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从美国风景园林师协会获奖项目看雨水花园在多种场地类型中的应用

从美国风景园林师协会获奖项目看雨水花园在多种场地类型中的应用

 

雨水本是资源,是大自然水循环的一部分,能够起到调节、补充地区水资源和补给地下水资源的作用。在城市环境中,山于观念、技术等因素的限制,雨水常常得小到有效的利用,反而引起灾害。针对我国水资源短缺及山雨水引发的径流污染和城市洪涝,雨水的收集、处理和综和利用技术成为我国急需解决的问题。近年来,针对城市雨洪管理提出的雨水花园理念及技术在美国、欧洲等地得到大力推广并取得了良好的效果。雨水花园的自然而貌和易与城市景观融入的特点,使得其与风景园林行业的结和成为必然,值得我们深入研究。

 

1雨水花园概述

雨水花园也被称为生物滞留区域(Bioretention Area),是指在园林绿地中种有树木或灌木的低洼区域,山树皮或地被植物作为覆盖。它通过将雨水滞留下渗来补充地下水并降低暴雨地表径流的洪峰,还可通过吸附、降解、离子交换和挥发等过程减少污染。

雨水花园的概念最早在美国马里兰州的雨洪专家在1990年提出,旨在通过模仿自然的渗透系统来管理城市中、尤其是小透水铺装地区(如屋顶、人行道和停车场)的雨水径流。马里兰州的乔治王子郡(PrinceGorge County)最早通过出版《 雨洪管理中的生物滞留区设计手册(Design Manual for Lse ofBioretention in Stormwater Management)》提倡将雨水花园作为雨洪管理的重要途径。同时,雨水花园也被美国环保署认为是降低城市非点源污染的最佳管理方式

雨水花园具有以下功能:(1)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;(2)利用植物截流、土壤渗滤净化雨水,减少污染;(3)充分利用径流雨量涵养地下水,也可对处理后的幽水加以收集利用,缓解水资源的短缺;(4)经过合理的设计以及妥善的维护能改善小区的环境,为鸟类、蝴蝶等动物提供食物和栖息地,达到良好的景观效果。

 

2 ASLA案例研究

美国风景园林师协会(American Societyof landscape Architects)作为当今世界风景园林行业的领军组织,每年都会对来自全球的申报项目进行专业奖项评审。其评审着眼于项目的“环境敏感性和可持续性、对客户的价值以及对其它设计者的借鉴意义”等,获奖项目往往代表了当前风景园林的最高水平以及未来发展的方向。通过对ASLA获奖项目的研究,笔者注意到其中有许多与雨水花园相关的案例,有的项目本身就是一个幽水花园,有的则将雨水花园作为一种理念和手法引入其中。近年来,与雨水花园相关的获奖项目情况如表01所示。

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从表中可以看出,雨水花园的应用领域既有私家庭院,也有公共空间;既有街道这样的线性场地,也有学校庭院这样的面状空间。场地小同,雨水花园的应用方式也会有不同。需要指出的是,美国ASLA奖项评审并非只针对雨水花园,而且获奖项目也取决于每年的提交情况,因此在此样本上研究雨水花园并小一定完整和系统。之所以选择ASLA案例进行研究,是因为它们具有风景园林的专业视角,而且ASLA评审的高水准性和综合性也是本研究所依赖的基础,这些因素使得获奖的雨水花园项目往往是那些与风景园林能够巧妙融介并运行良好的实例,因此更值得我们学习。笔者选取其中3类具有代表性的场地类型,研究其应用方式。

2.1塔博尔山中学雨水花园(MountTabor Middle School Rain Garden)

该项目是一个山校园建筑围合的小型庭院,而积为380m2。场地原为沥青停车场,在雨水花园建造之前,场地的主要问题是利用率小足和小气候温度过高。即使天气温和,沥青停车场所产生的热量也会使教室内温度上升。

2.1.1应用方式

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设计基于场地存在的问题,提供了一个简单经济、低维护的解决方案。通过对庭院空间的重新组织,把这个未充分使用的停车场改造成一个创新性的幽水花雨,集艺术、教育和生态功能于一体(图01-02)。

 

场地的雨洪管理采用幽水花园原理并结合园林手法,实现就地管理。由校园沥青游乐场、停车场及屋顶约2800m2不透水面积汇集的雨水径流,通过一系列排水沟和管道转移到190m2的雨水花园中。进入花园后,雨水在下渗的同时与植物和土壤相互作用。随着暴雨强度的增加,花园内的雨水径流逐渐上升,一旦超过20cm的设计深度,水就流出花园并进入与之相结和的下水道系统(图03)。雨水花园的下渗率在5-10cm/h之间,这意味着任何滞留在雨水花园中的径流都能在几个小时后完全下渗。

花园中设计了一条约0. 6m宽的细沙“走廊”,它在视觉上连接了雨水花园的两端(图04)。这一简单的设计小仅可以使参观者观察到雨水从多个方向跌落到花园中的过程,也可作为维修人员进入雨水花园而小破坏植被和土壤结构的通道。在植物设计方而,花园中混植了矮生的灯心草和莎草,在保证整体纹理和色彩的同时也允许杂草在其中生长,进而减少未来频繁的养护。

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2.1.2效益分析

该案例是波特兰市可持续性雨洪管理最成功的案例之一。据统计花园内所有被收集的降雨都能渗透,而小会溢到下水道系统。截止项目申报ASLA奖项时,场地已经收集了总计约190万L的雨水径流。另据估计,雨水花园的成功运营,连同学校其他雨水处理改进计划,在未来的污水处理设施建设中将节省10万美元的更新费用。

2.1.3小结

对于小面积内向型场地的雨水管理,一般采用集中处理的方式,在场地中心设置雨水花园。通过管道、沟渠等设施将屋顶、道路等硬质场地中的雨水引入雨水花园。植物选择以耐湿耐旱的多年生乡土植物为主,以适应雨季旱季的小同水分条件。因为场地位于学校这类人流活动集中的场所,设计还应考虑雨水花园对交通的影响,同时建议设置一些方便参观者近距离观察雨水花园的设施,充分发挥其教育功能。

2.2西南第12大道绿街工程(SW 12thAvenue Green Street Project)

该项目毗邻波特兰市中心,场地为街道类线性空间。

2.2.1应用方式

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该改造工程就地管理街道中的雨水径流,避免了雨水径流自接从下水道流入城市河道。设计将原街道中人行道和马路道牙之间未充分利用的种植区转变为雨水花园,通过雨水收集池收集、减缓、净化并渗透街道中的雨水径流。设计沿街道一侧设置了4个连续的雨水收集池,每个收集池长5. 4m,宽1. 5m,通过预制混凝土板围合边界。雨季时,来自740m2面积的雨水径流顺着下坡(2%的坡度)和现有路道牙流到第一个雨水收集池。30cm宽的路道牙开口引导街道径流进入雨水收集池(图05)。收集池能够容纳的水深为6cm,水渗透到土壤中的速度是10cm/h。如果雨量过于密集,水将从雨水收集池第二个路道牙缺口溢出,回流到街道,并沿下坡进入下一个雨水收集池。当水量超过所有收集池容量时,溢出的幽水才进入市政排水系统(图06)。

 

每一个雨水收集池同时也是种植池,其中密集地种植了平展灯心草(Juncus patens)和多花蓝果树(Nyssa sy7vatica),这两种植物都有耐湿和耐旱的特点。平展灯心草能帮助减缓水流速度,其根系结构则有助于水渗入并通过土壤。每个种植池的混凝土衬垫旁都种了一列平展灯心草,它们能有效地阻挡雨水径流中的杂质和沉积物。植物种植的密度大于城市雨水管理手册所要求的密度,这样做是为了减少维护费用(如除草,灌溉等),同时迅速创造了一处具有美感和吸引力的景观。另外,沿雨水花园还设置一系列解说牌,阐释其工作流程,极具教育意义(图07)。

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2.2.2效益分析

该雨水花园系统管理了西南第12大道约68万L的年径流量。此外,模拟水流实验表明,该雨水收集池能够将25年一遇的暴雨径流强度减轻至少70%。

2.2.3小结

对于街道等线性空间,雨水花园的布置应该沿线展开。径流的流向在小影响交通的前提下,通过街道固有的坡度、雨水收集池等方式加以引导。径流过程中,雨水花园能够滞留雨水,延长径流时间,实现有效的雨水下渗。选用的植物除具备耐湿耐旱的特性外,还应具备滤杂质、吸附有害物质的能力。种植设计应与街道整体环境相协调。

2.3万人工厂的停车场生态设计(12 000Factory Workers Meet Ecology in theParking Lot)

这是一个大型工厂的外环境设计,场地总而积28. 3hm}。主体建筑位于场地中心,因为工厂的需要,周边布置了总而积为4hm2的大型停车场。

2.3.1应用方式

对于此类大而积小透水区域的雨洪管理,通常的做法是通过管道、沟渠等硬质排水设施予以引导,最终流向市政排水设施。而该设计则尽量少地使用硬质排水设施,选择利用地形分散引导雨水。场地中没有路道牙、管道和人工井等设施,在5%坡度的地形上,雨水能迅速流入周边的草地、池塘和湿地(笔者认为这个项目中的“湿地”可以看作是雨水花园的一种形式)。设计的亮点是这些分布在停车场周围的湿地(图08),它们对于停车场范围内的雨水处理起到了关键的作用。高一级的湿地汇集的雨水达到最大蓄水量时就会溢出,流入下一级湿地,自至超出所有湿地容量,雨水才汇入场地外的河流。屋顶、停车场和道路中的雨水在此过程中得到有效的疏散,滞留在湿地和池塘中的幽水可以下渗到土地中(图09)。湿地中种植着多种既耐水湿又耐旱的植物(图10)。这些洼地在雨季展现出湿地的而貌,在旱季则变成草地,形成一种变化的景观。

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图9.案例3雨水收集平面示意图

图10.湿地中丰富的植物

2.3.2效益分析

停车场周边场地成为一个蓬勃发展的生态系统,能够中和雨水径流的影响,为野生动物提供栖息地。对于一年一遇的暴雨,该场地能在20分钟内吸收约2 OOOm3的水量。

2.3.3小结

对于建筑集中且有大而积小透水表而的场地,应考虑分散式的雨洪管理方法,利用地形引导雨水径流,进入就近的雨水花园中,并形成多级雨水滞留池系统。其种植设计应随意而自然,物种也应相对多样,以乡土植物为主,尽量选择多年生既耐湿又耐旱的植物。

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2.4案例横向比较

根据目前所获得的资料,对以上3个案例的场地属性、形态、下垫而、雨水引导方式、雨水花园的形式、选用植被的特征以及每类场地的特殊性,加以总结和比较,如表02所示。

 

3结语

雨水花园作为一种分散式的雨洪控制与利用措施,具有建造及养护费用低,运行管理简单、生态环保、自然美观、易与场地环境结和等优点。国内外的研究实践已经表明雨水花园的多重效益,及其在多种场地类型中应用的可能。在提倡节能减排、建设可持续发展的生态型城镇、建设节约型和谐社会等重大战略背景下,雨水花园在我国具有广阔的应用前景。除场地形态以外,雨水花园的设计还需要综合考虑气候、水文、地质、土壤、植物等多种因素。因此,园林设计人员除了将雨水花园这种形式及理念运用到实际项目中外,还应与水文学、土壤学、植物学等专业人员相互协作配和,研究并建立起一套适合各地环境条件的雨水花园应用体系。

 

作者: 阿普贝思 日期 2015年01月30日

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