胡锋平，胡松

（1.华东交通大学，南昌330013；2.江西省建筑设计研究总院，南昌330046）

住宅小区雨水花园的设计与计算*
——以南昌市某项目为例

胡锋平1，胡松2

（1.华东交通大学，南昌330013；2.江西省建筑设计研究总院，南昌330046）

雨水花园可有效地控制径流污染、削减径流流量和峰值流量，是低影响开发技术体系中的重要措施。文中以南昌市某住宅小区雨水花园为例，从雨量径流系数、设计控制雨量、雨水花园面积等方面探讨其设计要点，通过计算住宅小区屋面雨水收集处理后满足绿化用水、景观水体补水及部分道路浇洒用水；设计的雨水花园可有效削减城市雨洪径流；雨水处理系统及调蓄系统水量大于设计雨水设施规模，年径流总量控制率达到70%以上，符合《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）场地生态设计要求，可为类似地区工程设计提供参考。

雨水花园；径流系数；年径流总量控制率；雨水设施规模

0 引言

雨水花园是一种与自然景观建设相结合的LID（LowImpactDevelopment）滞留措施，用于汇聚并净化来自屋顶或地面的雨水，具有效去除径流中污染物和削减城市雨洪径流等优点[1]。其设计关键是确定雨水设施规模，需考虑当地环境、降雨特点等因素[2]，而我国城市雨水资源利用的研究相对落后，在设计不同区域雨水花园时技术依据和规范不足[3]。本文以南昌市某住宅小区项目中雨水花园的设计为案例，对雨水设施规模、收集系统与利用及雨水花园等调蓄系统进行计算及设计，为类似地区工程设计提供参考。

1 雨水花园构造与类型

1.1 雨水花园构造

雨水花园由蓄水层、树皮覆盖层、种植土层、人工填料层和砾石层五部分构成[4]。蓄水层是高度一般为100～250mm[5]，树皮覆盖层深度多为50～80mm，种植土层厚度一般为200～300mm[6，7]，人工填料层厚度为500～1200mm，砾石层厚度一般为200～300mm[8]。

1.2 雨水花园类型

雨水花园按其功能可分为以控制雨洪（削减径流量）为目的和以降低径流污染（控制径流污染）为目的2种类型[9]。

2 雨水花园设计

2.1 设计依据

雨水花园设计主要依据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）2009年版、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）、《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010）、《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）和10SS705《雨水综合利用》。

2.2 设计目的

1）合理规划地表与屋面雨水径流，对场地雨水实施外排总量控制，场地年径流总量控制率达到70%。

2）雨水收集后用途：主要用于绿化浇洒、景观水体补水等。

2.3 设计要点

2.3.1 雨量径流系数的确定

雨量径流系数反映降雨和径流之间关系，径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值，整体汇水面积上的径流系数ψ是按不同种类地面面积加权计算得出，即：

式中：Fi——汇水面积上不同种类下垫面的面积，m2；

ψi——相应于不同种类下垫面的径流系数；

F——全部汇水面积，m2。

2.3.2 设计控制雨量

设计时根据《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）中4.2.14条的年径流总量控制率相对应的设计控制雨量。

2.3.3 雨水设施规模

结合项目条件，通过设计控制雨量乘以场地综合径流系数、总汇水面积来确定项目雨水设施规模[10]。

2.3.4 雨水花园面积

雨水花园面积可由控制蓄水量的目标与蓄水层深度等估算确定，即：

式中：Ff——雨水花园面积，m2；

Wy——控制蓄水量，m3；

hm——蓄水层深度，mm。

3 某住宅小区雨水花园案例设计

3.1 基本概况

南昌市地处江西省中部偏北，属于亚热带湿润季风气候，一年中夏、冬季长，春、秋季短，年平均气温17℃～17.7℃，年降雨量1600～1700mm（依据南昌市年降水量统计表，得年降雨量h为1609mm），降水日为147～157d，年平均暴雨日5.6d，年日照时间1723～1820h，日照率为40%，适合植物花卉生长，是营造“花园城市”的理想地区。

本文中的住宅小区位于南昌市内，总用地面积44742.5m2（4.47hm2），地面相对平缓，在西北角和东北角的地势稍偏低，内有一景观水体。小区建造以雨水花园为主要处理单元的蓄渗系统，包括利用小区屋面雨水收集，处理后的雨水用于绿化灌溉和景观水体补水，实现雨水花园节水实效。住宅小区总平面图（见图1）。

图1 住宅小区总平面图

住宅小区内不同类型下垫面面积统计（见表1）。本项目中设计年径流总量控制率取70%，则依据《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）中4.2.14条，对应的设计控制雨量（日值）为21.8mm。

式中：Wk——设计控制雨量（日值），m3；

ψ——雨量径流系数；

hy——设计控制雨量（日值），取21.8mm；

F——汇水面积，hm2。

则小区设计控制雨量（日值）Wk=10×21.8× 4.47=974.46m3。

表1 不同类型下垫面面积统计表

3.2 雨水径流

3.2.1 雨量径流系数

查阅有关规范、国内实测资料报道以及德国雨水利用规范（DIN1989.01：2002.04和ATV-DVWKA138）等资料，本案例中不同下垫面径流系数取值（见表2）。

表2 不同下垫面径流系数

场地综合径流系数：

3.2.2 雨水设施规模（日值）

雨水设施规模（日值）的计算根据《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）中4.2.14条计算：

W=10ψhyF=10×0.56×21.8×4.47=545.70m3

3.3 雨水收集利用及调蓄

3.3.1 雨水收集系统与利用

1）雨水收集系统。

在小区内设置一个埋地式雨水收集池，收集小区建筑屋顶的雨水，处理后的雨水用于绿化灌溉和景观水体补水。屋面面积为8775.0m2，当设计年径流总量控制取70%时，对应的设计控制雨量为21.8mm，屋面无绿化时，初期弃流取2mm径流厚度，则雨水收集量（日值）W1=0.9×（21.8-2）×10-3×8775=156.37m3。

埋地式雨水收集池由2个储水模块组成，储水模块尺寸为10000mm×5000mm×2000mm，雨水经收集处理用于绿化灌溉和景观水体补水。

2）绿化用水量（日值）。

住宅小区位于南昌市，绿地草属于暖季型草坪草，按二级养护，依据《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010）中3.1.6条，灌水定额取0.015m3/ m2·月，每月绿化灌溉2次，本项目绿地面积为18476.5m2，则：

绿化用水量Wh=18476.5×0.015=277.15m3/月。

绿化用水量（日值）Wh=18476.5×0.015/2= 138.58m3。

依据南昌市年平均降雨气候资料（见表3）的统计分析，南昌市降雨最少的月份是12月，降雨天数为5.4d，降雨量45.4mm，此时月雨水收集量：Wy=0.9×（45.4-2）×10-3×8775=342.75m3。

3）景观水体补水水量（日值）。

小区内位于A6#附近有一景观水体，水景面积为147m2，多年平均年蒸发量为1271.6mm。依据《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）中6.2.12条，景观水的补水量大于其水体蒸发量的60%，取70%，最高日蒸发量取年均蒸发量10%，则：

景观水体补水水量（日值）Wj=147×1271.6× 10-3×70%×10%=13.08m3。

表3 年平均降雨气候资料

Wh’+Wj’=138.58+13.08=151.66m3＜W1=156.58m3，因此雨水收集量可满足绿化用水量和景观水体补水量。

在降雨量最少月12月份时，气温较低，蒸发量较小，取月景观水体补水水量Wj=景观水体补水水量（日值）Wj’=13.08m3，则绿化用水量Wh+景观水体补水水量Wj=277.15+13.08=290.23m3＜雨水收集量Wy’=342.75m3，则说降雨最少月份时收集处理后雨水量满足绿化用水量和景观水体补水水量，部分可作为浇洒道路。

3.3.2 雨水调蓄系统

1）水系调蓄水量（日值）。

小区内有一条水系，水系面积1616m2，水系常水位h1为300mm，溢流水位h2为520mm，则：水系调蓄水量（日值）W2=1616×（520-300）×10-3= 355.52m3。

2）雨水花园滞蓄水量（日值）。

雨水设施规模包括雨水收集系统和雨水调蓄系统，即雨水收集系统水量、水系调蓄水量和雨水花园滞蓄水量。则：雨水花园滞蓄水量（日值）W3=

W-W1-W2=545.70-156.37-355.52=33.81m3。

3.4 雨水花园设计

本项目中雨水花园布置采用分散布局方式，因此在住宅小区内设计依地势建设10个下凹式绿地汇集雨水，绿地高程低于周围地面一定的高程，以利于周边雨水径流的汇入。其设计半径为3m的圆形，蓄水层为200mm、树皮覆盖层为50mm、种植土层为250mm、人工填料层为600mm和砾石层300mm，其剖面结构如图2所示。则雨水花园设计滞蓄水量（日值）W4=10×× 32×0.20=56.55m3>W3，即小区雨水收集系统及调蓄系统总量W’=W1+W2+W4=568.44m3>雨水设施规模W=545.70m3，雨水花园滞蓄与水系调蓄能够满足小区设计范围内雨水设施规模（日值），即场地年径流总量控制率在70%以上，符合场地生态要求。

图2 雨水花园的剖面结构图

4 结语

1）本项目以南昌市某住宅小区雨水花园为例分析，通过计算场地的雨量径流综合系数值ψ为0.56；屋面雨水收集量（日值）为156.37m3，绿化用水量（日值）为138.58m3，景观水体补水水量（日值）为13.08m3，住宅小区屋面雨水收集处理后满足绿化用水、景观水体补水及部分道路浇洒用水。

2）本项目中设计10个半径为3m，蓄水层为200mm、树皮覆盖层为50mm、种植土层为250mm、人工填料层为600mm和砾石层300mm的圆形雨水花园，可有效削减城市雨洪径流。

3）本项目中雨水处理系统及调蓄系统水量568.44m3，大于设计雨水设施规模545.70m3，年径流总量控制率达到70%以上，符合场地生态设计要求。

［1］Machusick M，Welker A，Traver R.Ground water mounding at a storm-water infiltration BMP［J］.Journal of Irrigation and Drainage Engineering，2011，137：154-160.

［2］Wong T H F，Fletcher T D，Duncan H P，et al.Modelling urban stormwater treatment：A unified approach［J］.Ecogical Engineering，2006，27（01）：58-70.

［3］车武，李俊奇.从第10届国际雨水利用大会看城市雨水利用的现状与趋势［J］.给水排水，2002，28（03）：12-14.

［4］Kim H，Seagren E A，Davis A P.Engineered bio retention for removal of nitrate from storm water runoff［J］.Water Environ Res，2003，75（04）：355-367.

［5］Delaware Natural Resources and Environmental Control（DNREC）. Green Technology：The Delaware Urban Runoff Management Approach［K］.Delaware Department of Natural Resources and Environmental Control，Division of Soil and Water Conservation Dover Del，2005.

［6］Davis A P，Traver R G，Hunt W F，et al.Hydrologic perfor－mance of bioretention stormwater control measures［J］.Journal of Hydrologic Engineering，2012，17（05）：604-614.

［7］Hunt W F，Davis A P，Traver R G.Meeting hydrologic and water quality goals through targeted bioretention design［J］.Journal of Environmental Engineering-Asce，2012，138（6）：698-707.

［8］Princes George’s County.The Bioretention Manual［K］.Prince George’s County Government，Department of Environmental Protection. Watershed Protection Branch，Landover，MD，2002.

［9］罗红梅，车伍，李俊奇.雨水花园在雨洪控制与利用中的应用［J］.中国给水排水，2008，24（06）：48-52.

［10］GB/T50378-2014，绿色建筑评价标准［S］.北京：中国建筑工业出版社：中华人民共和国住房和城乡建设部，2015.

TU823.6

A

1673-1093（2015）09-0073-04

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.09.018

胡锋平（1968），男，江西鄱阳人，教授，研究方向：环境科学技术。

2015-04-20；

2015-05-05

江西省重大科技专项计划项目（2012年度）课题《绿色建筑设计与绿色生态屋面研究》（20124ABG06101）。