城市商业广场雨洪管理应用策略研究

2021-09-08李慧戴林珈董建文

林业勘察设计 2021年2期

李慧，戴林珈，董建文

(1. 福建农业职业技术学院，福建福州 350300；2. 福建农林大学园林学院，福建福州 350007 )

近些年，兼具购物、休闲、游憩、交通等多种功能为一体的城市商业广场如雨后春笋般拔地而起，以万达广场为例，目前在全国范围内已建369座，涉及31个省市。城市商业广场俨然成为了城市社会交往与商贸活动的中心，成为城市对外展示的窗口，它的规划与建设受到各地政府的高度重视。与此同时，作为城市的建设者与使用者，我们也应该看到，在城市商业广场的建设与发展过程中，存在的诸如雨洪管理缺失等方面的问题，而雨洪问题是我们国家乃至全球所共同面临的、迫切解决的一大难题。习近平总书记在2013年中央城镇化工作会议的讲话中强调，要建设自然存积、渗透、净化的海绵城市，就要提升城市的排水系统，优先考虑雨水的资源化利用，借助自然的力量排水[1]。2014年10月，住建部发布了《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》(以下简称《指南》)，为开展海绵城市建设提供了理论指导[2]。当前，国内外在雨洪管理的应用设施方面使用较为广泛的是BMPs措施。笔者希望以城市商业广场作为研究雨洪问题的载体，努力探索在某一小范围的领域内如何实现场地“海绵”的功能，以期达到改善城市生态环境的目的，改变目前片面追求视觉景观的设计现状，拓展商业广场建设途径，使它发挥更大生态价值和社会效益。

1 城市商业广场雨洪管理的应用目标

1.1 径流总量及尖峰径流速率控制

《指南》中提到：理想状态下，径流总量的控制目标是场地开发前后径流量无明显变化，参照发达国家在雨洪管理方面的经验，将年径流总量控制率定为80%～85%[3]。土地的开发过程中不能引起场地暴雨排放的径流总量和尖峰流量的增加[4]。城市商业广场设计要合理控制雨水径流总量及削减峰值，以补偿这一自然循环方式，为雨水在地表进行渗透提供更长的时间。

1.2 径流污染控制

城市商业广场雨洪管理要及时有效的控制雨水径流污染，通过最优化设计，充分发挥广场中土壤、植被、水体的净化功能，通过过滤、沉淀、隔离雨水污染物质，在雨水径流产生的源头进行阻隔，确保城市商业广场外排水的质量。

1.3 雨水资源化利用

在制定雨洪管理方案时应充分考虑到雨水的利用，通过雨水直接渗透补给地下水和水体补充水源两种方式提高雨水资源的利用率。

1.4 提升城市商业广场的综合效益

需要明确的是，城市商业广场的设计并不是以雨洪管理为核心导向，其只是作为设计过程中需要考虑的因素。毕竟城市商业广场本身承载着购物休闲、游憩娱乐、集会活动、美化环境等功能，因此在操作阶段，我们不能忽视设计的整体性，需要确保径流控制的相关技术设施与商业广场的使用达成一致，不能因为过度的强调技术而忽略其与整体的协调性。

2 城市商业广场雨洪管理的应用设施

2.1 绿色屋顶

绿色屋顶(Green Roofs)也被称为生态屋顶，它适用于平屋顶建筑和坡度不大于15°的坡屋顶建筑，是通过物理、生物、化学处理过程过滤、吸收、滞留雨水，以改善水质和减少径流量的BMPs设施之一[5]。绿色屋顶不仅可以有效地削减屋顶雨水径流，还是控制城市屋顶径流污染的最经济有效的方式[6]，同时，对屋面径流水质也有一定的改善作用。绿色屋顶自上而下一般由植被层、基质层、过滤层、排水层、保护层、防水层、建筑屋顶结构层构成[7]。在土地日益紧张的今天，构建绿色屋顶可以增加城市绿色空间，节能减排，缓解城市热岛效应，改善城市生态环境，但对屋顶荷载、坡度、防水等有严格要求。

2.2 雨水桶

雨水桶(Rain Barrels)也称作雨水罐，一般放置在建筑物的旁边，通过收集屋顶上的雨水进行储存和回用，是一种简单的雨水收集和利用装置。雨水桶结构由雨水桶、导水管、溢流管、出流管等组成，在设计上尺寸可依据需求进行调整，可设置在地上或地下，以不影响建筑整体景观风貌为宜。雨水桶具有成本低、效率高和易于安装和维护等优点，适用于用地紧张的城市居住区和商业区等高不透水比例区域，其收集的雨水尚未经化学处理，可以满足非饮用水的需求，如浇灌、洗车、冲厕用水等[4,8]。但其储存容积较小，净化能力有限。

2.3 透水铺装

透水铺装(Porous Pavement)与传统铺装相比而言，最大的区别就是材料的孔隙率。透水铺装是把透水性能良好、孔隙率较高的材料应用于铺面[9]，使雨水能够通过孔隙渗入铺面结构内部，以补充地下水、降低尖峰径流量和净化雨水[3]，这是BMPs措施中较为常见的做法[10]。一般适用于交通量不高、承重荷载较低的广场、停车场、人行道等地，且以坡度小于2%为宜。在构造上，透水铺面自上而下一般由面层、找平层、基层、土层构成。透水铺装适用性高，施工简便，但由于其是在满足路面抗压抗剪的前提下，使雨水能够渗透到铺面结构内部，这容易让铺面材料处于潮湿状态，尤其是在雨季，更容易达到饱和状态，久而久之铺面性能将受到影响。因此，在管理维护上，应定期进行透水性试验，以及对路面进行及时清理，以防堵塞铺装孔隙。

2.4 滞留池

滞留池(Detention Ponds)是对雨水进行截留并暂时储存以控制尖峰径流速率的一种方法。用于地形较高，不适合长期存水的地区，也可在开放区域内设置，一般不在城市高密度区域使用[11]。滞留池主要依据所处地理位置来设计，但应充分考虑土壤渗透性、地下水位高度和地下岩床高度。滞留池边坡不得比3︰1陡，应以平缓为宜。由于需要足够的高差以确保水能够流向出水口，池底的最小坡度为2%[12]。

2.5 入渗沟

入渗沟(Infiltration Trench)是用粗骨料石进行填充的挖掘沟，雨水径流暂时留存在石料的空隙中，然后逐渐渗入周围土壤，入渗沟的表面可栽种植被并设置一个表面进水口或者用砂、砾石或石块等多孔性材料来覆盖[12]。入渗沟是一种很具弹性的系统，常见于城市开放空间、商业区、休闲区、停车场等面积空间相对有限的区域。入渗沟在垂直方向上主要由覆盖层、过滤层、砂石基质、砂滤层组成。通常它的入渗时间可以长达48 h。渗透设施的底部距地下水位应有一定的距离，因而在设置入渗沟之前需确定当地地下水位及土壤渗透等资料。

2.6 下沉式绿地

下沉式绿地(Sunken Greenbelt)有广义和狭义之分。广义的下沉式绿地包括雨水花园、雨水湿地、多功能调蓄池等[13]。狭义的下沉式绿地指其典型构造为绿地高程低于周围硬化地面高程5～25 cm左右，在绿地内设置雨水溢流口，溢流口高程略高于绿地高程且低于硬化地而高程，以防绿地过度积水对植被造成不良影响[14]。本研究所提及的下沉式绿地是其狭义方面。下沉式绿地的下沉深度应充分考虑土壤渗透能力和植被耐水淹性能，一般控制在50～200 mm为宜。研究表明，绿地率为35%、下沉深度100 mm时可完全消纳一年一遇的降雨量；当绿地率为40%，绿地下沉150 mm时可消纳1年、2年和5年一遇的降雨量，对10年一遇的降雨量蓄渗率达到90%[15-16]。

2.7 雨水花园

雨水花园(Rain Garden)作为有效的雨水净化与处理方法，一般设置在地势较为低洼的区域，通过土壤和植物的过滤作用净化雨水，并使之逐渐渗入土壤来减少径流量，涵养地下水[17-19]。雨水花园从上而下主要由以下五部分组成：蓄水层、树皮覆盖层、植被及种植土层、人工填料层、砾石层[20-21]。雨水花园在削减径流流量和净化水质方面都有较好的效果，且设计形式可多种多样，经过合理的设计和妥善的维护，可以达到良好的景观效果。其局限在于所服务的区域内不透水面积不能太大，且设施需要定期维护[11]。

2.8 植草沟

植草沟(Grassd Swale)又叫植被浅沟，是以种植植被的方式营造景观性的地表沟渠排水系统[22]。植草沟的断面形式多采用三角形、梯形或抛物线形，根据地表径流在植草沟中的传输方式不同，植草沟分为标准传输植草沟、干植草沟、湿植草沟[23-24]。标准传输植草沟是指开阔的浅植物型沟渠；干植草沟是指开阔的、覆盖着植被的水流输送渠道；湿植草沟为沟渠型的湿地处理系统，该系统长期保持潮湿状态[25]。植草沟设计变通性强，可以通过增加径流传输的路径以及植物的粗糙度来达到减缓径流速率的目的。但其对于径流系数大产流多的区域的径流处理能力则显不足，且受地面坡度的限制。在管理维护方面，植草沟需要进行定期的冲沟来清除植草沟底部的沉淀物，并对植被进行必要的修剪。

3 城市商业广场雨洪管理的应用策略

在城市商业广场上选用何处进行雨洪管理对于整个广场的景观及雨水的收集与利用有重要的影响。在综合比对各项雨洪管理设施的性能及适用性的前提下，确定适用于城市商业广场的应用策略(表1)。此外，还应对植被进行选择与配置，所选植物要易存活，以适宜本地气候条件的乡土植物为主，能与所选用的雨洪管理设施的功能发挥相匹配。