城市生态森林公园中雨水花园实施技术研究

丁娟

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。而雨水花园是构建海绵城市的主力军，一个与自然地理条件相适应的雨水调蓄装置，可以实现雨水的资源化管理。同时，进行景观的规划设计，使植物与材料成为花园主角，让整个设施除了具有实实在在的雨水调蓄功能外，还具有较高的观赏价值。所以雨水花园其实是一个解决城市雨洪问题、构建海绵城市的基本单元。

雨水花园在雨洪的控制与利用上有着诸多优点，如能有效去除径流中的悬浮颗粒、有机污染物以及重金属离子等有害物质，且维护与管理简单、建造和养护成本较低、较易融合环境，兼顾了生态效益和观赏效益。从相关的实践与研究中说明，雨水花园往往囊括多重效益，具有在不同种类的场地内应用的可能性[1]。对其所具备的功能来说，除了能够吸收、利用雨水外，还可以很好地控制雨洪，是一种可持续发展的生态化设施。

1 雨水花园概况

目前，雨水花园的建设已经在全球各地大范围的展开，国外也已经出现了很多成功的经典案例，如德国汉诺威Kronsberg的雨水花园、美国唐纳德溪水公园的生态公园，以及波特兰的绿色街道[2]。

对于中国来说，雨水花园景观营建的实施技术尚处于理论阶段，还没有真正用于实际建设雨水花园工程的体系，须进一步实践与完善。现已完成修建的大型的景观项目，如北京的奥体中心、上海的世界园艺博览园等，因它们的地理位置特殊，可以将其外部环境和内部雨水收集系统分隔，干扰因子不多。所以，尽管这些项目已经能够成功完成雨水的收集与利用，而且能够对雨洪进行高效利用，但是对于这种景观形式的生态而言，雨水花园追求的效益并未在其身上得以全面体现[3]。而对于绿地公园等一些范围不大、环境较复杂的地区来说，雨水花园体系的建立是它们更加需要营造实施的，然后从点到面，推广至城市的各个方面，发挥出最佳的生态与景观效益。

2 雨水花园技术原理

雨水花园也被称为生物滞留区域（Bioretention Area），是自然形成的或人工挖掘的低洼绿地，被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，并使之逐渐渗入土壤，涵养地下水，是一种生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。同时处理达标的水还可用于绿植浇灌、厕所用水等城市用水，提升水资源的再利用率。

2.1 雨水花园的类型

2.1.1 以控制径流污染为目的

针对雨水径流初期所造成的污染进行控制，往往运用于较重污染区域，例如广场、道路的周围。可以在这些生物滞留地区有选择地栽种植物以及改良土壤，使得初期被较重污染的雨水得到更有效的治理[4]。因为要对夹杂于雨水中的污染物进行清除，所以在改良土壤上的实际配比、雨水花园的底层结构设计，以及适宜的植物选用等方面均要进行严谨且全面的设计。

2.1.2 以控制径流量为目的

以控制集水区地表径流产流控制为主要目的，是降低场地开发硬质地表造成内涝灾害风险，体现海绵城市“滞、蓄、渗”的核心功能。该类型雨水花园规划设计强调场地集水区的产汇流水文调蓄作用，结构上强调渗水、滞水、蓄水等功能导向，在景观规划设计方面具有较大美学挖掘潜力。

2.2 雨水花园的构造

雨水花园由内而外一般由五个部分构成：砾石层、人工填料层、种植土层、树皮覆盖层、蓄水层（图1）。砾石层与填料层之间，往往是将一层砂，亦或是土工布铺设在中间的空隙处。就雨水花园与附近建筑之间的实际距离，以及环境方面的条件来说，其通常采用不防渗的手段。因为其在回用上有着相应的要求，因此将其排至水体中时，往往将具备集水与穿孔功能的集水穿孔管埋设在砾石层中。

2.2.1 蓄水层

当发生暴雨时，蓄水层为储存水源提供一个暂时的空间，并会过滤掉一些沉淀物。就其具体高度而言，往往取决于当地降雨的特性，以及附近的地形环境等相关因素。

2.2.2 树皮覆盖层

1. 雨水花园结构示意图

2. 现场填料图

树皮覆盖层对森林公园的雨水花园起着很重要的作用。其可以保持土壤的湿度，形成于表层的土板结会使得整个系统在渗透上处于较低的性能状态[5]。就此一个微生物环境形成于土壤与树皮之间，不仅能对微生物的繁殖，以及降解相关的有机物造成积极的影响，与此同时，其还能够使得森林公园加强径流雨水侵蚀的抵抗性能。森林公园树皮覆盖层的深度大概为700 mm。

2.2.3 植被及种植土层

植被及种植土层对森林公园有很好的吸附和过滤作用，种植土层为植物的根部吸附和微生物对碳氧化合物、金属离子、营养物质及其他污染物的降解提供了良好的场所[6]。种植土层的厚度可按照植物的具体种类来确定。雨水花园植物的一般选择原则：为维持较高适应能力的同时保证多样性，优先选用本土植物，适当搭配外来物种；为符合雨水花园对降解能力、吸附作用的要求，选用根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物；选用既可耐涝又可抗旱的植物，应对枯水期与汛期的交替；选择可互相混合种植的植物，提高去污性和观赏性。常见的雨水花园植物如表1所示。

2.2.4 人工填料层

人工填料层的建造往往使用具有较强渗透力度的材料，而这些材料则主要是由人工合成的，结合森林公园的实际面积，以及区域降雨方面的有关特性，通常将其实际厚度设置为1 m（图2）。

2.2.5 砾石层

雨水花园中在此层的铺设上，具体采用直径为50 mm、厚度为250 mm的砾石。这种尺寸的砾石能够使得雨水得以更好地渗漏。往往有很多小空间存在于砾石层当中，便于存水，因为水需要利用或禁止下渗，所以在砾石层铺水管接到蓄水池内（图3）。

3 技术实施

城市生态森林公园雨水花园的技术目的是提供一种能够节省大量人力完成对雨水花园浇灌过程的雨水花园[7]。森林公园中雨水花园的目的通过以下技术方案得以实现：位于较低水平面处设计为浅槽，内设有人工种植的种植层，浅槽两端在沿竖直方向向上延伸处设有支撑部，支撑部上再设有能够将种植层内的积水抽取并重新浇灌种植层的洒水配件。在技术实施方面，雨水花园的建设要注意以下几点：（1）除杂，每隔两周进行一次杂草的清除工作；（2）种植说明，每个参加种植的人都要有一份完备的种植说明；（3）实用标签，有关绿化的管理部门要在植物上贴标签；（4）防止侵略性植物，如栽植的植物属于侵略性品种，则进行分离和修剪，或者干脆不用于雨水花园设计中。

表1 常见的雨水花园植物

3. 雨水花园的构造

4. 蓄水池

4 雨水花园的结构分析

4.1 雨水花园的水体系

雨水花园的设计中，通常以串联的方式将各个水池相连接，通过设计一系列假山、植被甚至是一些具有高低落差、被分隔的缓冲带等减弱雨水的下落速度，当发生强降雨时，防止地面上的土地因为雨水的冲刷与侵蚀与而受到损害。只有水池蓄满水之后（图4），其蓄水池的边缘处才会有雨水溢出，随后溢出的这部分雨水从高度为0.46 m的位置处落至下一个水池当中。而被植物根系、砂石和土壤的过滤下来的沉淀物则滞留在水池中[8]。

城市生态森林公园通过自然的景观材料与来源于大自然瀑布或溪流般的跌水形式将其与周边的自然景物形成一种紧密的联系，形成一片独具匠心的特色空间。而在设计的过程中，一系列不规则跌落的缓冲带相互间进行结合，整体形成一个立体化的连续性区域，最终一并归入到一片地势相对较低的水池中，与此同时，此水池中也会囊括一部分聚集于附近机动车道上的雨水。

4.2 雨水花园的石材体系

城市生态森林公园的雨水花园技术实施的景观材料主要使用的是不同种类的石头，铺设工程中主要采取柔性的工程构造，技术实施的目的是为了能够将雨水的下渗量更大化，设计手法比较独特简易，而泥沙又能实现最大化的保留，避免强烈地遭受冲刷；砂石层的吸水性比较好，在降雨相对较少的情况下，雨水能够完全渗入砂石层的同时，还能过滤掉水中的枝叶、泥土等。

4.3 雨水花园的收集利用体系

城市内的森林公园场地可以收集雨水并对其进行其他利用，其最为基本的入手点便是采取滞留的手段，特别是此类雨水花园的系统，经由针对性地设计之后，在径流上形成更缓且更长的路线。关于场地内部的径流，增加水力停留时间，致使水流的实际流速得以降低，最后，当发生暴雨时，使得其实际峰值的流量降低，对地表径流以颗粒物为载体的有机物、氮、磷等目标污染物进行削减，发挥人工构建自然系统的水质净化功能。

4.3.1 雨水收集体系

森林公园雨水的收集主要是利用微地形与雨水就地下渗，在透水上增大相应的面积，以及截断水流致使其不外流等各项有效手段。而对于雨水的集蓄系统而言，往往采用以下三种不同类别的模式：

（1）草坡—生态溪沟—植物过滤带—雨水花园—汇水渠—地上（下）渗透池。针对森林公园地势变化坡度较大的地区。处于原先具备汇水沟的前提条件下，将由卵石所组成的垫层铺设于其中。与此同时，将草坡铺设于道路与水沟之间的地区内，雨水顺着沟渠的坡度流入溪沟，部分固体垃圾被拦截下来。将雨水花园设计于较低的地势处，溢出的这部分雨水经由渗透浅沟汇入到池塘中，最终得以实现雨水的集蓄。

（2）道路绿化隔离带—开放式植物过滤带—砾石过滤带—雨水花园—地下渗透池。关于居民区的主体地段。这些地段内往往有着大量的人流量，因此在对雨水进行收集时，还要顾及景观上的实际效果。结合开放式的植栽沟与安设于道路上的绿化隔离带，沿着道路的具体路线对这两者进行安设，使得污染成分被拦截并积累，随后经过铺设有砾石的过滤沟，将其引入安置于地下的渗透池。

（3）落水管—渗透浅沟—开放式植栽带—沙地过滤池—雨水花园—地下渗透池。此模式针对的主体对象是新开设河道附近所建成的绿地与荷花塘。此区域是不允许进入的，因此更易于雨水的收集工作。降落的雨水通过落水管道，流经建成于新开设河道中的渗透沟渠，流经荷花塘与利用植物建成的过滤带，引入至沙地过滤池以及雨水花园中，随后逐级对这部分雨水进行滞留。

4.3.2 雨水滤净体系

由雨水降落所形成的径流，其中往往存在有复杂的污染成分。当森林公园实施有关的技术时，主要针对的主体对象便是雨水的迁移与传输，利用源头的处理体系，以及植物体系与叠水体系等，使得水质得以真正地净化。

（1）源头处理体系。该体系针对的是暴雨的生成阶段。将分离油类物质的分离器与沉淀的有关装置安置于源头位置处，使得水质得以初步的净化，并将这种弃流类型的装置安置于临街位置处，针对污染较为严重的雨水，选择对其进行弃流，随后将其引入污水管道流至落水井当中。

（2）植物体系。该体系是将雨水花园作为重要的载体，其在净化雨水方面有着不可磨灭的作用。经由筛选所得出的这部分植物，其绝大多数均为乡土类型的品种，在养护上有着较为低廉的成本。其主体部分则是多年生的乔灌草，当发生洪涝与干旱灾害时，其可以在短时间内适应其环境。通过植物线性的搭配，以及利用实际的色彩与高度方面所发生的变化，在景观上呈现出非同凡响的效果。

（3）叠水体系。在完成对雨水花园场地的微地形处理之后，该地区内会形成诸多个缓坡，并在汇水与生态方面分别生成相应的沟渠与沟溪。雨水逐层滴落于场地内，随后流入池塘中，而对于溢出的这部分雨水来说，其则是流经附近的下凹过滤沟，以及沙地过滤池等各个场地之中。可沉降的这部分污染物受到重力作用开始跌落，此过程中微生物会进行代谢与分解，并且各个土壤颗粒相互之间作用的引力最终实现净化的预期效果。

5 雨水花园的形态营造

5.1 面积

城市的实际降雨量通常与雨水花园的实际面积有着密不可分的关联。因此在设计时需要充分考虑到经济上所承担的成本，以及后期的运营，在基于汇水面积的前提条件下，采用这种精确度适中的比例估算法。

5.2 形态结构

城市内的生态森林公园具体的功能体现在汇水的下渗上，辅助功能是净化。采用双向雨水花园与通用雨水花园的构造将下渗方面的实际速率与去除污染的最佳效果相结合，在此基础上对其进行设计。将双向雨水花园应用在森林公园临近街道的位置处，相较于传统化的雨水花园，此类花园在雨水上具有更长的滞留时间，使得径流所造成的污染得以有效地处理。设计其各个层的具体深度为1.2 m，上层宽度的具体数值则是2 m，下层的具体数值则是4 m，关于结构与构造上所使用的材料，其中有两层与这种通用类型的雨水花园相一致，其分割主要是由上层的渗透膜来实现的，胶合板则是被替换为石条，使得上一层的雨水花园被围合起来。

5.3 景观营造结合生态设计

关于雨水花园在实施过程中所采用的技术。首先，将场地引进自然的过程之中，模拟与再现雨水降落过程中相互之间所发生的叠加与碰撞，随后提出“水涟漪”这一想法，将其作为整个系统的框架，在具体的功能及其形式方面，将分散的每一片绿地相连接，使得大地呈现出一种绿化的景观，其与整个森林公园中所囊括的体系相照应，从而形成一种特殊形式的景观。将雨水进行意象化，随后对其进行提取，获取名为“圆形”的元素，将其作为雨水花园中最为基本的结构，对应其与石桥和挡墙，以及相关的道路与坐凳等“线性”的分割元素。花园内逐层滴落的雨水，其穿流与场地之间，使得生态层面上的效益，以及美学领域中的有关价值得以更加完美的呈现。

6 结论

城市生态森林公园雨水花园的实施技术总体上来说，是成功的，其将森林公园水系开放，它实现了城市生态森林公园内部水系与外河水系的交换流动，使其不至于成为死水，而且，在雨水花园技术实施过程中，严格控制了雨水花园的标高（包括地形、构造填料等），保证了水体不会逆流，同时也保证了水生植物生存的条件（不会因水位太高而淹死，也不会因无水而旱死），两台提升泵全天工作，保证了水体流动的可行性。植物搭配合理，水生植物混种，保证了观赏的可操作性。雨水花园将设计与景观相结合，在原水景区增加了（挡墙）引导水流，增加了水的流动性，并结合处理型水生植物的净化作用来净化水体。