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解析波特兰雨水花园

       在工业化的城市集中与扩张过程中,城市发展对土地资源的过度开发,广大的农林地与动植物的自然栖息地被转化为建筑,工业及道路用地、大量的混凝土建筑物、不透水路面取代原有土地成为城市的主要地基。这种现象严重影响降水的自然渗透,造成地表径流的相对集中。形成城市洪水,使城市地基中含水量严重不足,导致土壤内部失去平衡,割断了城市环境中的自然循环链;城市排放的废气在城市上空形成一个雾罩,使城市空气中的辐射热量无法散去。形成城市热岛效应而造成城市高温化;城市板结现象导致生态失衡。这些都是近来关注的焦点。

1 雨水花园简介

       对城市环境质量而言,雨水的渗透越来越重要,但是,允许雨水原地排放渗透和吸收往往还只出现在郊区。在城区地面大多被不透水的建筑物、街道和停车场所覆盖,很难再见到雨水能够渗透到地下。
       大约10年前,俄勒冈州的波特兰市为了针对每年几乎持续9个月的大雨,进行了一项雨水渗透的试验。早期非常成功的一个实例为俄勒冈州科学工业博物馆的停车场,它位于波特兰市高密度区的东方银行上(允许渗透,景观建筑,1996.11)。植根于波特兰的景观建筑师Murase与他人合作设计了可以渗透大多数甚至全部从停车场所排出降雨的雨水花园(图1-2 )。这种开创性的做法后来在波特兰的其他地方被效仿.比如在环境服务署(暴风雨之歌,景观建筑.1999.1)。
       这个特殊的雨水花园能够对其中最大的东方银行大厦俄勒冈州会议中心屋顶的雨水进行渗透。该项目在会议中心管理部门做出在原先为地面停车场的区域增加一个新的展览空间和停车建筑的决定后全面启动。由迈耶·里德景观建筑事务所设计,构思为从2.23 hm²亩的屋顶上集中降雨然后经由会议中心南面的落水管输送至花园,这样将会使得大量降雨渗人地面。
       在波特兰的很多地方,如何防止超负荷的城市下水管道带来的雨水问题是需要首先考虑的。但是,在这里情况并非如此,因为几十米以外就是威拉河.雨水可以通过雨水管顺畅地排人河中。设计师的主要目标是改善水质.通过吸收雨水过滤掉植物根部和土壤里的微生物(主要是汽车尾气中的微粒)。

波特兰雨水花园由几大体系组成:

1.1 叠水体系

       雨水花园在造型上通过一系列浅滩、小瀑布以及被玄武岩堰分隔而成的串联水池的做法,减缓了暴雨流下来的速度。因为每一个水池都必须积满水之后,雨水才从水池边溢出,跌落46 cm到下一个水池里,而沉淀物则稳定地遗留在水池中。整个人造水渠平均长约969 m,宽1.8 m。一系列下跌的水池减缓了雨水流下来的速度,这些水池不仅可以起到蓄水的作用,还可以使得雨水有充分的时间渗入地下(图3 )。

1.2 石材体系

       耶·里德的主水渠设计堪称是太平洋西北部石头的一种完美构图,具体如下:①水渠的底面为坚硬的铺路石板,石材来自于华盛顿和爱达荷的边境上一个采石场;②用来稳固整个体系侧边的斜坡的河石产自蒙大纳的五彩缤纷.其直径从2-IO cm不等;③为使泄洪道沿粉体系的长度方向上延伸,水渠源头的挡土墙由蒙大纳一种短而结实的石头组成;④沿水渠长度方向的垂直元素由采自华盛顿摩西湖地区的青铜色柱状玄武岩组成;⑤大楼南侧铺设的长而干燥的巨石墙以及沉淀池的冲刷水池采用产自华盛顿Camas。以外的玄武岩巨石。
       ,水渠底部的青灰色石板,使得雨水能够在上面自由流淌;边缘的鹅卵石又能够使多余的雨水很快的渗人地下,被土坡吸收;水渠墙面粗犷的玄武岩营造出了一种自然的氛围。这些有声有色,有动有静的细节考虑体现了景观设计师对自然法则的理解、敏锐洞察力和高水平的设计智慧(图4)。

1.3 植物体系

       为了营造人工湿地的自然生态环境,在雨水花园的水渠两旁种植了许多水生植物。这些生长在鹅卵石和碎石缝中间的水生植物不仅使雨水花园增添了绿色,使其显得更加生动、活泼和自然;而且植物本身还可以吸收各种有害的污染物,例如周边马路上冲刷下来的油污等等。此外,植物的根系还可以将碎石和砂土牢牢地固定住。防止因长时间水流的冲刷而引起水土流失和地基层的松动(图5)。
       上述几大体系的完美组合.从理论方面进行证明。可以允许大量的雨水渗人,特别是在较短的持续小雨期间,效果将尤为明显。
       在大雨期间实际上有多少比例的雨水渗透人土壤?用确信的水文资料来回答这个问题还存在一定的困难,因为没有人在实际监测该系统的性能。但是项目工程师比尔科普介绍说已出现了大量雨水正在被吸收的良好迹象,例如在大雨后雨水并不长久滞留在水池中。
       在一场大雨期间,超过层叠式池塘容积的雨水最后汇集到地势最低的水池中。这个水池还接收来自68.86 m²的沼泽地上的雨水,而沼泽地是从大楼西面的卡车装卸场地(含有一个给油污和其他污染物过滤的地下装置)获取降雨的。雨水经由一个虹吸管出口溢出较低的水池,流人一个0.76 m的公共排水管道。

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2 对雨水花园的评议

       总的来说,雨水花园在处理俄勒冈州会议中心扩建部分的雨水问题上是成功的。它在波特兰市荣获了年度最佳水资源保护奖。作为一个使场地雨水管理与雨水庆典结合的工程,雨水花园是值得被广为传播的一个典范。
       雨水花园是景观学、生物学、建筑学协同作用的结果。设计师在城市设计中整合水体,把水作为有利的因家引入,关注它的潜能和消极的方面,并使得植物、土壤与雨水一起在城市空间中发挥作用。从城市到自然,不以损害人们的生活环境作为代价,反而美化了这片地区的生活环境。土地、水、植物……都与人们在城市的环境中巧妙而和谐的相处。

3 雨水花园之意义

3.1 增加城市地基含水,活化城市土壤生态系统

       城市中硬地太多,水分流失量大,雨水无法自然返回大地。严重破坏了自然土地的保水能力,致使城市的地下浅层水源干枯,城市蓄热量降低,而雨水花园的出现正好有效地解决这个问题。

3.2 “湿地”之蓄洪及净化,减少污染能力

       降雨的时候,雨水花园还可以蓄洪。通过浅滩、小瀑布以及串联的水池的做法减缓了雨水的流速,另外它还可以容纳大量的雨水渗人。过剩的雨水则经过明沟流人公共排水管道。
       利用植被吸附、凝结能力,降低城市大气污染,部分吸收空气中和雨水中所含的硝酸盐及其他有害物质,植被生长还可以大量的吸收碳氧化合气体放出氧气,改善城市空气质量。植被还可以有效的消耗城市噪音能量,吸收部分城市噪音,降低噪音对城市生活的干扰。那些被吸附和凝结的污染物将被植被部分的作为营养利用和吸收。

3.3 降低城市下水系统的压力及对市政设施的要求

       城市排水管网负荷与日俱增,城市基础设施不堪重负,城市建设价格不断上涨。城市内部交通拥堵、噪音、粉尘充斥,城市失去了良性的自然生态循环,自然调节力极度下降。城市机能效率逐渐低下。雨水花园渗水和蓄洪作用能大大降低城市下水系统的压力及对市政设施的要求。

3.4 夏季降温作用

       在夏天,雨水花园的大量蓄水由液体燕发成气体,这个转变过程要吸热,从而降低温度,改善城市气候环境。

3.5 调节气候、减低城市热岛效应

       由于植被的光合作用性能所产生的植物光合驱动力,植物泵可将大部分集水从根系输送到叶面,再通过叶面蒸发到空气中,在蒸发中带走热量。植被叶面的向阳面和背阳面有着明显的温差效应,植物泵的驱动也消耗掉许多热能。利用这个特性可大量吸收城市辐射热,调节空气温度和湿度。
       雨水花园中植物的光合作用、蓄水特性和滤水性能等植物生态习性,利用它对温度、辐射和空气湿度的调节能力、吸尘能力,以及它对城市季风运动的影响和消解城市噪音等功效来改善城市小环境的生态。植被走廊可以与城市水域体系相结合构成城市结构中的“城市生态廊道”。城市生态廊道和城市冷桥空间将为城市提供舒适的新鲜空气,消减城市热岛和温室效应对城市环境影响,修复城市业已被破坏的城市生态链。
       针对城市空间的板结所导致的城市温室效应,植被光合作用特性能够有效的调节城市核心地区的碳化合物气体的浓度、为城市生产氧气;同时,植被生态习性还可以大量吸收城市辐射,调节空气温度和湿度,改善城市气候环境。
       综上所述,雨水花园的最终目标在于塑造生态景观的同时加强了城市整体人渗能力,提高城市土地层含水量及渗透量

4 结语

       城市中的雨水花园,能够通过有效利用来保护环境、净化环境、亲和自然,美化环境,为城市生命种群提供得以生存的良好生态环境.为人们创造一种舒适、健康、安全、美好的城市生活空间。当然,面对城市化现象中如此错综复杂和多变的城市环境问题,不是仅靠一项举措就能够彻底扭转局面城市问题的最终解决还要依靠人类理性的反思和发展科学技术来对城市环境进行综合治理,恢复和再生良性循环的城市生态。但无论如何,“雨水花园”提供了一个城市生态的可实施性方面重要的例证,它证明人们能够运用景观生态学观念和城市生态工程原理,通过设计,有效的控制和改善城市发展,重新恢复良好的城市环境质量,再造我们理想的城市生存空间。它是生物科学与景观建筑科学结合的产物,是在城市化进程中的场“景观学、生物学、建筑学”革命,是创建城市生态的一种有效途径。

作者: 阿普贝思 日期 2015年01月27日

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