基于低冲击理念的雨水花园设计建构

孙奎利 孙奎永 Sun Kuili and Sun Kuiyong

城市化的快速发展导致了城市不透水地面面积的增加，加之人们对于雨水疏导与利用观念的滞后性及当前绿地规划模式的不合理性，导致雨水资源循环入渗模式被破坏，从而引发了一系列的洪涝灾害问题。通过雨水花园的建设应用，能够进一步完善雨水生态基础设施的体系构建，从根本上有助于恢复雨水生态系统循环模式。雨水花园的建设，能够有力地顺应当前新型城镇化中对于。绿色城市”“低碳城市”与“生态城市”的发展需求。

一、相关概念

（一）低冲击开发

LID开发模式，其英文全称为Low Impact Development，又称之为低影响开发模式或低冲击开发模式，最初是由美国马里兰州于上世纪九十年代提出。LID开发模式是一种新的暴雨管理设计理念，将美国的BMP( Best Management Practices)设计更加分散化、多功能化和本地化，其主旨是通过规划设计和技术手段收集、过滤雨水，控制雨水地表径流量，减少其对城市环境造成的污染和破坏，从而使城市开发区域尽量接近开发前的自然水文循环状态。低冲击开发是一种以生态系统为基础，从径流源头开始的暴雨管理方法，包括生物滞留池、绿化屋顶、渗透型地面、低势绿地和植被浅沟等技术实现方式。随着LID开发模式理论的不断完善，其应用范围不断拓展，逐渐成为城市与自然和谐相处的一种新型城市发展模式，是“绿色城市”“生态城市”“低碳城市”的有效实现手段之一。

（二）雨水花园

雨水花园是自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地，被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，并使之逐渐渗入土壤，涵养地下水，或使之补给景观用水、厕所用水等城市用水。是一种基于低冲击开发理念的生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。雨水花园近年来在许多发达国家被广泛地用于雨洪控制与径流污染控制系统，也可作为一种生态型的雨水间接利用设施（图1）。

二、基于低冲击理念的雨水花园场地设置

（一）场地选择

雨水花园的规划目的是将降水尽快渗滤至地下土壤，因此位置选择应综合考虑竖向标高、地质条件、周围建筑、绿地系统布局规划等各项因素，其规划选址应遵循以下原则：1．平原地区选址在区域核心为宜。2．雨水花园应选择在开敞位置，与周边建筑物保持一定距离。3．雨水花园选址应避开积水的低洼地、地下水位过高场地，并选择在土壤渗透系数较高的地块上。4．雨水花园选址皮远离饮用水水源地。

（二）土壤要求

场地内土壤的渗透性是建造雨水花园的关键要素。因此，只有确保雨水花园的土壤成分要求，才能进行相应的设计建构（图2）。

对于雨水花园的土壤要求一般分为雨水渗透型和雨水收集型。雨水渗透型的土壤构造要求雨水的渗透率较大，基本要求是15cm的深坑必须在24小时内完全八渗。如果达不到渗透要求，也可通过更换土壤的方式达到要求，其土壤配置比例如下：50%~ 60%构砂土和碎石；20%～30%的腐殖土，20%～30%的表层土。雨水收集型的土壤构造要求级别较高。土壤质地以砂土为宜，土壤成分比例一般为：砂土35%～60%，黏土不大于25%，且要求渗透系数大于0.3%。因此，在土壤类型选择时，一定要结合雨水花园的类型，做到有针对性地建设。

（三）面积计算

雨水花园的面积大小主要由以下三个要素确定：雨水花园的深度、雨水径流量以及土壤渗透能力。而对于雨水花园面积的计算，国外已有相对成熟的研究经验，主要包括四种计算方法，分别为：1．基于达西定律的渗透法；2．蓄水层有效容积法；3．完全水量平衡法．4．汇水面积比例估算法。

雨水花园的面积计算与降雨量的关系有着千丝万缕的联系。我国的气候类型复杂多变，大陆性季风气候显著，降雨量主要集中于一年中的某段时间，降雨分布不均衡。因此，应该参考年平均降雨量综合推算雨水花园的面积，以节省投资和管理成本。

（四）竖向设计

雨水花园的坡度设置，决定了雨水渗透速率与地表径流速率。利用坡度的设置关系，可以有针对性地对雨水花园收集类型提出设计性要求。

对于渗透型的雨水花园，首先需要绿地面积足够大，其次要求土壤渗透能力强。渗透型雨水花园宜采用较小坡度设计，目的是减缓雨水的径流速率，以保证绿地内的雨水能够有充足的渗透时间。在进行竖向设计时，宜采用跌水式陡坎处理高差，增强雨水的渗透与回用。

对于收集型雨水花园，目的是最大限度地蓄存雨水，因此可以相应地增大边坡坡度，使雨水能够有效地被收集引导。在收集型雨水花园设计过程中，可以适当地结合地形设置陡缓结合的形式，使得雨水能够充分地与花园内的植被、土壤等接触，达到净化再利用的最终目的。

三、基于低冲击理念的雨水花园建造要求

（一）建造结构

雨水花园的构造主要分为5部分，由上到下依次为蓄水层、覆盖层、植被及种植土层、人工填料层、砂滤层及砾石垫层（图3）。根据雨水花园的类型，可分为渗透型雨水花园和蓄水型雨水花园，因此其内部构造可依据具体类型而设置为可渗型与防渗型两种。当有渗滤要求时，可结合构造在雨水花园底部设置穿孔管，将雨水排人水体或市政管道。

（二）建造材料

材料的选择对于雨水花园的建设至关重要，它决定了雨水花园在景观视觉性及雨洪调控性方面的实施程度。首先是材料的透水性（图4）。对于雨水花园内的铺装材料选择，应该以透水性为基本原则。透水材料能够使雨水快速地入渗到地下，形成贯通的渗水路径，大大减少地面积水的情况发生。其次是材料的环保性。在绿色低碳的大背景下，城市的建设应该尽可能地保证绿色环保高利用率，同样雨水花园的建造材料选择也应该以环保性为基准，确保生态宜居的基本目标。再者是材料的自然性。在材料的选择中，要充分结合当地的地域特色，保证雨水花园建造的自然性，合理地与周边环境做到和谐统一，培育其野趣、自然的氛围。如此不仅为城市融入自然提供了很好的契机，同时也为市民生活提供了自然宜人的社交场所。

（三）植物配置

植被对于雨水花园的构成具有极其重要的意义。首先是植被的景观性，不仅在一定程度上增添了雨水花园的自然情趣，而且对于提升城市绿量、增添社区居民的生活意境都有很大的帮助。其次是植被的保水固土、抗侵蚀能力。雨水花园由于植被的存在而大大减少了地表径流，增加了土壤的粗糙程度与抗侵蚀能力。因此，雨水花园在植物的配置方面需综合统筹，既要考虑到植物的色彩、质感、花期、姿态、高度等因素，又要考虑其抗涝性与抗旱性，只有同时具备这两方面的条件，才适合作为建造雨水花园的植被。如美国宾夕法尼亚州海军庭院采用”裂缝花园”的建造模式，将原有的硬质水泥地面打造裂缝，切割成块，然后将药草、蔬菜和花卉等植物种植于其上，形成了很好的景观效果（图5）。

四、基于低冲击理念的雨水花园管理维护

雨水花园的后期管理维护成本较低，相对而言具备较强的可实施操作性。然而在最初建设的一到两年内，应加强对于花园内植物的管理维护，保证其能够良好地运行。

（一）必要性检查

雨水是检验雨水花园运行质量最好的器材。为保证雨水花园的正常运转，增长其运行期限，一般在大雨过后对其进行相应的必要性检查。通常要检查的内容包括雨水花园树皮覆盖层和种植土层的侵蚀情况以及花园内相关植物的损坏情况，如果出现情况，应及时对损坏的部分予以更换或加强防固措施，确保雨水花园的抗打击能力。

（二）常规性检查

首先是防止整个雨水花园构架的堵塞。经过一段时间的使用，雨水花园表面会形成一定程度的沉淀，时间长久后会对其内部产生堵塞，阻滞雨水的下渗。因此，需要定期对雨水花园表面的附着物予以清除，使其植被生长与表面覆盖层恢复到最初状态。其次是对于雨水花园的防旱性检查。对雨水花园而言，水分是其能够保持持续稳固运转的必要性因素之一。因此，在春季应对其采取相应的防旱措施，适当时期应予以浇灌，保证植物的整体生长性。

（三）维护性检查

相对其他景观性设施而言，雨水花园的管理维护较为粗放，维护成本低。日常生活中应该注意以下原则：1．注重花园内雨水的水位，使植物能够保证最基本的呼吸。2．应对植物进行适时修剪，保障其有良好的景观效果。3．做好日常管理维护，对雨水花园内的杂草及枯枝落叶进行及时清除。4．注重雨水花园植物的抗寒性，采取相应的防冻措施。

五、结语

雨水花园作为一种分散式的雨洪控制与利用设施，在我国具有很广阔的应用前景。未来的雨水花园，在低冲击开发理念的引领下，应充分把握好其设计建构要素，只有保证雨水花园设计构建的安全性、完整性、生态性、景观性，才能最大限度地发挥其生态效益、经济效益与社会效益，使雨水花园更好地服务于人，更贴切地融入自然环境，从而才能实现雨水花园、城市建设与生态环境三者之间的协调、可持续发展，为美丽中国的建设提供更好的途径。

孙奎利：天津美术学院设计艺术学院环境设计系讲师工学博士

孙奎永：天津商业大学宝德学院艺术设计系助教工学硕士