “花坛雨水收集利用模式”：利用地面花坛作为屋顶雨水的净化装置。花坛构造模拟屋顶花园基础构造，但对防渗透性要求较低。花坛构造依次为植被层、种植覆土层、隔离过滤层、排水层及普通防水层(图6)。

颐源庭院居住区花坛雨水利用模式系统流程(图7)：集水区(屋顶)—输水系统(落水管、排水管)—过滤系统(花坛、二次过滤池)—蓄水系统(蓄水池)—配水系统。在居住区每栋单元住宅建筑背面独立设置花坛(图4)，每个花坛之间由花坛底部的外排水管相连通，使相近花坛成“串连”形式，雨水顺沿排水管流至过滤池，进行过滤净化处理后，雨水流入蓄水池，蓄水池大小根据所对应住宅建筑屋面雨径流水量大小设置。当降雨强度较大，雨量大小超过蓄水池的承受容量时，雨水会排入市政排水系统中。

图6 花坛结构图图7 花坛雨水收集回用模式流程图

3.2.2 旱溪雨水收集利用 本案例利用溪水植物和鹅卵石打造旱溪景观(图8)，在多雨季节，旱溪可作为明沟、明渠，收集、疏散雨水，应用旱溪收集雨水回流绿地，并在绿地内设计收集雨水池，雨水收集后经过滤再循环用于绿化灌溉，大大节省了绿化灌溉用水量，同时将雨水收集系统与居住小区景观相融合(图9、图10)。

图8 旱溪结构剖面图

4 小结

对颐源庭院居住区场地中雨水资源利用与景观结合设计、实践的分析，结果表明，依据水量平衡理论以及居住区的基本情况计算得出，5—10月可收集并回用的雨水量总计为14023.55 m3，其中，7、8月雨量较大完全可以满足居住区的日常景观水体、绿化及道路浇洒用水，可见雨水资源可利用量较大，通过雨水资源收集方式能够解决居住区内部部分水源问题。颐源庭院居住区采用直接与间接的雨水收集回用方式，并将其与景观设计相结合。雨水花园、花坛雨水收集模式、旱溪景观的应用为居住区提供了雨天与晴天、丰水与枯水，不同景观效果，丰富了居住区景观，给居民不一样的身心感受。

随着城市雨水管理技术的不断进步，“雨水问题”也逐渐成为城市建设中的重视话题，力求将雨水资源管理与居住区景观设计融合在一起，实现在管理控制雨水的同时实践丰富居住区景观，搭建城市雨水生态景观体系，从而减轻市政排水系统压力。

图9 旱溪景观平面图图10 旱溪丰水、枯水景观示意图

[1]郑兴，周孝德，计冰昕.德国雨水管理及其技术措施[J].中国给水排水，2005，21(12)：104-106.

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[3]汪霞，曾坚，李跃文.城市非常规水资源的景观利用[J].建筑学报，2007(6)：15-18.

[4]刘玉莲，周海龙，苍蕴琦.四季分明是哈尔滨气候的显著特征[J].黑龙江气象，2003(4)：21-22.

[5]向璐璐，李俊奇，车伍，等.雨水花园设计方法探析[J].给水排水，2008，34(6)：48-52.

[6]上海市城乡建设和交通委员会.GB 50015—2009建筑给水排水设计规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[7]住房和城乡建设部.GB 50555—2010民用建筑节水设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2010：179-182.

[8]高兰芳.城市住宅小区的雨水综合利用技术[J].中国新技术新产品，2009(21)：107.

[9]William F.Hunt，Nancy White.Designing Rain Gardens (Bio-Retention Areas)[Z].Urban Waterways，2001.

[10]李俊奇，王文亮，边静，等.城市道路雨水生态处置技术及其案例分析[J].中国给水排水，2008，26(16)：60-64.

[11]郭凤台，朱磊.北方城市雨水利用工程模式探讨[J].水科学与工程技术，2005(4)：09-11.

The Integration Design of Residential Area Landscape and Rainwater Resources in Harbin

LI Shuang，LIU Hui-min，XU Wen-ting

(NortheastAgriculturalUniversity，CollegeofHorticulture，Harbin150030，Heilongjiang，China)

Selecting the Yiyuan Courtyard in Harbin as an example，through the following three aspects：Potential analysis of rainwater resource，the direct and indirect used landscape approaches of residential rainwater resources，which detail the integrated design strategy of residential area landscape and rainwater resources.The results showed that：From May to October，the total amounts of rainwater recycled and reused is 14023.55m3and the total water consumption is about 20129.54 m3.The recycled and reused rainwater can meet the part of water consumption of the residential area，which offers the possibility of reference for the implementation of rainwater collection and utilization of resources.By building “rainwater gardens” and “parterre rainwater harvesting mode”，roads，green spaces rainwater resources 7786.08 m3and rooftop rainwater resources 6985.03 m3can be collected separately in Yiyuan Courtyard residential area.In considering settlements rainwater resources while the rich settlements landscape is else built，attempting to urban residential area rainwater resource management and the integration of landscape design provides reference.

residential area landscape；rainwater resources；rainwater garden

2014-03-07；

2014-04-14

中国博士后科学基金资助项目(20100480957)；黑龙江省自然科学基金项目(C2007-11)

李爽(1989—)，女，黑龙江哈尔滨人，东北农业大学园艺学院在读硕士，从事园林规划与设计。E-mail：lishuang19890430@163.com。

刘慧民(1968—)，女，黑龙江龙江人，东北农业大学园艺学院教授，博士，从事园林景观生态与园林规划设计。E-mail：463046053@qq.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.01.038

S731.5

A

1002-7351(2015)01-0177-06