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雨水花园设计研究初探

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雨水花园设计研究初探
北京林业大学
学位论文


摘要
水不仅是生物起源、存在发展的必要条件,也是人类赖以生存和进行生产活动的极其重要又特殊的自然资源。水资源紧缺、水环境污染已经成为人类特别是城市可持续发展的重大问题。论文通过分析城市园林绿地用水紧缺的原因, 强调了城市雨水资源利用的重要性和雨水利用的途径,包括雨水的"渗"、"蓄"、"排"三方面。
本文提出在城市中建构雨水花园, 通过对其地形、植物配置、空间等方面的研究,进一步阐述了雨水花园在保护和改善城市生态环境方面所体现的巨大生态、经济价值。雨水花园将会成为城市改造和建设中的重要绿化方式之一。本文试图在详实介绍雨水哈与岸构造和施工的基础上, 结合国内外雨水花园设计实例分析,为我国的雨水花园设计和建造提供参考。
关键词:雨水利用,景观设计,雨水花园


目录摘要........…..........................…........……........….......….........................................…........…...................1
ABSTRACT........…..........................…........……........….......….........................................…........….....1
第一章绪论……..............…....…·…............................…....................…....…·…............................ 1
川研究背景............…….......….,….........….......……........…………..........…·….......…·…..…………........… 1
1.2 研究内容和方法..........…................................................................. .........................•............•. 1
1. 2.1 研究的内容......……................ .......................…..............……………….......…....................... 1
1. 2. 1. 1 第一部分对城市雨水利用的认识………...... .. ...... . .. .... . .. . . .. . .… ….... . .….... . .. ..... . ..2
1. 2. 1. 2 第二部分雨水花园的相关研究....……….,………...... .………. .. . ..…....... ..……. ... .. ..2
1.2.2 研究的方法…………...............……...........................…...........……...........…...............……..........2
第二章对商水利用的认识.......................................…............…........…..川.................…,............3
2.1 雨水与环境…... .. ..….. . .......... . .. . … . .……..... ...……… ….........….... . .. ... ......…….......… ....... .............3
2.2 雨水利用的概念.............….......…......................…….......………..………................………..……..4
2 .3 丽水利用研究的现实意义. .. .. ............... . . .. .. . ................….. ..... . . .. .. .....……. .….. .. . .. ..…............... ..4
2.3. 1 保持自然水循环,解决城市缺水与城市排水系统的矛盾... .....…·……. .……..… ..... . ....4
2 .3 .2 有利于保持城市河湖水环境、减少污水处理的压力....……..............…·…… ................5
2.3.3 雨水连带生态效益巨大... .. . ...................………..……...... .…… …............ . .…·…… ...............6
2.4 雨水利用的可行性....... . .........……..………………... .....…………..……... . . ...… ……… ..... .. ... . .. . . . .. .....7
2.4. 1 雨水利用的技术可行性........………...............………...............………...............…………...... 7
2.4.2雨水利用的潜力估算....……...............…................….......………..……......………................7
2.5 现代雨水利用方式和途径............……….......……...............…·……......... . ........ ... . ......………..… 8
2.5.1 "惨
2. S. 1. 1 渗水铺装... .. ……..........……..................…... ... .….........… …… ... . . ..……….........…... . ...9
2. 5. 1. 2 生态溪沟....... .... ...... …………........……·…….. ... .. . . .... ..……. . ........… …… ................ . ...12
2.5. 1. 3 植物浅沟和低势绿地... ..…….......…..……... ....……..…….... ...……..... . .…·…… .. ........13
2.5. 1. 4 地面渗透池/湿地.. .. . .. .………..............….......………...... .... .....…….......... ....… .... . .. 15
2.5.2 "蓄"-H·H·-··H·H·-··H·H ·--H ·H·-….........………. . . ... .……. . . ... . ..... ....….........…........………....16
2. 5. 2. 1 屋顶花园........... .. .… ……… ........... ... ..….. .. . ...… ................ . .. . .. . ............. . . ... . .. . .. .... . .. 16
2.5.2.2 蓄水向土...... ..……............................….................…...... .... . .... .. .. ...........………·… 1 8
2.5.3 "排"…........………........……………..... .. ..…·………..... .. .… ................…….... .....…….18
2.6 现代风景园林的发展及雨水利用..... ................…... .... .……..……....... . . .... .... . .. ..….......……… .19
第三章商水花园"….........................................................................…........................................… 21
3.1 雨水花园概念…....................................…....................................…….......................................21
3.2 雨水花园的产生及发展....………….......…..…............……..…………….........……......…......23
3.2.1 第一阶段一一生存之需.............. ... …........….. ...... ........ ... ..........…… ....... .…·… ................23
3.2.2 第二阶段-←生活之需.....….........……..................................………...............................25
3.2.3 第三阶段一一生态之需. .. . .......... .....…… …..….. ......….,……….. .. ......................… ...........27
3.3雨水花园的效益………..........................……·……......……..….........…..........……......................28
3 .3.1 生态效益.....…….........…..........………........…..…...........................…….......….........…........28
3. 3. 1. 1 蓄留雨水、回补地下水功能....….........……..……..........…….........…….......……..28
3. 3. 1 .2 减少污染……........……........ ...………… .. .. ...........……......................……......……....29
3. 3. 1. 3 缓解城市热岛放益.......…........……….........….......……..…..……………………..…...30
3. 3. 1.4 保护生物多样性……...............……………........……...................…........…·……......30
3. 3. 1. 5 综合利用非传统水资源............….........…......……….........................................…...30
3 .3.2经济效益….. . ....….... . .. . ........…..…...................................... ..……................……................30
3. 3. 2. 1 使用边环境增值..............…·……..... ...…................…........................……...............30
3.3.2.2 节省能源消耗.........….........……..……......….........…..…............……………….........30
3.3.3社会效益....…………….......…………·……….......……...........…·….........……..……........……......31
3. 3. 3. 1 重要的社交场所......................…........………….........…........…..................…·…........31
3. 3. 3. 2 依靠科技建立节水型社会.......... ..…..................….........…….........…...................3 1
3.4雨水花园的分类"….........………·…….......…,.. .....…·…..................……·……...........…........…·…31
3 .4. 1 以建造目的分类…....... ......... . ... .............. ..…............ . .....…...........................…..….... ......3 1
3. 4. l. 1 以控制径流污染为目的的雨水花园....…….......………….......…·……..…...............31
3.4. 1. 2 以控制径流量为目的的雨水花园........ ........ ......…·……..……..….....*.. .....… ..........32
3 .4.2 以渗透速率分类……......…………........... ......……................. ..…· …........……. ..... ....... ......32
3. 4.2.1 直接渗透型雨水花园....…...........…….............….......….......…·…….......……........… 32
3.4.2. 2 捞蓄水池型雨水花园-….........…….......................……............…........……......….... 32
3.4.2.3 局部浸润型雨水花园..............…..........…....................................…·………............33
3.4.2.4 携净水设施的局部浸润型雨水花园.......................………..….........…..................33
3.5 雨水花园构造...... ..…. ............. .....................…..... ................ ... ...................……..………..... ..… ..33
3.5.1 具体构造..............……………………………………………………………………………·….............33
3. 5. 1. 1 覆盖层............….........................…….........…........................................................34
3. 5. 1. 2 植被及种植土层..…….......….. ............ .…........…....…...................... ..............… ......34
3. 5. 1. 3 人工填料层……... ... ..…............ ..........................……….... ...…·…. ..... .….... ...…….... .35
3. 5. l. 4 砰后层…..….......….......…................….......................….................…….........…..… 35
3 .5 .2 雨水花园与普通花园、湿地的区别...... ... . .... . .......... ........ . ........….......…·………… .......35
3. 5. 2. 1 土壤结构........………...........………......................……..............……..............… ......35

3.5.2.2 植物选择…..............…........……........…........…......................….......……........…....35
3.6 影响雨水花园效益的主要因素.............….......……..……..…….......………..............…·…... ... ...35
3.6.1 降雨特性.....#........................................…………………………..………...............……..........35
3.6.2 选址…·….......…................................….......…......….......…..……….......…...............…..…....36
3.6.2. 1 雨水可自动汇集快速下渗之处..................………........……........……..……............36
3.6.2.2 可提高建筑外观之处….....!!t!!……..…O!O!..……………" .!....!ttt""" ,t,t噜............36
3.6.2.3 雨水源无严重污染之处........….........…….......….........…........…·………..…...........36
3.6.2.4 阳光充足之处..... .. . ...... ..... .…. .. . ...… ...... . .. ... ...……. ..... . …...... .. ..…...... . .. . .......…........36
3. 6.2.5 附近元陡坡之处..........….. ... ..….. .. . ..... . .. . .….. .....….......….... . ...……......……............36
3.6.3 雨水花园形态营造. .. .……… ..... ...….........……·… ... ... ...…….............. . . .........…....................37
3. 6. 3. 1 大小...................……..............…......……...............…….......… ................................37
3.6. 3.2 深度,." ..,.."....."…"1"" …11'11'晶‘"…"""",.1"‘…l'III'IIIIIII'''II''I.I;.'II''''''''''lill‘..‘ i.ii'ii‘…·‘ 37
3.6. 3. 3 土壤结构..............….........…...............……..............................…….........…·….......37
3.6. 3.4 朝向….................…................ ..... ..….........….........................................................38
3.6.3.5 边缘线..........….......…... .. . ..... . . .. .. .....….......….. . .. ... . .. ...... .... .… ...................... . ....... .38
3.6. 3.6 坡度.. . .............. ...... . .. . . .................….......…..….......…..………·……................… ........39
3.6.4周边环境设计.. . .. ....................………...... ..…….............................……..... . . ...... . ....…….......39
3.7 雨水花园净化水质机理............ .....…·….........…·……........….......…………..............……........40
3.7.1 植物的去污机理..........……............. .... ......…·…….........….......…...... . . .. .. . .. .... ...... .… ..… ....40
3.7.2 土壤基质的净化机理................................…·…..….......…..…….......……....................…....40
3 .7.3微生物的净化机理..........….........….......……..….......….......…..……...............…….......40
3.8 雨水花园的后期维护…………........…·…·……..………............................……......……..……..…40
3怠l 必要性检查...................…................ ..........................……...... . .. . ..........…..….......…........41
3 .8.2 常规性检查. ……….........................….................................................. ... ..……. .…… ... ... ......41
3.8.2. 1 防堵塞... ..…................ .......………………………......….................…...........................41
3.8.2.2 防早........…….......……·……….........……·……......……......……….......…........…….......41
3.8 .3植物的维护性检查……........…. ........… ……..........……….......…·…................ ...............… .....41
3. 8. 3. 1 植物栽种初期的管理..……........…….. . ................. ....... ....…·….........………......… 41
3. 8. 3.24宝7}ι..4 .....…… . .. .... . .. . ... . .. .…... .....…..........……….......…….......... . ....…. ........... . ...........41
3. 8.3.3 及时收割植物.............................................……………·……....................................41
3.8. 3.4 做好日常护理……….........……......……… ... .. 4 …........ .……. ..... ..........… ................... ..41
3.8. 3. 5 暴风雨后的维护.........….........…………................….... .. .... ...............……… ........ ....41
3.8.3 .6 冬季对植物的处理................….. .. ..….... . ...…. .. .. . . .. .......... . ...….........…………..… 41
第四章雨水花园的设计及应用.............................…………........………..................................43
4.1 雨水花园设计原则.........………………·…….......….........….........…….......................… ..............43

4.1.1. Low Impact Desi伊原则.......…............................. . ....... . . ..... ... ...… . .. ..... ... .................….43
4. 1.2 功能第一原则…....…...............…..….......…….......…...............….......................... .......… 43
4. 1.3 景观美化原则.......... .. ..……...... .………...... .…....................…... ................................… .. . ....44
4. 1.4 安全原则....... . ....………. . .. ...... . .. .………·………... . .....…........... . .. ..…......... .......…............... 44
4.2 以控制径流污染为目的雨水花园设计. ...……….......………........…........……….......… ........... 44
4.2. 1 土质要求…. .……......….................................. . ...............噜........................... . ...................44
4.2.2 结构及深度的确定........………................................……..…………H….......………..….....45
4.2.3表面积的确定..........…….......…........ ................ . ... ... . .. ... . ... . ...….. ... . .. .….......………..….......46
4.2.3. 1 确定处理径流量.... ... ...…...... .…........….... . ...… ... . ............ .…..…......…... .. .… ..........46
4.2.3.2 确定处理表面积.........….......….........….......................…….......…........................47
4.3 以控制径流量为目的的雨水花园设计…..……. .. ......……..... ..…......………. .. ..... . .......…........ . 47
4.3 . 1 土质要求.…·…..….......….......…….......…..…..............…….......….....................................47
4.3 .2 结构及深度的确定...... ......….... ...... ....… .. ...0. .............. ... ...... . ...… .. ...... . ... ..................... . .48
4.3 .3 表面积的确定.................. …. .. .. . .… .. .....…… . . ........ . ....... .. .....…· … . .. . ..….. ................……...48
4.4估算法.....….......…..... ... ..... . . .. . .. . .. . ... .. . .. .....…..…...... .… .. . ....… . .……........…. ..........… .. . .. ... .. . .. . .. 49
第五章雨水花园的景观营造............................…....…...............……......…...........…...................51
5.1 雨水花园的景观特征.....….........................………….......….........…........…........….......…........5 1
5. 1.1 生态性..... .... …….........…........………·……..… … ...................... . .. … ….... . .. . . . ........… .. ..... . ....51
5. 1.2 参与性"….... . ........ ... ... . .. ... . .. . .. . .. . .. . .. . .………·… … .. . ..... ......".... . .. ..… .................. . .. . . . .........51
5. 1.3 过程性...............…..……................……..….......….......…..….....................…·…..….............52
5.1.4 艺术性...............…......….......….......…........….....................…..…..….........."..….................52
5.2 植物因子建设....…… ... ... .........….............…..........…… . ......…....................... . .…·…..................53
5.2. 1.植物在雨水花园中的作用"….............................……..……….......…….......….................53
5.2.2 植物的选择原则........….............…………..................………......................……................53
5. 2. 2. 1 抗逆性…….. ... . ...... . ...…….........…........… ……...............………..… .... .................... .. 53
5.2.2.2 净化效能....................................…................…..…..........…….................…......... 54
5.2.2.3 具有较高的观赏价值和经济价值....…......................……........….........……·…....54
5.2.2.4 易于管理........….............................…·………................……….,.•.•... ~.....……..........54
5.2.2.5 生态安全性.........… ……. . ....... .............. ...... . ........ ..........................…............... . ..54
5.2.3 植物配置!原则.. .............. . .….........…..............…..……................ .…. .. . . ..…..……. ... .. . .… ... . .55
5. 2. 3. 1 根据群落特性分析...."…..…" "'"….......….....................…..…..…..…….......…........55
5. 2.3.2 根据植物的去污特点配直..................……….......…·…"…..........……..................55
5.2.3.3 根据植物对养分的需求类型来配直.........……….......…................…·……….......55
5.2. 3.4 根据景观美学价值来配置............................................….........................…........55
5.3 7]<因予建设....…….................川""…"tttt,t"tt!lt..t..,.",.ttt.tt,...t….......…...........….......…….........56

5.4 边界空间建设........…........…...................…................…................……...........…..........……….56
第六章雨水花园相关案例…................….........…........……..............…·….........….....................59
6.1 以控制径流量为目的的雨水花园........ . .. . ..... .. .……… .. ... . ........ ...…..... . ..……... . ..……..…….59
6.1.1 波特兰雨水花园..........…........…..............…..……..…….........….......…..….....................….59
6. 1. 1. 1 目的和功能….........…·……..…….....................................…·……..……..….........…....60
6. 1. 1. 2 景观休系.........…...........................……….........……................…·………..................61
6. 1. 1. 3 教育意义........…·………................……….......……...............……..........................62
6.1.2 波特兰Mount Tabor 中学雨水花园…….......…·….......….... . .. .. . . .....…..... . .…..…… ........63
6.1 .3加利福尼亚索诺玛石边农场.......... . ........ . .. . ..唱.. . .. ..… .......…………..…... .... ..........…........65
6.1 .4波特兰NE Siskiyou 绿色街道….. ........................................ ........................................67
6 .1.5 马里兰州Brookside 雨水花园.. ...…. .......…..... ..….... ...… . ....... . … ....... . ......... . ........ .. ...69
6. 1 .6 波特兰Stephen Epler Hall .. ...... .......….......….......….......…..….......…...........………........71
6. 1.7 波特兰Tanner Springs Park .. ...........…..….......….........….......….......….......…........…......73
6.1.8 西雅图Street Edge A lternati ve...................... .......................... .....................................75
6 .1 .9 华盛顿Puget Sound Rain Gardens.….................................……..............…......…..........76
6. 1. 10 芝加哥St. Margaret Mary School Native Garden..…........………......….........…..........77
6.2 以控制径流污染为目的的雨水花园.... ..……..……..……......……………….... ....…… ................78
6.2. 1 华盛顿Sidwel1 Friends Middle School................…........….......….................…............78
6.2.2 波特兰Glencoe Elementary School ...............................…·…………................................81
6.2.3华盛顿Grass Lawn Park ..........……….........…….......……..............…..….......…...........86
6.2.4 波特兰NW Everett St. & NW 16th Ave. ............……...............………..…….......….........88
6.2.5 巴黎Parc du Chemin de l'I1e ......................…….......….................….................……......90
6.2.6 北卡罗来绚州High Point 雨水花园.. .. .. .... . .... .. . ... . ...... .. .. .... . .…. . .....….......…..............92
6 .3小结. .. ......…. .. ....……………………………… ………………………. ...... .…...... .….......... . ....……… .......94
第七章雨水花园发展的趋势及展望…….............................……...........…...................... ..…......95
7.1 风景圄林设计与雨水利用的和谐共存... ..... .. . .. . ...........…..…............. .. . .…... . .........…….........95
7.2 雨水花园的发展趋势展望............................. .... . . ...... .. . ...…….. ............ . .... .....….........… ........95
7 .2.1 注重功能的综合……….... .. ..…….......……· ……..…......….................. . .. . .. . ..... . ... . .. . .. . .. .……95
7.2.2 技术的进步. . .. ....……..……….......……......…….......…·……..…… . .. . .......... . .. . ......…… ...........95
7.2.3 注重节能和雨水的综合利用.....……........................…....... . .…. . ....... . ........... ...………·… 95
7.2.4形式更趋向多元化.. .......……............................ . .. ...... . ..…·…….......... ...... . ......…............96
第八章结语............…............…........…...................................….........…..............…....…............97
参考文献...................…....................….........….................................................................…............99


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