校园雨水花园景观改造与分析

毕鹏伟,王月宾,刘婷婷

摘要 在低影响开发理念的指导下，以北京农学院为例进行校园雨水花园景观改造，通过雨水花园景观中运用的设计手段和技术设施，将雨水管控设施与景观环境融为一体，解决对校园雨水的内涝困扰，改善校园的水生态和水环境，促进生态校园的建设。同时为我国其他校园雨水花园景观改造提供一些参考与借鉴。

关键词 低影响开发；雨水花园；生态校园；技术设施

中图分类号 S731.9 文献标识码 A 文章编号 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

隨着城市化进程的发展、人口数量的膨胀，河流、湖泊等地表水系面临着断流、干涸的局面，甚至地下水也被严重超采，致使地下水位不断下降[1]。城市缺水这一重大难题渐渐困扰着人们的生活，影响着生活品质。作为自然界最宝贵的财富，雨水是一种污染度极小的天然水资源，具有很高的可利用性，应该成为缓解城市水资源紧缺的重要环节[2]。20世纪90年代末提出的“低影响开发（LID：Low Impact Development）”雨洪管理理念以及国家在此基础上提出的“海绵城市”建设，对雨水的合理利用具有重要的指导意义[3]。近年来校园饱受雨洪内涝和水资源短缺的困扰，雨水作为一种可回收的自然资源，应当引起人们的广泛关注，需要在校园绿地景观设计中与雨水收集利用工程相结合，实现雨水资源的收集利用。

1 雨水花园的概念

雨水花园是低影响开发理念下的一项重要设施。雨水花园作为一种有效净化、积存雨水的绿色生态措施，主要指的是人为开挖的低凹绿地，用来汇聚建筑屋顶、道路、广场等的雨水径流，依靠土壤与植物共同配合的作用机制来实现雨水的收集利用，从而能够补充地下水资源，改善生态环境[4]。如图1所示。

2 校园雨水花园应用前景

校园是城市的主要构成要素之一，具有人口密集、用水途径繁多、用水量大等特点，使校园成为集中用水的大户，对水的需求量大且需求途径多种多样，这就促使了校园用水紧张、耗水量大问题的产生，严重影响了校园的可持续发展[5]。雨水花园能有效收集处理雨水，使得雨水重新被吸收利用，地下水得以补充。同时雨水花园能够减少强降雨时校园路面的雨水径流量，解决雨水的无组织漫流，缓解校园排水管道的泄洪压力，从而保证了校园内雨洪的自然吸蓄、下渗、滞留与净化[6]。

校园绿地作为展现校园生活环境的重要部分，应当具有净化校园空气、吸纳校园噪声、逐步美化校园生态环境的作用，从而形成自然、生态、优美的视觉享受[7]。生态校园理念的提出，将可持续发展的目光聚集在水资源环境的改善和保护方面，在微观层面上对雨水的收集利用进行全方位、多层次的探究。在校园景观规划建设中，从生态的角度出发，通过校园雨水花园景观改造，完全契合生态校园的建设思路，完善了校园自然环境的生态循环，将是促进校园水资源可持续发展的重要途径[8]。

3 国内外校园雨水花园实践案例

3.1 美国塔博尔山学校雨水花园 美国的雨水花园以促进天然下渗能力为目标，相应的理念和技术都比较完善。美国高校雨水花园的实践丰富，较出名的校园雨水花园有塔博尔山中学雨水花园、亚利桑那州立大学生物研究所雨水花园等。

塔博尔山中学雨水花园景观在改造之前是一处建筑室外天井，占地约190 m2，作为停车场使用，因此场地内部主要包括了来自停车场路面和周围建筑屋顶的的雨水径流。在降雨季节，场地内部内涝问题严重；哪怕在不降雨时期，停车场大量的铺装面积形成了一个灰色、无力的外部空间。通过对场地改造为雨水花园景观，通过雨水花园中的植物、土壤、砾石的相互作用机制缓解了场地内部的雨水径流流速，并加以吸收利用和暂时储存，这样就大大减轻了排水系统的压力，缓解了场地时常内涝的局面。在场地内部设计了50 cm宽的砾石通道，一方面缓解雨水流速，另一方面贯通了雨水花园两端，使游客可以近距离观赏、学习雨水花园景观。

3.2 亚利桑那州立大学生物研究所雨水花园 亚利桑那州立大学生物研究所位于沙漠地带，炎热干旱的气候条件促使研究所将创造生态的景观环境作为主要的设计需求，在场地内运用了多种景观设计手法和雨水处理设施，实现景观可持续发展。将原来的沥青路面改变为透水铺装；在露天广场旁设计雨水花园，不仅作为收集雨水的场地，还为学生提供了优美的学习交流空间；在道路周边的盆地中铺满砂砾，作为蓄水池使用。同时在场地内设计了具有高低韵律感的混凝土景墙，周围种植具有治疗效果的植物。整个场地的景观设计中改变了铺装材料，广场旁雨水花园的营造，景墙小品的塑造，乡土沙漠植物的栽植，每一处景观的完美呼应，将景观设计与雨水收集利用巧妙结合，使整个场地绽放新的生机活力。

3.3 清华大学胜因院雨水花园 近年来，国内高校也开始纷纷开展校园雨洪管控实践，一方面缓解了校园内存在的雨水问题，另一方面起到了很好的示范、教育和指导作用。目前国内高校校园雨水花园改造项目较为成功的是清华大学校园雨洪管控实践项目[9]。

清华大学胜因院场地地势低洼，容易汇集周边道路和建筑雨水径流，再加上场地内部没有市政排水管网，因此，每当降雨时便会导致场地出现积水、内涝的问题。清华大学胜因院雨水花园景观作为国内校园中较早的、改造效果明显的成功案例，具有很强的学习性和科普教育性。在场地改造中首先强调从雨水径流的源头处采取措施加以控制和调节，根据现状设计调整场地竖向，合理引导雨水径流的流向。通过对道路、绿地等下垫面进行改善，增强其渗透性，将雨洪管理措施与绿地景观改造完美结合，使场地在解决雨水内涝的前提下创造了雨水与景观交融的新举措[10]。胜因院雨水花园景观成功地将历史文化传承、景观设计和雨水管控相结合，使得雨水花园在旱季与雨季均具有可观赏的景观点，给游人2种不同的视觉景观效果，创造了校园内独特的雨水景观文化。清华大学胜因院雨水花园现场调研如图2。

3.4 总结经验 通过对上述校园雨水花园景观改造分析，能够总结出校园雨水花园改造的几个关键点：①加强前期调研工作。不同的积水场地引起内涝的原因不尽相同，因此需要在前期多进行调研活动，分析场地周边空间环境、下垫面性质和绿地的景观特征等，得出场地内涝的真实原因。②选择合适的雨水花园改造体系。雨水花园改造中具有多样的雨洪管理措施，应当综合考虑场地现状，运用合理的技术措施，营造正确的雨水收集利用体系。③与休闲空间相结合。校园中雨水花园景观改造，不仅仅是体现在雨水收集利用的功能方面，还应该注意景观性的表达，在设计上与休闲空间相结合，供师生休息、交流、观赏，同时作为校园雨水收集利用的文化教育科普场所，创造多功能、复合式的景观空间。

4 北京农学院雨水花园景观改造与分析

4.1 区位概况 银杏大道为校园主干道，东侧为办公楼1、2、3号楼，西侧为学校礼堂，同时周边还紧邻教学楼、行政主楼、第二食堂、文法楼、校医院、学生宿舍4号楼。地理位置优越，属于校园内不通车区域，交通方式为步行和骑行，每天经由银杏大道去往各处的人流量非常多，是校园重要的交通要道。银杏大道区位如图3。在道路的两侧对植了树姿高大挺拔的银杏树，入秋时刻，树上开满了金黄的银杏叶，是校园内不可多得的一处靓丽风景。在道路的东侧有6处长条形绿化带，种植了草坪地被，为此处的银杏树景观增添了一抹绿意，但是纯粹的银杏树营造的景观效果仍比较单一。道路的西侧绿地紧邻礼堂，同时还作为礼堂的外部景观空间，景观价值的重要性不言而喻。现状礼堂周围景观过于平铺直叙，仅仅是植物的简单搭配，种植形式也较为混乱，毫无特色。

4.2 现状雨水利用与存在问题 如图4所示，校园道路雨水利用现状主要是通过市政管网的排放。排水主要依靠的是呈分散式布置排水管网，包括雨水管、雨水明渠和雨水暗渠等方式[11]。将道路的雨水直接排入到市政管网中，造成了雨污的混流和雨水资源浪费的问题。降雨时，由于校园内道路不透水表面较大，再加上不透水路缘石的阻挡，使雨水滞留在路面上，容易对排水管道造成强压，在遇强降雨时，容易造成雨水满溢、道路积水的问题。

道路两侧綠地在布局上呈现出分散、破碎、缺少成片等特征，在植物配置上效果单一，景观营造效果较差，并且地形过于平整。这就决定了道路的雨水径流都汇入到绿地中，依靠绿地系统的自我下渗、自我调节进行消纳。当强降雨时，绿地内部的瞬时雨水量较大，再加上道路的雨水径流汇入绿地中，超出了绿地的自我调节能力，导致绿地积水内涝，绿地内的植物遭到危害。银杏大道现状调研统计如表1。

4.3 场地土壤测试 如图5所示，在银杏大道雨水花园方案改造前，通过手指测定法和松紧度测定法对场地内的绿地土壤的土质进行测试，可以得到土壤为沙壤土的结果，同时对场地的土壤进行简单的渗透性测试。综合以上3种测试方法，可以得知银杏大道适合进行雨水花园景观改造。

4.4 场地目标改造定位 根据场地景观现状和雨水利用现状综合考虑，确定银杏大道雨水花园景观改造定位为：①优化路面结构，增加下渗，解决道路内涝；②改造道路周边绿地，根据周边空间结构设计为不同形态雨水花园，完善雨洪管控措施；③强化道路的竖向景观效果，营造丰富的立面色彩感，焕发道路的生机与活力；④增设廊架座椅，强化休憩空间；⑤将银杏大道雨水花园景观改造作为校园道路雨水收集利用的示范路，向校园中上万名师生以及社会中的人群宣扬雨水收集利用的重大意义；⑥加强了校园景观的个性化建设，创造独属于北京农学院的校园景观。

4.5 场地改造总体布局 在对研究区域进行改造时，根据场地现状将银杏大道细分为4个不同的区域，以实现场地内部雨水资源合理高效的收集利用。从研究区域改造布局（图6）可以看出，将银杏大道分为自然式雨水花园区、透水道路区、台地式雨水花园区、景观休憩区4个分区。

4.5.1 自然式雨水花园区。区域改造前为6个长条形绿带，位于道路东侧，种植形式较为自然，可以作为一部分道路雨水径流的汇入地，设计为自然式下凹的雨水花园。

4.5.2 透水道路区。银杏大道为校园的主干道，人流量较大。改造前道路为不透水结构，降雨时道路多处出现内涝积水的现象。因此依据场地现状设计为透水道路区[12]。

4.5.3 台地式雨水花园区。区域改造前为2处方形绿化种植区，位于道路西侧，面积相对较大，植物配置单一，景观效果较差，设计为台地式下凹的雨水花园。

4.5.4 景观休憩区。在研究区域的西侧，通过设计休息设施，营造景观休憩空间，供师生停留观赏或交谈。

4.6 场地具体方案改造 如图7银杏大道改造方案图所示，主要对图中a、b、c、d、e 5处进行改造。

4.6.1 a处改造。通过设计景观廊架、草步道、水景池、遮荫乔木的栽植、小面积铺装广场等相结合，营造一个充满活力的景观休憩空间，引导师生进入场地休息、交谈或驻足观赏雨水花园景观。同时这个场所不仅仅是银杏大道的景观空间，还可以作为周边建筑，如礼堂、第二食堂、文法楼的外部集散、休闲空间。

4.6.2 b处有2处改造。第1处是考虑道路和建筑的空间结构，将银杏大道西侧平坦的绿化带改造为台地式雨水花园景观。道路雨水经过石笼的初步过滤，将雨水径流中的大多固体颗粒滞留，也减缓了雨水过快的流速。过滤后雨水会流入雨水花园中，上层台地的植物栽植应该突出台地坡面的视觉效果，同时要面对雨水的二次冲刷，收集、吸收更多的雨水。因此应多种观赏性较高、根系发达的植物，如毛茛、鸢尾、千屈菜、婆婆纳、黄菖蒲等。下层台地的植物栽植要应对强降雨时雨水的暂时存积，因此要能够具备短期耐涝和长期耐旱的特性，因此应多栽植抗逆性强、管理粗放的草本植物，如拂子茅、狼尾草、蓝羊茅、崂峪苔草、青绿苔草等。第2处是在雨水花园旁设计了雨水井，在降雨时，汇入雨水花园的雨水径流经过渗透、净化，一部分被土壤吸收后，多余的雨水可以储存在雨水井中，之后用于植物的浇灌和景观用水的补充。台地式雨水花园净化系统如图8。

4.6.3 c处有3处改造。第1处是道路改造的技术设施，将道路的普通材料替换为透水性材料，透水性材料无论在景观美化层面还是雨水下渗的功能层面都要比普通的材料有更好的使用性，从而在一定程度上缓解路面雨水径流。第2处是路缘石的技术改造，将道路原先的路缘石由高改平，扩宽了道路宽度，使路面雨水径流能够汇入到绿地之中，缓解了管道泄洪压力，避免了道路雨水内涝。第3处生态树池的技术改造，将原先高于路面的树池降低与路面平齐，使路面雨水能够汇入到树池中。然后对树池的结构进行改造，加强树池对雨水的吸收、下渗能力。

4.6.4 d处有1处改造。第1处是对道路周边绿地的改造，

在平坦的绿化带内设计下凹的雨水花园，雨水花园的高程低于道路高程，道路上的大部分雨水以及周边建筑的雨水容易引入到雨水花园内，通过栽植的植物，如黄菖蒲、千屈菜、花叶芦竹、狼尾草等和土壤的相互作用对雨水进行吸收、滞留、渗滤。自然式下凹雨水花园雨水净化系统如图9。场地内雨水花园改造所用植物如表2。

4.6.5 e处有1处改造。此处位于银杏大道与玉兰路相交处，与教学区相邻，人流量较大，因此在此处设置了木制平台和讲解标识牌，便于来往师生驻足观赏和学习。银杏大道雨水花园改造后景观效果如图10。

4.7 场地改造方案评价 通过对场地内雨水汇流总量，雨水花园下渗量、蓄水量、空隙储水量数值的计算，对场地雨水花园改造方案进行评估。

场地内雨水汇流面积可以采用公式（1）计算，

S汇=S地+S草Φ

（1）

式中，S汇为雨水汇流面积；S地为地面面积，2 195.01 m2；S草为草坪面积，1 515.08 m2；Φ为草坪径流系数，一般取0.2。

因此，由公式（1）可以计算出，场地内雨水汇流面积为2 498.03 m2。

场地内雨水汇流总量可以采用公式（2）计算，

V=S汇H

（2）

式中，V为雨水汇流总量；S汇为雨水汇流面积；H为设计降雨量，一般不超过0.03 m。

因此，由公式（2）可以计算出，场地内雨水汇流总量为74.94 m3。

雨水花园下渗量可以采用公式（3）计算，

S下滲=K（df+h）AfT/df

（3）

式中，S下渗为雨水花园下渗量；K为土壤渗透系数，一般取0.3；雨水花园的深度，取0.25 m；h为畜水层平均水深，一般为最大水深的1/2，取0.1 m；Af为雨水花园的表面积，取1 045.25 m2；T为计算时间，一般以一场雨时间计算。

因此，由公式（3）可以计算出，雨水花园雨水下渗量为36.58 m3。

雨水花园蓄水量可以采用公式（4）计算，

Vw=Af hm（1-fv）×10-3

（4）

式中，Vw为雨水花园蓄水量；Af为雨水花园的表面积，取1 045.25 m2；hm为最大蓄水高度，0.2 m；fv为植物横截面积占蓄水层表面积的百分比。

因此，由公式（4）可以计算出，雨水花园蓄水量为0.2 m3。

雨水花园空隙储水量可以采用公式（5）计算，

G=nAf df

（5）

式中，G为雨水花园空隙储水量；n为种植土与填料层的平均空隙率，一般取0.3；Af为雨水花园的表面积，取1 045.25 m2；df为雨水花园的深度，取0.25 m。

因此，由公式（5）可以计算出，雨水花园空隙储水量为78.39 m3。

通过以上5个公式的计算结果可以得出，场地内雨水汇流总量为74.94 m3，雨水花园的雨水调节量为115.17 m3。经过比较可知，改造的雨水花园可以有效地处理场地内地雨水径流，缓解了暴雨时道路的内涝问题，减轻了市政排水管网的泄洪压力，很好地完成预期目标。同时一部分雨水径流通过改造的雨水花园被吸收利用，地下水得以补充，为区域内的植物生长创造了良好的土壤环境，改善了银杏大道局部小气候环境，增强美学价值，创造小型生境。改造后银杏大道统计如表3，改造后银杏大道雨水径流如图11。

5 结语

校园在进行雨水花园景观改造时，应当充分考虑校园的雨水收集利用并不是独立存在的个体，需要和景观共同纳入到校园规划中考虑。在校园总体规划的基础上，充分考虑校园现状，因地制宜，进行雨水收集利用与景观营造相结合的研究。在低影响开发理念的指导下，合理改善校园绿地模式，结合现状道路、建筑布局，进行雨水花园景观设计，同时需要保障校园市政管道设施的泄洪力度，形成有效的校园雨水收集利用系统，营造生态、宜人、舒心的校园科研环境。以校园雨水花园景观方案改造作为展示点，能够形成以点带面的效果，为其他高校的校园雨水收集利用景观营造提供示范作用。同时促进城市其他子单位开展雨水收集利用的活动，使之都能够成为构建海绵城市的细胞，提升城市整体雨水收集利用的能力。

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