海綿城市建設(shè)過程中雨水花園的影響因素分析

武春生，郭大煒，張孟強，蘇晉國，張新玉，于艷艷

（1.北京雨人潤科生態(tài)技術(shù)有限責任公司，北京100089；2.北京建工建筑設(shè)計研究院，北京100044；3.北京建筑大學，北京100044；4.青島市李滄區(qū)城市管理局，山東 青島266100）

1 引言

海綿城市構(gòu)建了源頭—過程—末端的涉水治理體系。 其中，源頭綠色設(shè)施（ 雨水花園、下沉綠地等）對削減徑流量及污染負荷有良好的作用，能從源頭緩解一部分水環(huán)境惡化、城市內(nèi)澇等問題[1]。 本文分析了雨水花園在設(shè)計、實施、運維階段應(yīng)考慮的重要影響因素。

2 功能與結(jié)構(gòu)特點

雨水花園雖與普通花園相似，但可實現(xiàn)促滲、水質(zhì)凈化和蓄水功能。按功能可分為徑流污染控制型和徑流量削減型。污染控制型多分布于市政道路、停車場等污染嚴重的區(qū)域，以削減初雨污染。 徑流量削減型多用于污染較輕的建筑屋面、園路等。 最初在洼地底部增加透水性沙子墊層，并在洼地上種植植物， 后來逐步發(fā)展為在深度約為0.8～0.9m 的洼地中鋪設(shè)各類改良結(jié)構(gòu)層。

3 設(shè)計過程應(yīng)考慮的因素

在設(shè)計雨水花園時，應(yīng)考慮建造地點、深度及坡度、規(guī)模、介質(zhì)等因素。

3.1 建造地點的選擇

雨水花園多設(shè)置于建筑周邊或地勢低洼處。選址應(yīng)避開化糞池、復雜地下管線區(qū)域，且需考慮地下水位，花園底部至地下水位頂部需保持0.6m 的距離，防止下滲受限或污染地下水。臨近建筑旁時，應(yīng)至少保持3m 的安全距離，并設(shè)置防水層。 溢流口的設(shè)置可結(jié)合原有井室，以增加滲透空間和減少成本。

3.2 深度及坡度的選擇

雨水花園的深度及坡度決定了開挖深度與蓄水空間等。一般要求在單次降雨后24h 內(nèi)應(yīng)排空，深度不宜過深，通常為0.6～1.8m，若大于1.8m，易造成積水和排空困難。 在坡度方面，雨水花園坡度宜為3∶1 或平坦的山坡，利于植被成活和土壤固著，且周邊匯入的徑流也易于均勻匯入花園種植床中，對床體不會造成土壤和植被沖刷影響。

3.3 規(guī)模的選擇

雨水花園宜分散布置，且規(guī)模與服務(wù)面積相關(guān)，一般占比為5%～10%。 若規(guī)模過小，強降雨時易發(fā)生排水安全問題；規(guī)模過大易造成投資浪費。 據(jù)國外經(jīng)驗，單個雨水花園規(guī)模宜控制在6～7m2，若服務(wù)范圍大，可采用串聯(lián)形式。花園邊界線應(yīng)平滑，滿足審美需求。

3.4 土壤與介質(zhì)選擇

土壤或介質(zhì)類型、孔隙大小對下滲率、水質(zhì)凈化效果影響顯著。土壤不換填應(yīng)避免在土壤或介質(zhì)滲透率低于0.15m/h 的場地內(nèi)設(shè)置雨水花園。 表1 列出了美國佐治亞地區(qū)《 雨洪管理手冊》中關(guān)于雨水花園介質(zhì)選擇的要求。

表1 佐治亞地區(qū)雨水花園介質(zhì)設(shè)計參數(shù)要求

佐治亞地區(qū)的表層覆蓋物、卵石層配置與國內(nèi)相似，差異在于堆肥和過濾床土壤混合物。 國內(nèi)非換填方式通常指原狀土壤可滿足下滲要求，僅適當調(diào)整場地豎向。 換填多采用材質(zhì)不同的介質(zhì)由上至下構(gòu)建滲濾層（ 例如，覆蓋層+種植土層+砂層+礫石層等），而購買成品或人工土壤混合物的應(yīng)用案例較少。

3.5 植物選擇

植物是雨水花園的重要組成部分， 通過營養(yǎng)吸收和微生物群落生長凈化雨水中的營養(yǎng)物質(zhì)和污染物， 利用蒸騰作用去除多余的水分，并利用發(fā)達的根系強化土壤的滲透途徑。 不同類型的樹木、灌木、蕨類、地被植物等可用于雨水花園，但需考慮地域差異及氣候變化，建議選用耐淹耐旱的本地植物。

4 建設(shè)過程應(yīng)考慮的因素

建設(shè)雨水花園前， 應(yīng)先將底部的原土雜質(zhì)挖空或翻土至底部8～10cm 的深度，以換填改良土等。 施工中嚴格把控結(jié)構(gòu)層、蓄水區(qū)、溢流井及管線等豎向高程，避免重型車輛碾壓（ 防止壓實度過高），且應(yīng)加強隱蔽驗收管理。 植物種植應(yīng)考慮種植時節(jié)、密度，工期宜預(yù)留足夠生長和成活時間。

5 運維過程應(yīng)考慮的因素

日常運維對保障設(shè)施運行效果非常必要， 應(yīng)編制有約束力的維護方案和協(xié)議。 表2 描述的是美國佐治亞州的雨水花園運維要求，包含植物生長、日常清理、工況巡檢。

表2 與雨水花園維護相關(guān)的工作內(nèi)容

6 結(jié)語

雨水花園作為海綿城市重要源頭控制技術(shù)措施之一，通過蒸發(fā)蒸騰和滲透過程來恢復場地的自然水文循環(huán)， 以減少峰值徑流量、凈化徑流雨水水質(zhì)。 本文分析了雨水花園設(shè)計、實施、運維過程的重要影響因素。 在設(shè)計階段，選址和規(guī)模、結(jié)構(gòu)參數(shù)、介質(zhì)、植物搭配均影響雨水花園的使用性能，但海綿城市本身有別于傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)設(shè)計， 更需要強調(diào)的是設(shè)計人員自身對于海綿理念和項目的理解， 以避免設(shè)計缺乏系統(tǒng)性、海綿過度化等問題。 此外，本土化必要的研究和基礎(chǔ)研發(fā)成果豐富了設(shè)計人員的選擇。 在海綿城市建設(shè)初期，多數(shù)施工隊伍缺乏相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗，諸如技術(shù)水平、豎向控制、隱蔽驗收是主要的影響因素。 當即將進入運維期時，維護內(nèi)容、規(guī)則、支付標準的制定，則關(guān)系到企業(yè)成本投入和收益，在不影響維護效果的同時應(yīng)盡量在支出和收益間獲取平衡， 保證設(shè)施運行的可持續(xù)性。