海綿城市建設——雨水花園設計綜述

1、海綿城市建設北京地區(qū)雨水花園設計方法綜述環(huán)境工程設計基礎課程展示北京建筑大學 環(huán)科121 王齊簡介雨水花園(Rain Garden，也稱Bioretention)是低影響開發(fā)體系中一項重要技術措施，它以生態(tài)可持續(xù)的方式來實現(xiàn),水面(如停車場、街道、庭院等)的雨水凈化、滯留、滲透及排放，同時由于其顯著的景觀和生態(tài)功能，已廣泛地應用在居住區(qū)、道路、商業(yè)區(qū)等不同類型的園林景觀中。植物是雨水花園的重要組成部分也是景觀重要的設計要素之一。簡介植物在雨水花園中的功能污染物吸收與凈化雨水滯留與滲透審美與環(huán)境教育生態(tài)功能案例簡要展示美國波特蘭市塔博爾山中學雨水美國波特蘭市塔博爾山中學雨水花園花園雨水花園結(jié)構雨

2、水花園分類1、以控制雨水徑流量為目的 通過植物和土壤的作用滯留滲透雨水是該類雨水花園的主要目的，此雨水花園的主要功能是減少雨水徑流量，還有凈化水質(zhì)、補充地下水的作用。一般比較適用于居民小區(qū)、建筑庭院、公共建筑等污染較輕的小面積雨水徑流。雨水花園分類2、以降低雨水徑流污染為目的 該類型的雨水花園主要功能是降低雨水徑流污染，且能滲透和滯留雨水。常用在停車場、道路等雨水徑流污染相對嚴重的地區(qū)。雨水花園設計原則雨水花園設計原則低影響開發(fā)原則功能第一原則景觀美原則安全原則雨水花園設計原則雨水花園設計原則低影響開發(fā)原則功能第一原則景觀美原則安全原則雨水花園植物選擇原則雨水花園植物選擇原則優(yōu)先使用鄉(xiāng)土植物選

3、擇根系發(fā)達、耐水污染的植物選擇抗性能力強的植物具有較高觀賞性雨水花園常用設計方法基于達西定律的滲濾法蓄水層有效容積法完全水量平衡法滲濾法達西定律達西定律表征滲流能量損失與滲流流速之間關系，其表達式如式（1）所示：滲濾法雨水花園面積計算當蓄水層蓄滿水時，流速如式（2）所示 ：滲濾法雨水花園面積計算當蓄水層未蓄水時，流速如式（3）所示 ：滲濾法雨水花園面積計算設計時，常取其平均值，如式（4）所示：滲濾法雨水花園面積計算滲濾的基本規(guī)律有：滲濾法評價 此方法主要依據(jù)雨水花園自身的滲透能力和達西定律而設計，忽略了雨水花園構造空隙儲水量的潛力和植物對蓄水層的影響。在新西蘭等地，降雨量常按當?shù)貎赡曛噩F(xiàn)期日降

4、雨量的1/3，約 25 mm 計算。填料采用砂質(zhì)壤土，滲透系數(shù)不小于0.3 m/d，蓄水層一般為100250 mm，蓄水層中的水被消納的時間一般為12 d。有效容積法雨水花園面積計算 這是一種在水量平衡的基礎上，利用雨水花園蓄水層的有效容積消納徑流雨水的設計方法。根據(jù)植被被淹沒的狀態(tài)又分為兩種情況。有效容積法雨水花園面積計算（1）部分植被的高度小于最大蓄水高度，則植被在蓄水層中所占體積如式（8）所示：有效容積法雨水花園面積計算則實際可蓄水的體積如式（11）所示：有效容積法雨水花園面積計算根據(jù)水量平衡 ，進入雨水花園的徑流量（V = Ad H）等于實際蓄水體積 ，即V =Vw ，則有：有效容積法

5、雨水花園面積計算（2）植被高度均超出蓄水高度，則有 hv=hm，式（11）可化為：則雨水花園面積為：有效容積法評價 此法主要利用雨水花園蓄水層的有效容積滯留雨水，考慮了植物對蓄水層儲水量的影響，但未考慮雨水花園的滲透水能力。實際應用中大多采用第二種情況進行計算，主要是用于處理初期雨水，處理的雨水徑流量一般按 12 mm 的降雨量設計。完全水量平衡法基本原理假定雨水花園服務的匯流范圍內(nèi)的徑流雨水首先匯入雨水花園（當一般雨水花園面積占全部匯流面積的比例較小，即直接降落到雨水花園本身的雨水量較少時，可忽略不計），當水量超過雨水花園集蓄和滲透能力時，開始溢流出該計算區(qū)域，此時，在一定時段內(nèi)任一區(qū)域各水

6、文要素之間均存在著水量平衡關系，如式（16）所示：完全水量平衡法基本原理通常，計算時段可以取獨立降雨事件的歷時，此時，由于蒸發(fā)量較小，Z 可以忽略。而且在設計雨水花園時，一定設計標準對應的溢流外排雨水量可假設為0。如果計算時段開始與終了時雨水花園內(nèi)蓄水量之差以 Vw 表示，即 Vw =U2 -U1（實際計算時可視時段開始時雨水花園無蓄水，即U1=0）。即：Vw =U2，如式（17）所示 。圖2 為雨水花園計算模型示意。圖 2雨水花園計算模型示意完全水量平衡法徑流雨水量徑流雨水量可采用式（6）計算，其中H可根據(jù)當?shù)氐慕涤晏匦院驮O定的削減雨水的目標來確定，雨水花園主要針對較頻繁暴雨事件，設計降雨量一般不超過0.03 m。完全水量平衡法評價 此方法主要針對一場雨的雨量來設計，其目的不僅是用來處理初期雨水，而是要在凈化雨水的基礎上削峰減量，最終實現(xiàn)無溢流外排現(xiàn)象。如果將處