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雨水花园的概念和设计方案

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发表于 2017-4-21 16:44:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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雨水花园的概念和设计方案
目前,人们对水的需求已经远远超过了水体的自然循环代谢速度。推广使用雨水等非常规水和节水设施是发展趋势。“雨水花园”作为一种利用雨水资源的技术,具有结构简单、造价低、维护简单丽而又效果明显的优点,具有广阔的应用前景。

一.雨水花园的概念
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,通过土壤和植物的过滤作用加以净化,是集收集、净化、造景功能为一体的生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施(图1)。
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真正意义上的雨水花园则形成于20世纪90年代。在美国马里兰州的乔治王子郡(Prince George’s County),一名地产开发商在建住宅区的时候有了一个新的想法,就是希望用一个生态滞留与吸收雨水的场地来代替传统的雨洪最优管理系统(BMPs)。在该郡环境资源部的协助下,最终使雨水花园在萨默塞特地区被广泛地建造使用。该区每一栋住宅都配建有30~40m2的雨水花园。它的建造被证明是高效而又节约的。建成后对其进行了数年的追踪监测,结果显示雨水花园平均减少了75%一80%地面雨水径流量。此后,在世界各地都开始广泛地建造备种形式的雨水花园(图2—4)。
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     图2 波特兰雨水花园
     图3 塔博尔山中学雨水花园
     图4 某停车场雨水花园


二.雨水花园的功能与类型
1.雨水花园的功能
除了能够有效进行雨水渗透之外,还有多方面功能:
1) 能够有效去除径流中的悬浮颗粒、有机污染物以及重金属离子病原体等有害物质
2) 通过滞蓄削减洪峰流量、减少雨水外排,保护下游管道、构筑物和水体;
3)减小水流速度、降低雨水对土壤的侵蚀、加快生境的恢复与复原等。
4)通过对雨水的滞留吸纳,补充地下水源。
5)通过合理的植物配置,雨水花园能够为昆虫与鸟类提供良好的栖息环境:
6)雨水花园中通过其植物的蒸腾作用可以调节环境中空气的湿度与温度,改善小气候环境;
7)雨水花园的建造成本较低,且维护与管理简单:与传统的草坪景观相比,雨水花园能够给人以新的景观感知与视觉感受。

2.雨水花园的类型
雨水花园按其功能可分为2种类型:
1) 以控制雨洪为目的。
该类雨水花园主要起到滞留与渗透雨水的目的,结构相对简单。一般用在环境较好、雨水污染较轻的地域,如居住区等。
2)以降低径流污染为目的。
该类型雨水花园不仅是滞留与渗透雨水,同时也起到净化水质的作用。适用于环境污染相对严重的地域,如城市中心、停车场等地。由于要去除雨水中的污染物质,囡此在土壤配比、植物选择以及底层结构上需要更严密的设计。


三.雨水花园的构造
雨水花园主要由五部分组成,自上而下依次是:蓄水层、树皮覆盖层、种植土层、人工填料层和砾石层。其中在填料层和砾石层之间可以铺设一层砂层或土工布。根据雨水花园与周边建筑物的距离和环境条件可以采用防渗或不防渗两种做法。当有回用要求或要排入水体时还可以在砾石层中埋置集水穿孔管。
1.蓄水层
为暴雨提供暂时的储存空间.使部分沉淀物在此层沉淀。其高度根据周边地形和当地降雨特性等目素而定。一般多为100~250mm。
2.树皮覆盖层
对雨水花园起着十分重要的作用,可以保持土壤的湿度,避免表层土壤板结而造成渗透性能降低。在树皮-土壤界面营造了一个微生物环境,有利于微生物的生长和有机物的降解.同时还有助于抵抗径流雨水的侵蚀。其最大深度一般为75mm。
3.植被及种植土层
有较好的过滤和吸附作用,种植土层为植物根系吸附以及微生物降解碳氢化台物、金属离子、营养物和其他污染物提供了一个很好的场所。种植土层厚度根据选种的植物类型而定,当采用草本植物时一般厚度为250mm左右。种植在雨水花园的植物应该是多年生的。可短时间耐水涝。
4.人工填料层
多选用渗透性较强的天然或人工材料。其厚度应根据当地的降雨特性、雨水花园的服务面积等确定,多为0.5-1. 2m。
5.砾石层
由直径不超过 50mm的砾石组成,厚度约200~300mm。


四.植物的选择原则
雨水花园,因其利用植物来滞留、吸纳雨水得名。因此,设计一个好的雨水花园,植物的选择至关重要。选择植物时,耐寒性、光照、耐湿性、土壤类型等都是必须考虑的,主要有以下几点原则:
①     尽量选用乡土植物,如果一定要用外来物种,也要是经过长期的驯化的植物物种。乡土植物可以更快地适应环境、成景快、管理粗放;
②     选择具有完整根系的植物。植物的根系是植物吸收水分的重要部位,也是植物存活的保障。根系的完整使得植物更快地扎根于新的土壤中,茁壮成长;
③采用耐旱但又具有忍耐暂时性水浸(不超过48 h)的植物。这样的植物环境适应性强,可以更好地发挥其作用;
④多利用香花植物。芳香植物有助于吸引蜜蜂、蝴蝶等昆虫,创造更加良好的景观效果。

五.需要注意的问题
1.除杂草的重要性。
建造雨水花园所使用的土壤十分肥沃,很容易滋生杂草。因此,在雨水花园建造后的第一年内,杂草的清除工作应每隔两周进行一次。
2.种植说明的必须性。
种植植物时,每个参加种植的人都要有一份完备的种植说明。负责种植雨水花园植物的人,如果并不完全了解要种植的植物,也许会把休眠的植物当作死掉的植物扔掉,又或者不按照设计中的位置种植。所以,种植说明是必不可少的一步。
3.标签的实用性。
许多人对本土植物不熟悉甚至于完全不认识。在植物上贴标签有助于防止不认识这些植物的人把它们当做杂草拔掉,详细的标签可以帮助人们认识、了解这些当地适用于雨水花园的植物。
4.防止(禁止)侵略性植物。
有些植物繁殖很快,容易侵害其他植物。对于这样的植物,应该采取相应的隔离措施——每年都要进行分离和修剪,或者干脆不用于雨水花园设计中。


六.设计方案:
1.选址:天津某住宅区距离住宅楼10米以外的阳面、平坦的空地,周围没有供水系统或水井。
2.土壤渗透性检测:选择的空地土壤为砂土或砂质壤土,在场地上挖掘一个15cm深的小坑,往里注满水,如果24h之后水还没有渗透完全,那么该场地不适合建雨水花园。如果土壤渗透性较差,可以进行局部处理。将砂土、腐殖土、表层土按2:1:1的比例配置。

3.结构和深度:从上到下依次为蓄水层(10cm)、树皮覆盖层(7.5cm)、种植土层(25cm)、人工填料层(50cm)、砂层(15cm)和砾石层(20cm)
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在种植土层与砾石层之间加有一层沙,目的是防止土壤颗粒进入砾石层而引起穿孔管的堵塞,同时也起到通气的作用。在砾石层中埋有直径100mm的穿孔管,经过渗滤的雨水由穿孔管收集进入其他排水系统。在雨水花园的顶部还设有溢流口,通过溢流管将过多的雨水排入其他的排水系统。

4.面积与平面布局:
雨水花园的面积主要与其有效容量、处理的雨水径流量及其渗透性有关。要精确地定量雨水花园的表面积,国内外有以下几种方法:1;基于达西定律得渗透法:2;蓄水层有效容积法;3;完全水量平衡法。每一种方法都有其优点与局限性。虽然比较精确,但计算繁琐。
对于面积精度要求不是很高的家庭型雨水花园来说,可以采用按汇水面积进行估算的方法。主要步骤如下:
1)确定汇水面积:S汇。
雨水花园的汇水面积主要由3部分组或:屋顶、不透水地面、草坪。
屋顶的汇水面积按雨水花园所承担的比例计算。例如:建筑屋顶总面积A,在建筑4个角上各有一个排水口。那么每个排水口所排出的雨水量约占总屋顶所排雨水量的A/4。如果雨水花园建在其中一个排水口附近,那么它承担1/4屋顶面积的排水量。由于草坪自身能吸收部分雨水,因此草坪的面积需乘以一个径流系数a 。雨水花园的汇水面积由以上3部分的面积相加得到。

1)S汇=s屋·N+s地+s草坪·a
N为雨水花园所承担屋顶径流的比例,a一般取0.2

2)确定径流量Q。
Q=S汇·h
h为当地24h最大降雨量。

3)确定24h渗雨水深度ho。
ho=24·r
r为雨水花园的渗透率。

综上所述,雨水花园的面积公式为:
S花=Q/ho
=S汇·h/24·r
=(s屋·N+s地+s草坪·a)h/24·r
居住区最合理的雨水花园面积范围是9—27 m2.雨水花园的外形以曲线为宜,切忌用直线破坏雨水花园自然的景观特性。为了能够收集足够多的水,雨水花园长边应该垂直于坡度和排水的方向;为了提供足够的空间以栽植植物和让雨水均匀通过整个底部,雨水花园应该有足够的宽度,底部宽度最少0.6 m.最大3.0 m,最理想的长宽比是2:l。


5.植物选择:
灌木:木槿、冬青、绣线菊、沙地柏
草本:藿香蓟、马蔺、鸭跖草、落新妇、蛇鞭菊、鸢尾、鼠尾草、美女樱、半枝莲、石竹、金光菊、萱草、菖蒲、千屈菜、芦苇、水葱、玉带草、景天

    植物配置时应充分考虑物种的生态位特征,合理选配植物种类,避免种间直接竞争形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构;尽量保持物种多样性。避免单一化,增强园林的抗干扰能力和稳定性;综合考虑植物的体量、花期、色彩、质感等搭配,延长观赏期,使雨水花园三季有花,四季有景。

植物种植后,为了提高雨水花园的观赏性,可考虑结合其他园林要素进行设计,如当地的石头,装饰用的围栏、小径、座椅等,给雨水花园营造更加整洁和美丽的外观。
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6.养护管理措施
植物定植后,为了保证雨水花园的良好运行,需要进行建植后养护和日常维护。
6.1建植后的维护措施
(1)当植物定植后,为了阻止杂草的生长,保持土壤的湿度,避免土壤板结而导致土壤渗透性下降,需要给雨水花园覆盖5 cm左右的覆盖物,最好选择高密度的材料。比如松树杆、木头屑片和碎木材。
(2)雨水较大,流速较快,容易侵蚀雨水花园床底,将几块砖头或一些石块放入入水口处能有效降低径流系数,防止雨水对花园床底的侵蚀。
(3)最初几周每隔l d浇1次水,并且要经常去除杂草,直到植物能够正常生长并且形成稳定的生物群落。
6.2日常维护措施
(1)在几次降雨或一次强降雨后需检查雨水花园的覆盖层及植被的受损情况,如若受损则应及时更换。
(2)沉淀物会在表面积累。阻止雨水下渗,因此要定期清理雨水花园表面的沉积物。
(3)检查植被生长状况,防止过度繁殖,定期修剪生长过快的植物,去除影响景观效果的杂草。
(4)检查植物以预防病虫害。如果植物有病虫害迹象,应及时将其移除,以防止感染其他物种。
(5)根据植物需水状况,适当对植物进行灌溉。
(6)每年春天剪掉枯死的植物枝叶。




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