景元蕾+董泽强+于丁一+闫晓含+曲鹏慧+石平

摘要：指出了雨水花园是自20世纪90年代新兴的一种用来控制雨洪与利用雨水的雨水管理系统，是建设海绵城市最为有效的措施。阐述了寒地城市雨水花园的基本结构以及在步行街中的应用。以沈阳市为例，探讨了雨水花园在寒地城市应用要点，通过对雨水花园试点的实地调研和具体量化的试验分析，探索了寒地城市步行街的雨水花园应用模式，提出了雨水花园在经济、景观、生态等多因素下对寒地城市的最优组合方式，以体现城市绿色基础设施理念，为沈阳市建设海绵城市提供数据和模式参考。

关键词：寒地城市；雨水花园；多种场地；设计模式；植物配置

中图分类号：TU984

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）07-0025-05

1 引言

沈阳市全年降水量600 mm左右，降雨几乎全部集中在夏秋季，春冬季寒冷干燥，海绵城市是非常适合沈阳的一种城市改造模式。海绵城市不仅把庞大的雨水资源净化利用，还解决了暴雨时期的城市内涝问题，并且能缓和城市的部分污染问题，这对重度资源型缺水的沈阳市十分必要。沈阳市政部门发表文件，到2018年，沈陽市拟建成海绵城市示范区，区域内年径流总量控制率达到80%。

海绵城市是美好的城市愿景，雨水花园是实现这个愿景必要的技术手段，是海绵城市的细胞体。雨水花园是自20世纪90年代新兴的一种用来控制雨洪与利用雨水的系统，由于建造成本不高、运营维护管理简单、对雨水利用效果显著、景观效果良好、增强城市土壤含水量等优势，这种系统在20多年来发展相当迅速[1]。雨水花园作为雨水管理利用的绿地模式，可以有效缓解沈阳市水资源短缺现状，为沈阳市建设成为海绵城市打好基础。研究主要介绍海绵城市细胞体—雨水花园的基本设计模式，并且在此基础上讨论其在寒地城市的设计要点，探究其在沈阳市多种场地类型下的不同技术问题。

2 沈阳市设置雨水花园的必要性

（1）内涝。沈阳市全年降雨2/3以上集中在夏秋季节，由相关资料显示，沈阳市政每年都会下发防汛防涝的通知。突发暴雨使现有排水系统受到过大压力，雨水花园可雨水吸收储存，解决沈阳的城市内涝问题。

（2）硬质铺装面积过大。沈阳市地表多为混凝土、沥青等透水性很差的硬质铺装，大量硬质铺装会使地表土壤水生态失衡，城市蓄热量降低。雨水花园让雨水与地下水相互转换，有利于水生态平衡。

（3）污染。沈阳是东北老工业基地，且随着现代化进程的加快，汽车尾气（悬浮微粒、CO、CO2、NO2、Pb、SO2及碳氢化合物）[2]和工业废气（H2S、氟化物、氮氧化物、Cl2、HCl、硫酸（雾） 铅汞、铍化物）污染严重，污染物随雨水落到地面，雨水花园中植物和下垫层可以吸收污染物，对城市起到一定的清洁作用。

（4）缺水。沈阳市属重度资源型缺水城市，人均水资源仅占全国平均值的20%，尤其秋冬季节，降雨少，气候干燥，此时释放雨季时积存的雨水资源，缓解水资源压力。此外，较普通花园而言，雨水花园的正常循环只需要少部分水甚至不需要水。

（5）城市热岛效应。沈阳市人口压力越来越大，城市热岛效应也越来越明显，热岛效应与城市绿地面积呈负相关，雨水花园中绿色植物有益于空气质量的改善，缓解城市热岛现象[3]。

将沈阳市建设为海绵城市，把雨水资源利用起来，产生一定的经济效益、生态效益和景观效益，此为研究雨水花园的意义。

3 雨水花园设计模式

雨水花园的基本构成是下垫层、管道和植物，花园周围有一些装饰性的硬质铺装。其工作原理是将雨水引流到雨水花园中去，经净化通过穿孔管排入蓄水池或者集水池中。

3.1 选址

（1）避免浸泡建筑地基。作为雨水管理系统，雨水花园含水量较大，地基长时间被水浸泡可能使地基土强度减小，承载能力发生变化。沈阳市内多高楼，地基被侵蚀，可能导致建筑物沉降、倾斜，甚至坍塌。

（2）地势相对平坦。雨水花园中水流量较大，地势平坦可减小雨水的流速，增大雨水的吸收量以及净化效果。雨水花园若建在坡度较大地区，水流会带动土壤，污染周围环境。沈阳市是平原城市，且步行街位于地势平坦处，所以选址上不用担心地势问题。

（3）土壤的渗透性好。雨水花园对下垫面的结构要求相较一般的花园要更严格一些，土壤的渗透性良好使雨水花园渗透速率增大，不易产生积水问题。

（4）雨水易汇集地区。沈阳市区多平地，雨水不易向同一方向流动，雨水花园设置于地势较低处，周围的雨水能流入到雨水花园中，达到更好的解决城市积水问题的目的。

（5）阳光较为充足处。城市中分布着很多建筑物和乔木，容易遮挡阳光，且沈阳属寒地城市，雨水花园中植物的生长需要阳光和温度， 所以选择阳光充足处十分必要[4]。

3.2 下垫层结构

雨水花园垫层的一般模式为砾石层、砂层、种植土壤层、覆盖层和蓄水层，由于地区气候、污染物、植物根系需求等不同的原因使各个垫层的厚度不完全确定[5]。沈阳属寒地城市，所以覆盖层相对来说要厚些，以保持土壤的温度和湿度；且沈阳污染严重，因此砂层相对来说要厚些，以保证污染物的净化效果（图1、表1）。

3.3 植物配置

雨水花园植物随着地域、气候、文化等不同各有差异。沈阳市雨水花园的植物配置要点如下。

（1）抗旱耐涝。沈阳市夏秋季多雨，雨水花园收集雨水后将雨水存储在蓄水层内下渗一段时间，这时候雨水会一直浸泡植物，所以选择植物要耐涝；而春冬季沈阳降水非常少，所以所选植物还要有一定的抗旱能力。

（2）乡土植物。尽量选用沈阳市的本土植物，选用外来植物时保证此植物不会破坏原有生态平衡，其对养分的需求与沈阳市土壤成分的吻合程度，具有对沈阳气候的适应能力。

（3）抗污染物。沈阳市是全国的重度污染城市，雨水中COD、BOD、SS、重金属含量等数值偏高，沈阳作为东北老工业基地，重金属（Pb、Cu、Zn）污染尤其严重，所选植物应对主要污染物具有吸收净化能力[7]。

（4）美观。要符合人类美学，具有观赏价值和艺术价值，打破人们对雨水花园“中用不中看”的误区。

（5）经济。在沈阳建设雨水花园，势必会用到大量植物，所以选择植物不要过于昂贵，要经济可行，后期维护简单，易于管理[8]。如此有益于雨水花园的大面积推广。

经过对文献的总结以及对多种植物的淹旱试验，小组成员发现胡枝子、丁香、绣线菊、山杏、木槿、金银忍冬、金叶女贞、蛇鞭菊、马兰花、鸭舌草、细叶芒、茼麻、杨树、柳树、松树等20多种植物满足以上要求，可被应用于沈阳市的雨水花园中。

3.4 管道

管道设计见表2。

4 雨水花园在步行街中应用的设计要点

现代的步行街大都形成了一定的休闲特色、具有固定的商业模式，但千篇一律的硬质铺装，会使游人容易产生审美疲劳，降低人们的购物热情，将雨水花园引入城市步行街中能很好的解决这一问题，将绿色融入到钢筋水泥的世界中，让景观更加丰富，使人们游览和购物的心情相对轻松愉快。

选用沈阳市步行街作为主要研究对象，一是因为步行街的人流量特别大，2007年时人行过街横道人流量已可达24000人/h[9]，粗略估计如今至少达到30000人/h；再者通过SWMM对这四种场地的暴雨情况下的径流模拟，发现雨水花园对步行街降雨径流量调控效果明显，对污染物的净化效果显著；此外与步行街雨水花园相关的中文文献仅有两篇，希望可以为雨水花园在步行街的研究提供参考。

4.1 步行街建造雨水花园的利弊

除了提到的雨水花园本身具有的几点优势外，在步行街设立雨水花园还有以下的优势和弊端。了解这些优缺点，以便更好地发挥优势，减少或消除弊端。

4.1.1 优势

（1）调节局部地区气候。步行街两旁的建筑物使步行街形成了一个小区域，多个雨水花园协调作用，使周围空气质量改善，微小调节局部气候，减少炎热程度。

（2）为游客提供美的景观体验。步行街如果完全是硬质铺装的话会让游客感觉无聊，雨水花园具有生态景观效益，可以让游客在人文世界中体会到自然的魅力，放松购物心情。

4.1.2 弊端

（1）阳光不充足导致雨水花园难以正常运转。步行街本身包含的高大建筑物很有可能阻挡自然光，阳光不充足可能会使植物无法存活，进而导致雨水花园系统瘫痪。

（2）游客太多对雨水花园产生不利影响。人的踩踏可能造成雨水花园的垫层变得密实，去污能力下降，植物不易成活。

4.2 步行街道的点、线、面

步行街雨水花园的建造，应从点、线、面的角度出发，与原有建筑、原有景观、原有设施相结合，与城市风貌紧密联系，整体规划步行街雨水花园的排布。

4.2.1 点：景观点

步行街道的景观点大多数以树池、小花坛、小品的形式存在，这些景观点或许不起眼，但它对整个雨水花园的建设至关重要。尤其在步行街，街道两旁分布着建筑物，这些建筑物造成很大的阴影区，以点状形态分布的雨水花园更加灵活，容易获取阳光。规划时应尽量将雨水花园设置于人不易踩踏区域，同时要保证必要的阳光和游客的视觉感受。小花坛改建雨水花园，或者在小品周围建造雨水花园，软化硬质空间，周围配有座椅等休闲设施，可供游人休息，同时起到一定的疏导人流作用[10]。

4.2.2 线：街道和地下管道

在步行街道上设立不同层次的带状雨水花园，美化街道，解决下雨时街道径流量大的问题，缓解街道污染。雨水花园吸收不完的雨水经过溢流管排入地下排水管道中，所以雨水花园的位置距其不能太远，且线性分布跟随地下管道，使地下排水管道为雨水花园所用（图2）。

4.2.3 面：整体规划和广场、商城

除了以点和线的形式设置雨水花园之外，还需要将整个步行街看作一个整体，以面的方式思索整体规划。在大型商城的天井，或者在步行街周围广场等地，设置面状雨水花园。各种形式的雨水花园织成一个面状的步行街绿化网络，配合步行街的整体规划，使步行街区附近城市景观具有统一性。可以模仿波特兰雨水花园，在花园中设立展板与讲解系统，让游人在亲身体验中了解雨水花园的功能及生态价值，起到一定的宣传和影响作用。将雨水花园建于广场内，需要景观设计师进行调研、沟通、设计，使其与广场原有景观结合，减少资源浪费，节约建造成本、人力物力，缩短建造时间，让游客更早享受雨水花园的便利。

4.3 步行街的温度、湿度、光照

步行街道两旁是高大建筑物，会使步行街形成一个半封闭的区域，此区域气候会形成不同于周围气候的区域气候。雨水花园中含有雨水和植物，对小范围大气具有调节作用，可以影响局部气候，创造怡人的环境。不过雨水花园中的植物对光照有要求，但过多的光照会让人感到不适，要综合考虑光照对植物的作用以及对游客的影响。如图3所示，利用一个类似镜子之类的反射物引导光线，既能使雨水花园中的植物获得足够的阳光，又能让游客有一个相对舒适的游览空间。

4.4 步行街道停车场改建雨水花园

百万人流量决定停车场是步行街不可或缺的部分，停车场是步行街污染最严重的部分，将雨水花园引入到停车场中去，可以有效缓解汽车尾气，汽车轮胎摩擦以及汽车油脂泄露造成的污染。

4.4.1 露天停车带

由图4可以看出，沈阳中街周边的露天停车带完全没有生态设施，只是划出一片空地作停车使用，无法给使用者的心理和生理带来愉悦感。石宇熙、叶嘉弘的专利“绿色透水性停车场”中把停车场的下垫面结构由下至上依次设置的土基、砾石层、透水混凝土层、中砂层和植草砖（图5），植草砖使植物不被车轮碾压，保证植物存活，中砂层和透水混凝土层有降低径流污染和涵养地下水的效果，这是一种非常好的露天停车带的雨水花园模式。另一种雨水花园模式也适用于沈阳市（图6），将每三四辆车作为一个单位，在每个单位的两旁设置小型点状雨水花园，在不减少停车位的前提下，通过雨水花园来疏导车辆，更好地降低徑流和缓解污染。

4.4.2 地下停车场

地下停车场是寸土寸金的城市中一种重要的停车场所。地下停车场的顶部可做屋顶花园[11]。但地下停车场地势较低，门口又不宜设计过高的坡度，如果没有较长的挑檐，停车场在下暴雨时内部很有可能积水，所以地下停车场的屋顶花园并不是非常好的选择。地下停车场是一个很好的雨水收集容器，但大部分的停车场都是将雨水排入地下管道系统随着污水一起排走，这样不能让雨水资源得到利用。如果在地下停车场内部设置雨水花园，就能很好地利用这些雨水资源（图7）。

5 结论

（1）在寒地城市，冬季低溫可能造成植物无法存活，垫层冻块等情况，所以在沈阳建造雨水花园要着重考虑气候因素对植物、垫层的要求，选取植物要有足够的抗寒能力，覆盖层需要有足够的厚度来为其下垫层保温。

（2）沈阳市步行街建造雨水花园，应更重视改建，而非新建。大规模重建会耗时耗力耗财，应尽量不破坏原有基础设施，在原有基础上将雨水花园应用到其中去，在探索中完善雨水花园的改建。

（3）注意雨水花园在步行街的应用要点，定量分析雨水径流系数，采用科学的计算和设计，确定步行街所需雨水花园面积和适合雨水花园模式。

（4）全面考虑步行街的街道、商场、建筑物顶部、停车场等地区，将雨水花园广泛应用于步行街上，为创造生态文明海绵城市提供参考。

参考文献：

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