城市校园绿地雨水花园设计方法探析

轩紧紧

摘要：指出了雨水花园是一种生态美观的可持续雨洪利用和管理设施，具有高效能、低成本、建造简单以及养护方便等特点。对校园雨水花园的相关理论和研究概况进行了阐述，并详细介绍了校园雨水花园的功能与类型，提出了校园雨水花园的设计方法、建造步骤和后期维护的方法和措施，期望对城市校园雨水花园的建设提供借鉴。

关键词：校园;雨水花园;生态;雨洪管理

中图分类号：TU986

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2020）13-0054-03

1 引言

随着我国城市化进程的不断加快，使得城市中原本的自然肌理被生硬呆板的钢筋混凝土所取代。很多城市用水主要依赖地下水资源，由于大面积的不透水硬质铺地，大量雨水无法下渗补给地下水，导致城市地下水位急剧下降，并形成愈来愈多的雨水循环和地表迳流问题;雨水夹杂着污染物不经过净化直接排入城市下水管道，造成我国河湖水系的大面积污染，同时使城市的生态环境遭到严重破坏[1]。校园是城市景观中的重要组成部分，与人们的生活息息相關，具有用水途径多、人口密集、用水量大、绿化面积大、环境效益好以及特定的使用人群等特点。近年来，我国校园饱受水资源短缺和雨洪内涝的困扰，雨水作为可回收利用的自然资源，应当引起人们的深刻重视，在校园里建造雨水花园技术工程，实现校园对雨水资源的净化与充分利用。

2 雨水花园的概念与实践

雨水花园是指自然形成或经过人工挖掘的种有植物的专类工程设施，通过自然土壤或更换人工土壤以及植物栽植，实现净化雨水、增加地下水补给和减少径流量的功能，是一种生态且可持续的雨水利用和雨洪管理措施。

在20世纪90年代，真正意义上的雨水花园才正式产生。美国早期的雨水花园为乔治王子郡（Prince Georges County）住宅社区里的雨洪管理措施，如今美国的很多城市都分布有雨洪管理的景观工程，并制定了相应的法规对雨洪利用和管理予以支持。德国的雨水花园技术位于世界前列，将雨洪管理措施和景观设计相结合;德国人将雨水花园技术广泛应用在大学校园中，常见的技术措施包括水景、屋顶绿化和中水回用等。澳大利亚由于独特的地理气候条件，提倡建设水敏感城市，将雨洪管理措施与城市规划、景观设计相结合，通过景观设计与自然生态相结合的措施促进雨水下渗。

我国的城市雨水利用工程起步于20世纪80年代，并在90年代有了新的发展。2015年，在全国16个城市建设了海绵城市试点工程，雨水花园是其重要技术措施之一。2017 年，国家住建部提出了自然生态修复的工作指导报告，特别强调对城市水体的治理和修复要加以重视。

当前，我国已建成的涵盖雨水花园技术的项目工程主要以大型工程为主，虽然采用了国内外先进的雨水花园技术，能够实现收集雨水、净化雨水以及消减雨洪的功能，但是由于其特立性和代表性较强，并不适合进行大范围的推广;而对于面积相对较小，如城市公园、校园、居住区、商业街、建筑、道路、广场等更加普遍的城市环境，更加迫切需要雨水花园技术的引入，但目前我国关于这方面研究的深度和广度都还远远不够。

3 校园雨水花园的功能

校园雨水花园不仅可以充分地收集利用雨水，改善校园的雨水资源利用问题，还有其他多方面的功能。

（1）通过渗透净化、绿地植物吸收、土壤过滤、微生物作用、植物代谢产物作用去除雨水中的污染物，并能够有效去除雨水径流中的有机污染物、重金属离子、油类物质、病原体以及悬浮固体颗粒等。

（2）地表植被能够抑止扬尘、吸附尘埃、吸收分解空气中的有害气体、保持空气碳氧平衡等方面也有重要作用。

（3）雨水花园里的植被可以吸纳校园噪音，降低噪音对学校居住生活的干扰。

（4）绿地植被可以增加校园绿地面积，吸收和反射太阳辐射，消减校园中的热岛效应，营造舒适的小气候。

（5）雨水花园为校园中的鸟类、昆虫等动物提供适宜的栖息空间，对校园当中物种多样性的形成以及微型生态环境的营造等发挥着重要的生态功能。

（6）与其他人造景观相比，雨水花园更能体现自然、生态之美，给人新的视觉感受和景观感知。

4 雨水花园的设计方法

国外常用的雨水花园设计方法主要包括以下3种：汇水面积比例估算法、蓄水层有效容积法、基于达西定律的渗滤法。这3种设计方法各有优势和缺陷，结合国内外雨水花园的相关研究资料，分析如表1。

由于以上3种雨水花园的设计方法都存在着不足，我国学者经过仔细研究，在结合国内雨水管理实际情况的基础之上，建议采用完全水量平衡法。完全水量平衡法的优势是可以设定区域雨水量来进行雨水花园设计，并能够计算出蓄水量、雨水下渗量、径流雨水量、空隙储水量以及雨水花园面积等重要数据，并且适用范围更加广泛。

完全水量平衡法在雨水花园设计中，应用比较广泛，其功能不仅满足收集净化初级雨水的功能，并可以消减径流高峰期的雨水量，最终实现雨水的充分收集和利用，没有溢流外排的现象。在使用蓄水池里净化过的雨水时，也可以采用这种方法进行计算。另雨水花园主要是缓解雨水径流频繁的区域，而非偶然发生的降雨事件，所以通常会根据当地的气候特点（降雨情况等），为雨水花园设定合理的雨水消减目标。

5 校园雨水花园的建造与维护

雨水花园的建造主要包括场地选择、设计定位、土壤要求、面积的确定、结构及深度的确定、平面布局、植物的选择及配置、建造材料等方面。

5.1 校园雨水花园的建造步骤

5.1.1 校园雨水花园场地选择

在校园里进行雨水花园建造场地选择时，应当综合考虑场地的周边环境现状和区域优势，在选择过程中，需要注意的内容包括以下几点。

（1）雨水花园应该设置在校园雨水径流流经的区域，才能使其功能得到充分发挥。

（2）当雨水花园位于教学楼、宿舍楼等建筑物附近时，场地选址应该与建筑物保持至少3 m的距离，避免雨水渗透侵蚀校园建筑物的基础，造成校园安全隐患。

（3）选择校园内日照充足的区域，使雨水花园享受充足的光照，便于进行光合作用。

（4）不能选择经常积水的低洼区域，积水会使植物生长不良，更容易滋生蚊虫;选择校园内地势平坦的区域，便于雨水花园建造和后期维护。

（5）不能选择校园内地下水位过高的区域，更不能临近校园内的水井周边或靠近供水系统。

（6）把握好雨水花园与周边环境的关系，实现雨洪管理以及艺术美感的景观功能。

5.1.2 校园雨水花园设计定位

在确定校园内雨水花园选址以后，根据区域周边水质、雨水径流量的功能需求，首先对雨水花园的设计类型进行定位。按渗透速率进行分类。

（1）直接渗透型雨水花园。直接渗透型雨水花园 通常用于指所有流入的雨水径流直接通过土壤渗透至地下。这种类型的雨水花园对土壤渗透能力要求较高，通常要求土壤渗透率需大于30 mm/h，花园内的径流积水一般在60 min以内迅速渗透到底层的土壤里。直接渗透型雨水花园可以为雨水径流量较大的区域解决排水问题[3]。

（2）携蓄水池型雨水花园。携蓄水池型的雨水花园通常是指在花园底部装有蓄水池，可以将雨水收集净化、用作城市生产生活用水的雨水花园。该类型雨水花园的雨水渗透率约为15 mm/h，具有相对高效的渗透、可将雨水收集利用等特点，地表的径流雨水能够快速下渗到土壤底部，并被收集在底部蓄水池里。这种类型的雨水花园为城市雨水溢流提供了更多的选择性。

（3）局部浸润型雨水花园。局部侵润型的雨水花园渗透率通常大于1.0 mm/h，少于15 mm/h。雨水径流通常比较慢的渗透到土壤底部，无法完成渗透的雨水径流会利用附近其它的溢流管排出。局部侵润型雨水花园一般建造在与其渗透速率相匹配的区域[4]。

（4）携净水设施的局部浸润型雨水花园。携净水设施的局部浸润型雨水花园通常其土壤的渗透速率低于1.0 mm/h。为了改善当前渗透率过低的问题，设置引流口，将雨水引入简易的净化池，起到净化雨水的功能。这种类型雨水花园的特点就是可以实现部分雨水渗透和水质净化。

5.1.3 校园雨水花园土质要求

在进行雨水花园设计建造前，应对建造场地的土壤成份进行检测，掌握区域内土壤的渗透效果，更是确定建造何种雨水花园类型的重要标准。砂土的吸水能力最强，最小吸水率为210 mm/h;砂质壤土的吸水能力次之，最小吸水率为25 mm/h;壤土的最小吸水率为15 mm/h，而粘土的最小吸水率仅为1 mm/h。

当雨水花园的主要功能只是控制径流时，只要土壤的渗透能力达到要求即可。通常采用一种简易的测试方法对区域内土壤的渗透能力进行评估，在建造场地挖一个150 mm的坑，并在坑里注满水，若注入的水能在24 h内完全渗透到地下，即可作为雨水花园的建造土壤。如果土壤无法达到渗透要求，可以通过置换合适的土壤来解决。收集型雨水花园对土壤的土质要求比较高，通常要求渗水能力强的壤质砂土[4]。

5.1.4 校园雨水花园面积

雨水花园的面积与其渗透能力、土壤类型以及处理的雨水径流量有关。雨水花园的面积随着汇流面积的增加而不断增大，当土壤成分以粘土为主时，渗透性比较慢，通常雨水花园的面积占整个排水区域面积的60%;当土壤成分以砂土为主时，渗透性比较强，通常雨水花园的面积占整个排水区域面积的20%[5]。一般情况下，校园中不同区域雨水花园的大小也是不同的，合理面积的雨水花园才能充分发挥雨洪管理的功能。结合经费和校园雨水花园建设的特点，校园雨水花园的面积范围为9～27 m2。雨水花园的面积通常不超过27 m2，并将面积较大的雨水花园划分成多个，分散并且面积小的雨水花园比大尺度雨水花园效果好。

5.1.5 校园雨水花园周边环境设计

周边环境是校园雨水花园与其他区域的过渡空间，因而合理的周边环境设计是雨水花园景观设计中的关键因素[6]。通常对校园雨水花园的周边环境进行生态设计，采用土壤沙砾代替普通的人工堆砌，建立生态自然的过渡区域，使雨水花园区域与周边呈现生态的交接，增强校园雨水花园的自然调节能力，又能为部分小型的两栖类爬行类动物提供一定的生存空间。这种周边环境处理方法不仅充分利用了校园雨水花园的过滤和渗透功能，带来了良好的生态价值，并且在校园景观设计的美学表达上，营造出一種自然、和谐、丰富而又充满生机的过渡景观。

5.1.6 校园雨水花园植物配置

校园雨水花园中的植物不仅可以美化校园环境，并可以控制雨水花园内的地表径流速度。植被可以改善土壤的雨水渗透能力和抗侵蚀能力，保持水土。进行植物配置时，要综合考虑植物的色彩、质感、姿态、花期以及植株大小等特点，形成具有季向特点、自然生态的雨水花园景观。也可以与石材和景观小品相互搭配营造趣味性的景观效果。为了满足校园雨水花园的基本功能需求，植物选择应遵循以下几个原则。

（1）以本土植物为主，适当搭配外来植被。

（2）选择多年生、耐干旱、短暂耐水湿的植物。

（3）避免选择有毒的、不安全的、入侵类的植物。

（4）选择根系发达且抗污染的植物类型。

（5）选择香花性植物，吸引蝴蝶、蜜蜂等生物，增加校雨水花园的趣味性。

（6）選择具有一定观赏性、经济性的植物。

5.2 校园雨水花园的后期维护

校园雨水花园的后期维护相对比较简单，也可以保持自然野趣的景观效果。通常采取以下措施。

（1）在距离校园水井和地下水比较近的区域，要定期检验地下水水质，防止污染。

（2）定期清理校园雨水花园表面的沉积物，保持其对雨水的渗透能力。

（3）及时检查暴雨过后校园雨水花园结构层和植被的受损情况，做好及时维修和更换。

（4）根据校园雨水花园植物缺水情况，定期对植被进行灌溉。

（5）定期检查植物生长状况，做好病虫害防治和杂草清除。

6 结语

在国家积极倡导建造海绵城市的政策背景下，雨洪管理技术在我国得到了一定的发展和普及。 目前我国城市校园雨水花园的发展正处于初级阶段，在校园水资源浪费污染严重的情况下，在校园建造雨水花园是实现校园内水资源利用和解决内涝问题的有效途径。雨水花园作为雨洪管理的有效技术措施，具有高效能、低成本、建造简单以及养护方便等特点，在我国城市校园内实施具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]蒙小英，刘砾莎，邹裕波.基于生态认知的校园雨水花园设计[J].风景园林，2018，25（7）：95～100.

[2]向璐璐，李俊奇，邝 诺，等.雨水花园设计方法探析[J].给水排水，2008（6）：47～51.

[3]Cai H. Decoding Sponge City in Shenzhen： Resilience Program or Growth Policy[D]. Massachusetts： Massachusetts Institute of Technology， 2017.

[4]李 强.以怡馨花园绿地雨水收集再利用工程的研究论城市节约型园林绿地建设[J].中国园林，2008（9）：83～ 88.

[5]车 伍，周晓兵.城市风景园林设计中的新型雨洪控制利用[J].中国园林，2008，24（11）：52～56.

Analysis on Design Methods of Rain Water Gardens in

Urban Campus Green Space

Xuan Jinjin

（School of Art and Design， Jiangxi Institute of Fashion Technology， Nanchang，

Jiangxi 330201， China）

Abstract： The rainwater garden is a kind of ecological and beautiful sustainable rainwater utilization and management facility with high efficiency， low cost， simple construction and convenient maintenance. This paper first explains the relevant theory and research overview of campus rainwater gardens， and introduces the functions and types of campus rainwater gardens in detail. Then， it conducts a detailed study on design methods， construction steps and subsequent maintenance of campus rainwater gardens. The construction of rainwater gardens on urban campuses can be used as a reference.

Key words： campuses; rain gardens; ecology; rain flood management