浅谈雨水花园空间手法及构造

曹 誉，刘 蓉，向章勇，王 根，刘春林

（1.重庆市万州区发展改革服务中心，重庆 404000；2.重庆市万州区规划设计研究院，重庆 404000；3.四川文理学院，四川 达州 635000；4.重庆市九龙坡区住房和城乡建设委员会，重庆 400000；5.长厦安基工程设计有限公司，重庆 400000）

1 雨水花园概述

有一种专门类型的工程设施，叫做雨水花园，它是一种在地势相对比较低的范围内进行植物种植的工程设施。通常来说，这种工程设施会利用植物以及土壤的过滤作用来达到净化雨水的目的，因此可以减少较小的区域内汇集的早期雨水，从而减少雨水的径流量，同时也可以减小径流污染[1]。

雨水花园这种工程设施其实在运营的中后期相对来说都是比较方便管理的，它的建造方式也十分简单，建造成本也不高，同时建成后的雨水花园也具有美观性，能够十分自然地和景观进行完美搭配，当然，最重要的是在园区内的广场、景观建筑和道路等在汇集雨天的雨水时可使用雨水花园这类型工程来完美规避排水的缺陷[2]。

雨水花园主要包括蓄水层、种植土层、覆盖层、人工填料层和砾石层等。雨水花园结构示意图如图1所示。

图1 雨水花园结构示意图

蓄水层可以起到保留雨水，层级净化的作用，当然也可以种植一些比较耐水吸水的植物达到蓄水的作用；在种植层，主要依靠一些微生物等通过生物作用将水进行净化处理；覆盖层主要起到保护作用，让雨水对地面的冲刷痕迹尽可能得小；人工填料层可以让雨水在短时间内迅速下降；砾石层可以垒成一定的防护层，短时间内可以存储一定量的雨水，并且层层过滤蓄水，这些净化后的水也是可以回收利用的。

2 雨水花园的实践与功能

在20 世纪90 年代左右，美国最先提出这样一个概念，也就是雨水花园的形成。在马里兰州，一位房地产的开发商期待造就一个生态循环，循环收集雨水，这样就可以来更新替代传统的一些雨洪管理系统，这样的奇思妙想是在这个开发商建造住宅区时提出的，实践中，他在每一栋住宅楼都建造了雨水花园式的专门工程，这些工程修建面积在30 m2左右，建造完成以后，开发商组建团队对这些雨水花园进行了多年的监测，监测结果表明住宅区内的地面雨水流量确实减少了大约3/4，从此以后，雨水花园这一个特别的工程才开始在全球普遍被使用[3]。

2000 年以后，随着对雨水花园研究和实践的不断推进，其主要功能逐渐演变为以下五大方面：①生态功能——针对雨水收集与利用，减小地表径流冲刷；净化雨水、截污；减少硬化地面，吸收太阳辐射及温室气体，降低城市温室效应等。②景观功能——通常配置绚丽多彩的景观植物、近乎自然的碎石铺装，具有突出的“框景”作用，景观多元、富有层次，“随拍即景”。③游憩功能——雨水花园可以在城市公园等大空间运用，也可以在住宅边小空间运用，通常打造平易近人的乡村气息，使忙碌的城市居民在城市中即可感受自然乡村，消解城市中的紧张。④安全功能——存储降雨，延长积水时间，降低城市洪涝灾害风险和水平。⑤科普功能——通过可视化、量化的实验装备，进行科学普及[4]。

需要指出的是，其五大功能，特别是前四大功能，并非独立存在。相反，往往是综合利用、有机统一的。

3 雨水花园空间手法

3.1 “平改凹”

下凹式绿地是一种生态的、加强雨水渗透的设施，是一种绿地雨水调蓄技术。它充分采用了凹形的空间构成来达到蓄水的目的，同时也在一定时间内保存雨水，减小地表的径流，大大拉长了水流下渗的时间。同时它构造相对简单，却能够营造生态绿地特殊形态的存在，达到了美观的作用。城市公园内下凹式绿地的使用有利于周边道路或者公园内广场等建筑的流水进入到园区绿地中。

调查显示，这种类型的汇聚达到的效果是十分理想的，总体来说，园区设计者可以考虑在大片的绿地草地内建造一定范围的下凹式工程结构，加强蓄水的作用，当然雨水被蓄后是需要合理净化和利用的。

3.1.1 下凹深度

受植物的耐淹性影响，不能无限制地降低绿地高程，应该在保证植物能够正常生长的前提下，根据具体情况控制下凹绿地的深度。草本耐淹植物，下凹深度一般为0.8～1.5 m；木本耐淹植物，下凹深度一般为3～6 m；混合型耐淹植物，应采取缓降型下凹式设计[5]。

3.1.2 绿地面积

绿地面积足够大才能保障下凹式绿地的雨水收集功能。研究认为，下凹式绿地占全部集水面积比例为20%时，可以使外排径流雨水量减少30%～90%，甚至可实现雨水不外排[6]。

3.1.3 植物选择

下凹式绿地内的植物选择应该慎重，在实现高效雨水利用的同时，不应破坏公园景观。应选择耐水淹、有一定污染物吸收与净化功能和符合公园美观要求等的植物。常用木本植物有水杉、池杉、落羽杉、水松、枫杨等，草本植物有蒲苇、芦竹、荷花等。下凹式绿地景观示意图如图2 所示[7]。

图2 下凹式绿地景观示意图

3.2 “高改低”

广场花坛是常见的高位绿地，标高高于周边的地势。降落在这种绿地植被上的雨水一般是依靠土壤来渗入地下的，在大暴雨的情况下，也比较容易发生对水土的冲刷，同时对花坛里的土壤泥沙也会造成一定的污染，并破坏园区的景观。为了改变这些问题，在高位花坛的侧石和绿地或者在挡墙接触处设置一些特别的构造，例如下凹式的雨水缓冲空间，来增强雨水的利用率。高位绿地雨水利用改造示意图如图3 所示。

图3 高位绿地雨水利用改造示意图

3.3 “陡改缓”

通常来说，在花园绿地中的坡度也是十分重要的，坡度越小，当时雨水的流速越慢，产生的径流也相对较小，反之，坡度较大，流水流速越快，径流量当然就不小了，这种快速的流水会造成难以控制的冲击破坏，所以绿地设计中，其坡度的大小也是造成绿地中土壤被侵蚀的主要因素。较低的坡度设计是必要的，最好趋于平缓，能在一定情况下更好地保护绿地，也能减少雨水渗透的时间，长期维护好园区内部设施，保持园区寿命的长久，使得工程能够长期有效使用。

研究表明，径流量虽然随着坡度的大小而变化，但是这个变化却不是线性相关的，换句话说，这种变化不是连续不变的，是存在一个相对值或者中间值的，这个值在30°左右，超过这个值，流水的流速便会逐渐减少，反之则随着坡度增加。低坡度绿地景观示意图如图4 所示[8]。

图4 低坡度绿地景观示意图

3.4 “单改多”

单坡改多坡，多坡的绿地其实可以用来减小地形坡度带来的负面影响，比如雨水的循环利用情况，对于单坡度的绿地来说，不单单可以减少因为坡度大带来的水流量冲刷腐蚀，避免了水土的流失等自然洪涝问题，同时也大大延长了雨水的渗透时间，扩大了雨水的流经地，更好地蓄水渗水。单坡与多坡的不同雨水滞留作用如图5 所示[9]。

图5 单坡与多坡的不同雨水滞留作用

4 雨水花园构造

城市建成区内包括滨水区，必不可少地存在着道路、广场等硬质景观。一味的硬化处理方式带来了许多弊端，如大大提高了洪涝灾害发生的概率，同时也会加大市政工程中排水管道的压力。但是透水铺地在实际使用中表明，透水铺地可以有效减轻这些情况带来的坏处。它能够使得雨水可以直接渗入到地下，并且让雨水还原成为地下水。研究也显示，不管成本较之以往增加了多少，综合带来的好处也可以使得总体的投入减少一部分，同时得到了比较大的环境及社会效益。根据透水性，铺装分为全透型、半透型和不透型3 种。

4.1 全透型铺装

全透型铺装其实是对最底下的基层到最外面的面层都进行了铺装，主要采用了有级配的碎石做骨料，还加入了一些添加剂来粘结，从而确保了建造的结构稳定且有符合条件的孔隙，从而可以形成有透气性、强透水性以及保水性的路面，例如全透型透水混凝土和透水砖等。这些材料的优点包括了强渗透性，让雨水能够在短时间内渗透进入土壤或者地层，减小了道路发生大量积水的情况，同时可以通过层层过滤和蓄水，让雨水随着时间有效分配在不同层级慢慢蒸发，在一定时间和范围内达到了保湿的水平，减缓了雨水对地表径流的不良作用，也减轻了地下给排水系统的压力。透水混凝土雨水利用示意图如图6 所示。公园透水铺装如图7 所示。

图6 透水混凝土雨水利用示意图（单位：mm）

图7 公园透水铺装

4.2 半透型铺装

半透型铺装指面层透水而基层不透水的铺装，如采面层用透水性的植草砖、基层采用不透水的混凝土的铺装。这类铺地往往是为了增加公园绿量、同时保障铺装本身具有一定的承载力而设置的，其结构本身不能快速渗水。为了达到对这类铺装的雨水利用，可以将不透水结构层通过人工钻孔的形式，保证雨水的下渗。钻孔不应过于密集，防止结构破坏；也不能过于稀疏，以致达不到雨水入渗要求。应根据汇水面积、高峰小时雨水量、雨水渗入率等，计算单位时间排水量，进而计算孔径及数量，间隔不必相等。半透型铺地雨水利用措施图如图8 所示。

图8 半透型铺地雨水利用措施图

透水铺装在一般意义上主要是做雨水的渗透利用，但是在水资源缺乏、降雨分布不均的地区，可以利用透水铺装的收集措施，实现雨水的收集回用。常见做法是在透水层下合理布置透水管网，实现对雨水的层层过滤，再对雨水进行存蓄，从而收集雨水，对雨水实现再利用的作用。透水铺装雨水收集管如图9所示。

图9 透水铺装雨水收集管

4.3 不透型铺装

在城市建成区中，为方便运输、通过等，大面积的不透水铺装是必要的。对不透水铺地的雨水收集，主要采用垂直断截引流和侧石留口引流2 种方式，将铺地上的雨水引流至能够形成雨水利用的空间。

4.3.1 垂直断截引流

具体做法是将铺地周边高于铺地的侧石以合理的间隔断开，形成铺地与低势绿地相连，保证铺地上的雨水进入绿地。断截引流示意图及实景如图10所示。

图10 断截引流示意图及实景

4.3.2 侧石留口引流

将路缘石沿一定距离设置一定开口，通过开口将铺地上的雨水引流至能够形成雨水利用的空间。留口引流实现不透水铺地的雨水利用方法简单、成本低，具有很强的可操作性。侧石留口引流示意图及实景如图11 所示。

图11 侧石留口引流示意图及实景

5 结束语

雨水花园的研究及实践已有40 多年的历史。本文仅简要分析了雨水花园中雨水的收集利用，着重体现生态性，论述浅显。雨水花园对于城市生活，空间上全面覆盖，除人工环境、自然环境外，建构筑物、基础设施同样有极大开发空间；功能上多种多样，生态只是其中之一，景观、安全、科普等同样值得研究；空间手法及构造上不一而足，山地城市、平原城市都可以同样发挥作用。此外，雨水花园的建造利用，水是不可分割的要素。水，无论是具体何种形式，对城市生态、景观等都有重要影响。作为自然赋予城市的重要要素，从功能上看，水体具有生态功能、造景功能、品质提升功能。根据水体的不同形态特征，对不同的功能空间、不同的水体形式，还有极大的研究空间。