城市生態(tài)森林公園中雨水花園實(shí)施技術(shù)研究

1、城市生態(tài)森林公園中雨水花園實(shí)施技術(shù)研究摘要：隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，生態(tài)環(huán)境與人類活動(dòng)之間產(chǎn)生了更為嚴(yán)重的矛盾。而對(duì)于國(guó)內(nèi)絕大部分城市而言，其在吸水收水方面的原始的體系遭到改變和破壞，城市的雨水循環(huán)系統(tǒng)受到被打亂，而被稱作綠色基礎(chǔ)設(shè)施的雨水花園技術(shù)則為重新建造城市的吸水收水功能提供了新的方向。森林公園水系開放，增加了水體的溝通，在凈化森林公園內(nèi)自身水體的同時(shí)，也可凈化整個(gè)區(qū)域內(nèi)的水體；同時(shí)在洪水區(qū)作為蓄水池可降低洪峰值。以雨水花園為設(shè)計(jì)理念，在滿足生態(tài)效益的同時(shí)，城市的外觀也能得以美化。將生態(tài)環(huán)境作為基底，能夠?yàn)槌鞘芯坝^上提供生態(tài)森林公園，并且在功能上具有收集雨水的鮮明特征。關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林

2、；雨水花園；城市生態(tài)森林公園中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：收稿日期：基金項(xiàng)目：作者簡(jiǎn)介：1 前言雨水花園在雨洪的控制與利用上有著諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，如簡(jiǎn)單的運(yùn)行管理、人工管理需求不多、雨水花園往往輕易的與環(huán)境結(jié)合、注重生態(tài)效益、環(huán)保效益、建造費(fèi)用和養(yǎng)護(hù)費(fèi)造價(jià)不高，同時(shí)注重美觀與自然的觀賞效益等等。通過研究國(guó)內(nèi)外成功案例，從相關(guān)的實(shí)踐與研究中可以看出，雨水花園往往囊括有多重的效益，具有在不同種類的場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)用的可能性。對(duì)于雨水花園所具備的功能來說，其能夠吸收雨水并對(duì)其進(jìn)行利用，除此之外，還可以很好地控制雨洪，因此是一種可持續(xù)性發(fā)展的生態(tài)化設(shè)施。目前，雨水花園的建設(shè)已經(jīng)在全球各地大范圍的展開，國(guó)

3、外也已經(jīng)出現(xiàn)了很多成功的案例經(jīng)典，包括美國(guó)、德國(guó)、日本，以及澳大利亞等諸多發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)中，而在這些國(guó)家中最為典型的雨水花園，便是德國(guó)國(guó)內(nèi)漢諾威Kronsberg所建成的雨水花園，美國(guó)建成的名為唐納德溪水公園的生態(tài)公園，以及波特蘭所建成的綠色街道。對(duì)于中國(guó)來說，雨水花園景觀營(yíng)建的實(shí)施技術(shù)正處于理論階段，中國(guó)一直沒有真正的實(shí)際建設(shè)雨水花園工程來進(jìn)一步實(shí)踐與完善該體系。對(duì)于部分大型的景觀來說，現(xiàn)如今已完成修建的項(xiàng)目，比如說建設(shè)于北京市的奧體中心、上海的世界園藝博覽園等，它們的地理位置特殊，其將外部城市環(huán)境和內(nèi)部的雨水收集利用系統(tǒng)分隔開，干擾因子不多；所以，盡管其能夠成功地完成雨水的收集與利用，而且能夠

4、對(duì)雨洪進(jìn)行高效利用，但是對(duì)于這種景觀形式的生態(tài)而言，雨水花園追求的效益并未在其身上得以全面體現(xiàn)。而對(duì)于居民公園等一些范圍不大的、環(huán)境較復(fù)雜的地區(qū)來說，雨水花園體系的建立是它們更加需要營(yíng)造實(shí)施的，從點(diǎn)到面，然后分布至整個(gè)城市的各個(gè)方面，雨水花園可以發(fā)揮出的生態(tài)與景觀效益。2 雨水花園的工作原理雨水花園的建成原理是利用人力挖掘較低地勢(shì)處的綠地，并對(duì)該區(qū)域內(nèi)的雨水進(jìn)行收集與處理，隨后應(yīng)用場(chǎng)地內(nèi)所安設(shè)的系統(tǒng)來處理污水，將處理達(dá)標(biāo)的水用于場(chǎng)地綠植的澆灌，使得水資源再利用方面的實(shí)際水平得以提升。雨水花園中所采用的有關(guān)技術(shù)，其往往結(jié)合了空間與環(huán)境以及植物等方面。2.1雨水花園的類型2.1.1以控制徑流污染為

5、目的這種控制徑流位置處污染的雨水花園，亦可將其稱之為一個(gè)生物滯留的區(qū)域，就其主要的功能而言，便是針對(duì)雨水徑流初期所造成的污染進(jìn)行控制，其往往在部分有著較重污染的地區(qū)內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，例如廣場(chǎng)、道路的周圍。可以利用雨水花園的植物以及土壤等所形成的生物滯留地區(qū)，使得初期較重污染性的雨水得以受到更有效地治理。因?yàn)橐獙?duì)夾雜于雨水中的污染性成分進(jìn)行除雜，所以在土壤方面的實(shí)際配比，以及底層位置處的結(jié)構(gòu)與選擇適宜的植物等方面均要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)且全面的設(shè)計(jì)。2.1.2以控制徑流量為目的這種控制徑流實(shí)際流量的雨水花園，其主要的功在于使得場(chǎng)地內(nèi)實(shí)際的徑流量降低，其往往具備較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。這種小匯流面積類型的雨水往往有著較為良

6、好的水質(zhì)，而上述所提到的雨水花園正適用于此。此類雨水花園往往在景觀上具有較大優(yōu)勢(shì)。圖 1雨水花園整體策略2.2雨水花園的構(gòu)造五個(gè)不同的組分共同構(gòu)成了雨水花園，按照自下而上的順序依次為：礫石層與人工填料層，種植土層，以及樹皮的覆蓋層與蓄水層。而其中礫石層與填料層，這兩層往往是將一層砂，亦或是土工布鋪設(shè)在這兩層之間的空隙處。就雨水花園與附近建筑之間的實(shí)際距離，以及環(huán)境方面的條件來說，其通常采用不防滲的手段。因?yàn)槠湓诨赜蒙嫌兄鄳?yīng)的要求，因此將其排至水體中時(shí)，往往將具備集水與穿孔功能的集水穿孔管埋設(shè)在礫石層中。圖 2雨水花園結(jié)構(gòu)示意圖2.2.1蓄水池當(dāng)發(fā)生暴雨時(shí)，此層將會(huì)在儲(chǔ)存上提供一個(gè)暫時(shí)的空間。

7、此層將會(huì)過濾掉一些沉淀物。就其具體的高度而言，其往往取決于當(dāng)?shù)亟涤甑奶匦?，以及附近的地形環(huán)境等相關(guān)因素。2.2.2樹皮覆蓋層樹皮覆蓋層對(duì)森林公園的雨水花園起著很重要的作用，其可以保持土壤的濕度，形成于表層的土板結(jié)會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)在滲透上處于較低的性能狀態(tài)。就此一個(gè)微生物環(huán)境形成于土壤與樹皮之間，不僅能對(duì)微生物的繁殖，以及降解相關(guān)的有機(jī)物造成積極的影響，與此同時(shí)，其還能夠使得森林公園加強(qiáng)徑流雨水侵蝕的抵抗性能。森林公園樹皮覆蓋層的深度大概為700mm。2.2.3植被及種植土層植被及種植土層對(duì)森林公園有很好的吸附和過濾作用，種植土層為植物的根部吸附和微生物對(duì)碳氧化合物、金屬離子、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其他污染物

8、的降解提供了良好的場(chǎng)所。種植土層的厚度可按照植物的具體種類來確定。雨水花園的植物選擇原則如下表所示：表 1雨水花園的植物選擇原則植物選擇原則理由優(yōu)先選用本土植物，適當(dāng)搭配外來物種維持較高的適應(yīng)能力的同時(shí)保證多樣性選用根系發(fā)達(dá)、莖葉繁茂、凈化能力強(qiáng)的植物符合雨水花園對(duì)降解能力、吸附作用的要求選用既可耐澇又可抗旱的植物應(yīng)對(duì)枯水期與汛期的交替選擇可互相混合種植的植物提高去污性和觀賞性常見的雨水花園植物如下表所示：表 2常見的雨水花園植物植物類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)蘆葦根系發(fā)達(dá)，可深入地下60-70植株較高，蔓延速度快花葉蘆竹根狀莖粗壯，比較耐旱植株較高香菇草對(duì)污染物的綜合吸收能力較強(qiáng)，喜光不耐寒，根系較淺茭白對(duì)

9、鎂、鋅等金屬元素有一定的富集作用不耐寒，不耐旱，慈姑葉形奇特，觀賞性強(qiáng)根系淺，不耐旱千屈菜比較耐旱，觀賞性強(qiáng)去除污染物的能力不強(qiáng)2.2.4人工填料層人工填料層的建造往往使用具有較強(qiáng)滲透力度的材料，而這些材料則主要是由人工合成的，結(jié)合森林公園的實(shí)際面積，以及區(qū)域降雨方面的有關(guān)特性，在此基礎(chǔ)上，通常將其實(shí)際厚度設(shè)置為1m。圖 3現(xiàn)場(chǎng)填料圖2.2.5礫石層雨水花園中在此層的鋪設(shè)上，往往采用具體直徑為50mm，以及實(shí)際厚度為250mm的礫石。這種尺寸的礫石能夠使得雨水得以更好地滲漏。往往有很多小空間存在于礫石層當(dāng)中，便于存水，因?yàn)樗枰没蚪瓜聺B，所以在礫石層鋪水管接到蓄水池內(nèi)。圖 4雨水花園的構(gòu)

10、造3 技術(shù)實(shí)施步驟3.1技術(shù)介紹城市生態(tài)森林公園的雨水花園由上至下包括依次設(shè)置在基圍內(nèi)的種植層、營(yíng)養(yǎng)土層、碎石層與阻水層，根據(jù)植物的生長(zhǎng)需求，可以利用吸水棒吸收碎石層內(nèi)的水調(diào)節(jié)水量；同時(shí)，在干旱時(shí)節(jié)，吸水棒能夠吸收碎石層內(nèi)的水，供植物吸收，增加了雨水花園的整體抗旱性。但是，森林公園的雨水花園利用吸水棒進(jìn)行吸收，然后澆灌，工人利用抽水泵將雨水抽上來，用以澆花、澆草，澆灌過程浪費(fèi)大量的人力、物力。3.2技術(shù)實(shí)施思路城市生態(tài)森林公園的雨水花園的技術(shù)目的是提供一種能夠節(jié)省大量人力完成對(duì)雨水花園澆灌過程的雨水花園。森林公園的雨水花園技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：包括位于較低水平面處的淺槽，所述淺

11、槽內(nèi)設(shè)有人工種植的種植層，所述淺槽的兩端在沿豎直方向向上延伸設(shè)有支撐部，所述支撐部上設(shè)有能夠?qū)⒎N植層內(nèi)的積水抽取并重新澆灌種植層的灑水件。在技術(shù)實(shí)施方面，雨水花園的建設(shè)要注意一下幾點(diǎn)：表 3技術(shù)實(shí)施注意問題要點(diǎn)操作除雜草的重要性雜草的清除工作應(yīng)每隔兩周進(jìn)行一次種植說明的必須性每個(gè)參加種植的人都有一份完備的種植說明標(biāo)簽的實(shí)用性綠化科在植物上貼標(biāo)簽防止侵略性植物分離和修剪，或者干脆不用于雨水花園設(shè)計(jì)中3.3技術(shù)保護(hù)點(diǎn)一種雨水花園，包括位于較低水平面處的淺槽，淺槽內(nèi)設(shè)有人工種植的種植層，其特征在于：淺槽的兩端在沿豎直方向向上延伸設(shè)有支撐部，支撐部上設(shè)有能夠?qū)⒎N植層內(nèi)的積水抽取并重新澆灌種植層的灑水件

12、。4 雨水花園的結(jié)構(gòu)分析4.1雨水花園的水體系雨水花園的設(shè)計(jì)中，通常以串聯(lián)的方式將各個(gè)水池相連接，通過設(shè)計(jì)一系列假山、植被甚至是一些具有高低落差、被分隔的緩沖帶等減弱雨水的下落速度，當(dāng)發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，防止地面上的土地因?yàn)橛晁臎_刷與侵蝕與而受到損害。只有水池蓄滿水之后，其蓄水池的邊緣處才會(huì)有雨水溢出，隨后溢出的這部分雨水從高度為0.46m的位置處落至下一個(gè)水池當(dāng)中。而被植物根系、砂石和土壤的過濾下來的沉淀物則穩(wěn)定地遺留在水池中。圖 5蓄水池城市生態(tài)森林公園通過自然的景觀材料與來源于大自然瀑布或溪流般的跌水形式將其與周邊的自然景物形成一種緊密的聯(lián)系，形成一片獨(dú)具匠心的特色空間。而在設(shè)計(jì)的過程中，一

13、系列不規(guī)則跌落的緩沖帶相互間進(jìn)行結(jié)合，整體形成一個(gè)立體化的連續(xù)性區(qū)域，最終一并歸入到一片地勢(shì)相對(duì)較低的水池中，與此同時(shí)，此水池中也會(huì)囊括一部分聚集于附近機(jī)動(dòng)車道上的雨水。4.2雨水花園的石材體系城市生態(tài)森林公園的雨水花園技術(shù)實(shí)施的景觀材料主要使用的是不同種類的石頭，鋪設(shè)工程中主要采取柔性的工程構(gòu)造，技術(shù)實(shí)施的目的是為了能夠?qū)⒂晁南聺B量更大化，設(shè)計(jì)手法比較獨(dú)特簡(jiǎn)易，而泥沙又能實(shí)現(xiàn)最大化的保留，避免強(qiáng)烈的遭受沖刷；砂石層的吸水性比較好，在降雨相對(duì)較少的情況下，雨水能夠完全滲入砂石層的同時(shí)，還能過濾掉水中的枝葉、泥土等等。4.3雨水花園的收集利用體系城市內(nèi)的森林公園場(chǎng)地可以收集雨水并對(duì)其進(jìn)行其他利

14、用，其最為基本的入手點(diǎn)便是采取滯留的手段，特別是此類雨水花園的系統(tǒng)，經(jīng)由針對(duì)性地設(shè)計(jì)之后，在徑流上形成更緩且更長(zhǎng)的路線。關(guān)于場(chǎng)地內(nèi)部的徑流，增加其流經(jīng)場(chǎng)地所耗費(fèi)的實(shí)際時(shí)間，致使水流的實(shí)際流速得以降低，最后，當(dāng)發(fā)生暴雨時(shí)，使得其實(shí)際峰值的流量降低，由此一來，水質(zhì)實(shí)現(xiàn)凈化的目的便得以實(shí)現(xiàn)。4.3.1雨水收集體系森林公園雨水的收集主要是利用微地形與雨水就地下滲，在透水上增大相應(yīng)的面積，以及截?cái)嗨髦率蛊洳煌饬鞯雀黜?xiàng)有效手段。而對(duì)于雨水的集蓄系統(tǒng)而言，往往采用以下三種不同類別的模式：1.草坡生態(tài)溪溝植物過濾帶雨水花園匯水渠地上(下)滲透池。2.道路綠化隔離帶開放式植物過濾帶礫石過濾帶雨水花園地下滲透池

15、。3.落水管滲透淺溝開放式植栽帶沙地過濾池雨水花園地下滲透池。模式一，針對(duì)森林公園地勢(shì)變化坡度較大的地區(qū)。處于原先具備匯水溝的前提條件下，將由卵石所組成的墊層鋪設(shè)于其中。與此同時(shí)，將草坡鋪設(shè)于道路與水溝之間的地區(qū)內(nèi)，雨水順著溝渠的坡度流入溪溝，部分固體垃圾被攔截下來。將雨水花園設(shè)計(jì)于較低的地勢(shì)處，溢出的這部分雨水經(jīng)由滲透淺溝匯入到池塘中，最終得以實(shí)現(xiàn)雨水的集蓄。模式二，關(guān)于居民區(qū)的主體地段。這些地段內(nèi)往往有著大量的人流量，因此在對(duì)雨水進(jìn)行收集時(shí)，還要顧及景觀上的實(shí)際效果。結(jié)合開放式的植栽溝與安設(shè)于道路上的綠化隔離帶，沿著道路的具體路線對(duì)這兩者進(jìn)行安設(shè)，使得污染成分被攔截并積累，隨后經(jīng)過鋪設(shè)有礫

16、石的過濾溝，將其引入安置于地下的滲透池。模式三，此模式針對(duì)的主體對(duì)象則是新開設(shè)河道附近所建成的綠地與荷花塘。此區(qū)域是不允許進(jìn)入的，因此更易于雨水的收集工作。降落的雨水通過落水管道，流經(jīng)建成于新開設(shè)河道中的滲透溝渠，流經(jīng)荷花塘與利用植物建成的過濾帶，引入至沙地過濾池以及雨水花園中，隨后逐級(jí)對(duì)這部分雨水進(jìn)行滯留。4.3.2雨水的濾鏡體系由雨水降落所形成的徑流，其中往往存在有復(fù)雜的污染成分。當(dāng)森林公園實(shí)施有關(guān)的技術(shù)時(shí)，主要針對(duì)的主體對(duì)象便是雨水的遷移與傳輸，利用源頭的處理體系，以及植物體系與疊水體系等，使得水質(zhì)得以真正地凈化。1.源頭處理體系。該體系針對(duì)的是暴雨的生成階段。將分離油類物質(zhì)的分離器與沉

17、淀的有關(guān)裝置安置裝于源頭位置處，使得水質(zhì)得以初步的凈化，并將這種棄流類型的裝置安置于臨街位置處，針對(duì)污染較為嚴(yán)重的雨水，選擇對(duì)其進(jìn)行棄流，隨后將其引入污水管道流至落水井當(dāng)中。2.植物體系。該體系是將雨水花園作為重要的載體，其在凈化雨水方面有著不可磨滅的作用。經(jīng)由篩選所得出的這部分植物，其絕大多數(shù)均為鄉(xiāng)土類型的品種，在養(yǎng)護(hù)上有著較為低廉的成本。其主體部分則是多年生的喬灌草，當(dāng)發(fā)生洪澇與干旱災(zāi)害時(shí)，其可以在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)其環(huán)境。通過植物線性的搭配，以及利用實(shí)際的色彩與高度方面所發(fā)生的變化，在景觀上呈現(xiàn)出非同凡響的效果。圖 6植物體系3.疊水體系。在完成對(duì)雨水花園場(chǎng)地的微地形處理之后，該地區(qū)內(nèi)會(huì)形成諸

18、多個(gè)緩坡，并在匯水與生態(tài)方面分別生成相應(yīng)的溝渠與溝溪。雨水逐層滴落于場(chǎng)地內(nèi)，隨后流入池塘中，而對(duì)于溢出的這部分雨水來說，其則是流經(jīng)附近的下凹過濾溝，以及沙地過濾池等各個(gè)場(chǎng)地之中?？沙两档倪@部分污染物受到重力作用開始跌落，此過程中微生物會(huì)進(jìn)行代謝與分解，并且各個(gè)土壤顆粒相互之間作用的引力最終實(shí)現(xiàn)凈化的預(yù)期效果。5 雨水花園的形態(tài)營(yíng)造5.1面積城市的實(shí)際降雨量通常與雨水花園的實(shí)際面積有著密不可分的關(guān)聯(lián)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮到經(jīng)濟(jì)上所承擔(dān)的成本，以及后期的運(yùn)營(yíng)，在基于匯水面積的前提條件下，采用這種精確度適中的比例估算法。5.2形態(tài)結(jié)構(gòu)城市內(nèi)的生態(tài)森林公園具體的功能體現(xiàn)在匯水的下滲上，輔助功能是凈

19、化。采用雙向雨水花園與通用雨水花園的構(gòu)造將下滲方面的實(shí)際速率與去除污染的最佳效果相結(jié)合，在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。將雙向雨水花園應(yīng)用在森林公園臨近街道的位置處，相較于傳統(tǒng)化的雨水花園，此類花園在雨水上具有更長(zhǎng)的滯留時(shí)間，使得徑流所造成的污染得以有效地處理。設(shè)計(jì)其各個(gè)層的具體深度為1.2米，上層寬度的具體數(shù)值則是2米，下層的具體數(shù)值則是4米，關(guān)于結(jié)構(gòu)與構(gòu)造上所使用的材料，其中有兩層與這種通用類型的雨水花園相一致，其分割主要是由上層的滲透膜來實(shí)現(xiàn)的，膠合板則是被替換為石條，使得上一層的雨水花園被圍合起來。5.3生態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)合景觀營(yíng)造關(guān)于雨水花園在實(shí)施過程中所采用的技術(shù)。首先，將場(chǎng)地引進(jìn)自然的過程之中，模擬與再現(xiàn)雨水降落過程中相互之間所發(fā)生的疊加與碰撞，隨后提出“水漣漪”這一想法，將其作為整個(gè)系統(tǒng)的框架，在具體的功能及其形式方面，將分散的每一片綠地相連接，使得大地呈現(xiàn)出一種綠化的景觀，其與整個(gè)森林公園中所囊括的體系相照應(yīng)，從而形成一種特殊形式的景觀。將雨水進(jìn)行意象化，隨后對(duì)其進(jìn)行提取，獲取名為“圓形”的元素，將其作為雨水花園中最為基本的結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)其與石橋和擋墻，以及相關(guān)的道路與坐凳等“線性”的分割元素。花園內(nèi)逐層滴落的雨水，其穿流與場(chǎng)地之間，使得生態(tài)層面上的效益，以及美學(xué)領(lǐng)域中的有關(guān)價(jià)值得以更加完美的呈現(xiàn)。6、結(jié)論城市生態(tài)森林公園雨水花園的實(shí)施技術(shù)總