“雨水花园”在福州老旧小区改造中的应用研究

曾文平 葛绍楚 黄伟鹏 陈杰坤

(福州外语外贸学院 福建福州 350202)

0 引言

随着我国城市化进程的推进，老旧小区的改造迫在眉睫。由于气候变化以及环境承载能力的弱化，城市内涝和生活、生产缺水矛盾逐渐加剧，城市储水能力大大下降，“雨来即涝，涝后必旱”在我国许多城市时有发生。

目前，国外一些发达国家已有许多“雨水花园”应用的成功案例，但其中多是新建公园以及广场路面等应用。我国海绵城市的修建起步较晚，须参考国外低影响建设发展理论和经验，并结合试点城市分析现存问题，探讨“雨水花园”在老旧小区海绵化改造中的运用。

1 雨水花园概述及其研究实践

1.1 雨水花园概述

雨花水园是一个生态持续的雨水控制和使用设施，利用天然或人工挖掘而成的下沉式绿色空间，聚集和吸收房顶或地面的雨水，然后通过植被、沙子和土壤的逐层过滤净化，将雨水用作景观用水、清洁用水和城市其他用水，达到保护地下水目的。

雨水花园最初是相对简单的低影响发展系统下的雨水管理设施，也被设计为海绵城市建造中的低影响开发设施和运用程序，即一个景观基础设施，由如绿色屋顶、雨池、高花坛和浅沟等等。组成景观系统，包括景观设施和雨水景观花园[1]。

1.2 研究实践概况

一些发达国家从20世纪60年代就已经开始注重雨水资源的收集和利用，取得了一定的实践研究成果。德国的雨水花园技术发展最早也最为先进，后来美国的雨洪管理设施迅速发展，同时制定了一系列相关法规；日本和澳大利亚由于水资源缺乏，将雨水利用技术广泛运用。目前，国外对雨水花园的研究，主要基于雨水花园的性能研究和雨水花园的应用与建设。在雨水花园性能研究中，主要包括雨水花园径流管理和污染物滞留技术的效果，以及雨水花园的水文与透水性研究。

2013年，中共中央城镇化工作会议指出，加强海绵城市建设，加快老旧住宅小区、棚户区等改造，有序推进城市绿色发展。我国目前的雨水花园研究分为3方面：①雨水花园的空间设计方法、建设选址、空间布局、结构层面、植物选址与配置和管理与维护；②雨水花园性能试验研究、水文效果、去污性、结构填料、土壤渗透性及其模型构造；③应用实践及其他研究概述、道路绿地、生态技术、低影响开发、景观设计以及雨水利用[2]。

2 国内外实践案例分析

2.1 国外雨水花园技术研究

2.1.1波特兰的雨洪管理

波特兰市市区，主要以低污染的电车为交通工具，搭配浓密的植被覆盖，像一层天然的屏障，很好地起到了防污减尘作用，既保证了城市雨水质量的洁净，也满足了植物生长所需的养分。在公园、街道、广场大规模铺设雨洪管理基础设施，构造适宜的降水条件，加上丰富的降雨量，保证了城市雨洪管理设施的高利用率。

波特兰环境局为了有效地控制地表径流和屋面径流，采用绿色街道、建筑落水管阻隔、生态屋顶、雨洪公园广场等布置措施。值得一提的是，其生态屋顶(图1)是从源头上消减屋面径流量,多与种植池搭配应用，形式丰富多样，对于城市雨水的调控起到很好的效果[3]。另一个则是建筑落水管阻隔，它不同于普通落水管简单的阻隔，而是充分利用分布于建筑四周的人工绿地营造种植池，用以承接屋面径流，切断屋面与雨水的连接。

图1 波特兰生态屋顶

2.1.2柏林波茨坦广场的成熟系统

波茨坦处于德国中部，受温和的大陆性气候影响，在波茨坦广场批判性重建中，根据特殊的气候，因地制宜地巧妙设计了“绿顶”，使人们置身于景观之中，并呼吸到新鲜空气，既满足了城市对雨水的收集和处理雨水渗透，又可以创造一个绿色的屋顶，减少雨水和净化雨水。

图2 波茨坦广场明沟

此外，如图2所示，在德国众多城市，人们经常能看到一些水沿着街道两旁的明沟，从高处流向低处。城市里面建设明沟，难度小、成本低、效果好，不仅收集了雨水，也冲洗了街道，给城市留下了干净与整洁。收集的雨水在进入蓄水池后沉积静置一段时间后，既可以拿来洗车，也可以用来浇灌。对于“绿顶”消化不了的雨水，波茨坦广场有一套专门的储水循环系统，该系统设有水质自动监测系统和雨水处理系统，监测分析雨季时城市周边河流降水量，为储水系统增加应急能力，防止雨水成涝。同时，经过生态储水循环系统，布置了流动的水源和许多吸附藻类，使浊水层里的水变得清洁，将水质净化达标。

2.2 国内雨水花园技术研究

我国近些年来海绵城市的试验点越来越多，以更好地实现海绵城市化，适应环境变化和应对自然灾害通过雨水花园技术将雨水收集起来，为景观、植被养护等做出贡献。

2.2.1福州市濂水路的雨水花园

福州老旧小区大多受限于当时技术条件，无论是建筑物本身，还是配套设施的建设标准都比较低，现今普遍存在屋顶防渗漏功能退化，虽有排水系统，却依然是传统的雨污合流，容易造成水管堵塞，导致排水不畅、污水外溢等问题。

福州佳馨苑小区在未实施雨水花园计划时，一旦遇到降雨量大一点的时节，排水系统的缺陷和地表渗透力的不足，时常造成大面积积水，人们出行等日常工作生活时常受阻。该小区通过改造排水系统，将雨污分流，通过落水管将雨水汇集至小区雨水井；同时，建设雨水花园绿地，如高位花坛，大大减少了降水集中时的积水。雨水花园设计，不但使该地区的抗灾能力得到很大提高，而且也使得水资源能够更好地运用到所需的方方面面，如图3所示。

图3 改造后的小区花园

2.2.2福州市鹤林和三江口海绵试点片区

福州市鹤林和三江口海绵试点片区于2019年年底建成，如图4所示。该项目对办公楼、厂区以及生活区进行分区，利用透水地面、雨水花园、下凹绿地、高位花坛等方法，消化高降雨量带来的雨水洪流，同时通过高楼水管体系的储水运输功能，将下雨时收集雨水用作灌溉用水，节约水资源、实现可持续发展和资源循环利用效果。雨水被雨水花园吸收，形成美丽的水景观，即便吸收不完，多余的雨水也会通过土壤净化、过滤和降解，然后渗透到地下水层，涵养被人们过度开采的地下水源[5]。收集到的水资源汇集到特设的储水模块，即使遇到多天不下雨的三伏天，人们也能利用早已储备好的水灌溉绿被，或者用作生活用水，缓解一时之急。

图4 三江口会展中岛区域设有溢流井

3 福州老旧小区海绵化改造建议

诚然，福州的很多小区建设为福州的海绵城市建设作出贡献，但仍有相当部分旧小区亟待海绵化改造。

3.1 老旧小区主要问题

福州现存的老旧小区排水系统，存在老旧、设计落后、建材选用不当以及土壤的老化板结等诸多问题，且福州地处东南沿海，降雨量较多，更容易形成积水内涝等问题[6]。

而且，大多老旧住宅小区配套的公共绿地、居民活动场地、停车场等配置低，甚至缺失。对其进行排水改造时，用于施工的作业面有限，部分机械设备无法进场；地下管线复杂混乱、标识不清，且各种管线老化严重，施工过程容易出现挖断供水、供电、燃气、通讯等管线的情况。

3.2 雨水花园改造措施

雨水花园应用最普遍的技术是植被与土壤配合的利用。典型的雨水花园按从上到下的顺序可分为以下6个部分：

(1)蓄水层是用来暂时储存雨水的结构，一般由植被组成，需要具有一定的抗涝、抗污染能力。

(2)覆盖层一般用树皮或者阔叶落叶进行覆盖，能够良好地保持土壤湿度。

(3)种植土层是植物根部的成长位置，能够对下落至此的水进行吸收与净化。

(4)在人工填料层中添加一些有利于渗水的人工材料，可再次增强渗透与净化效果。

(5)在砂层中填一层渗透性较好的沙，防止堵塞孔管。

(6)将穿孔管埋入位于砾石层底层，并与地下排水系统相连通，形成整体系统[2]，如图5所示。

如产品要求制备高品位镍铁，则要求铁的还原度较低，约50%～60%，造成渣中含FeO较高，约30%，渣系主要为FeO-SiO2铁橄榄石渣，该渣型熔点低，无法实现镍铁的熔池熔炼。因此为提高渣的熔点，配料添加白云石或菱镁矿将渣系转化为FeO-MgO-SiO2三元系，提高渣的熔点>1 500 ℃，以实现镍铁的选择性还原，有利于得到高品位的镍铁。典型的渣型为：FeO 20%～30%，MgO 20%～30%，SiO2 约40%。

图5 雨水花园剖面图

对于用于雨水花园的植株以及其他选材，最好需要具备以下特点：优先选择本土植物、且选择根系发达、净化能力强以及芳香花朵类植物。覆盖层的材料建议选用传统的树皮、树叶，或选用一些新型材料。人工填料层材料选用渗水性好的材料，如泥炭、砂质土等。

3.2.2排水系统优化

配合老旧小区排水系统的改造，将雨水污水分开排放，避免水资源污染浪费。改造时，考虑将原有的老式排水管道改为新排水系统的污水管道，根据实际情况考虑铺设方案，并与市政排水系统良好对接。如若空间不足，考虑将旧绿化带进行翻新改造。此外，在原先无绿化且位置不适合改造的易积水地带，适当铺设导流设施，如房顶、停车位等。如果空间足够，则将雨水花园与公共设施结合[7]。

3.2.3双技术结合运用

双技术即指雨水花园生态系统和LID建设材料设备的综合作用。其措施如下：

(1)加大绿植种植程度，减少地表沙土流失，设置人工湿地、高位花坛等；

(2)屋面雨水要进行断接；

(3)道路上透水铺装装配良好，并设立生态化泊车场；

(4)建设蓄水模块；

(5)集中渗透装置；

(6)广场、庭院透水利落，设立雨水罐等。

总之，老城区要结合棚户区和城乡危房改造、老旧小区有机更新等，以解决城市内涝、雨水收集利用，以黑臭水体治理为突破口，使城市面貌焕然一新。

4 结语

老旧小区是城市重要组成部分，海绵化改造可以改善其配套基础设施和园林绿化状况，提高居民生活质量，增加城市海绵体，一定程度上减轻了城市水体污染。老旧小区面临的情况不同，每个小区都有自己的特点，在海绵城市改造进程中，需全面考虑自身现状，因地制宜，慎重选择，采取最适宜的措施来实现“让城市生活更美好”目标。