隱形蓄水系統(tǒng)
隱形蓄水系統(tǒng)是一種生態(tài)可持續(xù)的雨洪管理和雨水利用設(shè)施、其特點(diǎn)是將雨水收集、滲透、利用和排放組成完整的系統(tǒng)，將節(jié)水、蓄水措施不露痕跡地貫穿于城市綠地當(dāng)中。通過對大學(xué)校園紅軸景觀工程的具體分析，詳細(xì)介紹了隱形蓄水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、實(shí)施措施與方法，探討了城市綠地對雨水利用的途徑。
隨著城市化進(jìn)程的加快，綠地在凈化城市空氣、改善城市生態(tài)環(huán)境方面的功能已成為全社會(huì)的共識(shí)。然而，大量的園林水景以及大面積的綠地養(yǎng)護(hù)用水造成了水資源的耗費(fèi)，這一現(xiàn)象雖在理論界有所重視，但無論是管理部門、科研部門還是公眾，扔普遍對此認(rèn)識(shí)不足，在城市規(guī)劃和建設(shè)過程中缺乏統(tǒng)籌考慮，在綠地建設(shè)中通過工程措施來解決這一問題的案例也少之又少。本文通過對湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園紅軸景觀中水景觀設(shè)計(jì)及雨水利用的一些具體措施進(jìn)行總結(jié)，目的是提出城市綠地建設(shè)與隱形蓄水系統(tǒng)相結(jié)合的模式，為利用綠地蓄積雨水，減少自來水用量，節(jié)約水資源，減少暴雨對城市排水管網(wǎng)壓力的工程實(shí)踐提供指導(dǎo)。
一、城市綠地隱形蓄水系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)
城市綠地隱形蓄水系統(tǒng)是針對目前城市建設(shè)中普遍重排水、輕蓄水而造成天然雨水大量流失、自來水大量消耗、資源和能源大量浪費(fèi)的現(xiàn)狀而提出的一種新型蓄水模式。它主要是利用廢磚、水泥塊和砂卵石等硬質(zhì)材料砌筑或堆積于地下，建成滲蓄坑和滲水盲溝，這些滲蓄和滲水盲溝相互連通，并與城市地下排水和地表蓄水系統(tǒng)相連，從而構(gòu)成整個(gè)城市的蓄排水系統(tǒng)，以最大限度蓄積城區(qū)范圍內(nèi)天然雨水，加大土壤的持水率和地下水含量，達(dá)到節(jié)約和利用水資源、改善植物的生長條件、減輕雨水收集和輸送系統(tǒng)的壓力、保障城市水生態(tài)安全的目的。
城市綠地隱形蓄水系統(tǒng)將雨水收集利用與園林綠地中的地形改造、水景工程、地下蓄水、植物造景相結(jié)合，其特點(diǎn)是地表不建造明顯的工程實(shí)施，而將節(jié)水、蓄水措施不露痕跡地貫穿于園林綠地建設(shè)之中，并與城市地表和地下排水系統(tǒng)相連，構(gòu)成完整的城市蓄、排水系統(tǒng)。其規(guī)模大小因地制宜，設(shè)施簡單，造價(jià)低，可應(yīng)用于城區(qū)、生活小區(qū)、公園、道路等各種城市綠地中。
二、隱形蓄水系統(tǒng)模式的探討及運(yùn)用
2.1項(xiàng)目概況
大學(xué)校園紅軸是一條位于第二教學(xué)區(qū)內(nèi)、橫貫校園東西的帶狀綠地。該綠地全長780m，寬50m，占地面積3.9萬m2，綠地南北兩側(cè)為新建或待建的11棟教學(xué)大樓，連通教學(xué)樓之間的道路將此帶狀綠地分割成大小基本相等的6塊小型綠地(圖1)。綠地地形現(xiàn)狀為;第十教學(xué)樓南面綠地低于其相鄰綠地2.2m，呈明顯下沉狀態(tài)，第九教學(xué)樓南面綠地高于周圍綠地6.78m，為一處小型山頭，其余地段則地勢平坦，無明顯高差變化。
2.2設(shè)計(jì)構(gòu)想
該綠地設(shè)計(jì)的基本原則是：遵循大學(xué)校園景觀的整體性，營造自然與人文氣息相結(jié)合的高效教學(xué)科研環(huán)境。因此，除了統(tǒng)一考慮空間組織和環(huán)境設(shè)計(jì)、營建多樣的學(xué)習(xí)交流空間外，設(shè)計(jì)中尤其重視地形的創(chuàng)造，以建立多樣的立地生態(tài)環(huán)境和隱形蓄水系統(tǒng)，在充分利用雨水資源、建設(shè)節(jié)約型校園方面做出了大膽的理論探索與實(shí)踐。
2.3隱形蓄水系統(tǒng)的建立
本項(xiàng)目中的隱形蓄水系統(tǒng)由匯水洼地、納水口、滲水盲溝、地下滲蓄坑、出水口和蓄水池塘6部分組成(2/3)。
2.3.1匯水洼地
從某種意義上來說，匯水洼地類似于當(dāng)前國際上通用的雨水花園，它們的共同之處在于：都是綠地中明顯低于周圍場地的洼地，接納地形或道路產(chǎn)生的排水，或通過管道與周圍建筑屋面排水管、道路或廣場的下水井口相連，使建筑、廣場或道路的雨水匯集于洼地之中。但與雨水花園有所區(qū)別的是：匯水洼地是隱形蓄水系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它除了具有蓄積、滲透雨水的作用之外，還主要擔(dān)負(fù)起傳富余雨水的職責(zé)：一方面，匯水洼地中的雨水可以通過納水口及滲水盲溝向地下滲蓄坑傳送，另一方面，匯水洼地與蓄水池塘相連通，當(dāng)匯水洼地中雨水超過它的容量時(shí)，又能有效地向蓄水池塘中排放。
2.3.2納水口
納水口設(shè)在匯水洼地的低處，匯水洼地中收集的雨水由此進(jìn)入地下蓄水系統(tǒng)。納水口由通往地下的管道、濾網(wǎng)和透水材料構(gòu)成。通往地下的管道可為水泥管、透水管或由紅磚砌成，濾網(wǎng)采用不銹鋼網(wǎng)，以防止大的固體物進(jìn)入而阻塞地下管道，納水口處的透水材料采用卵石，成灘地的形態(tài)鋪于濾網(wǎng)的上面，形成滲水層，起到擴(kuò)大滲水面積的作用。
2.3.3滲水盲溝
滲水盲溝是連接納水口、地下滲蓄坑的徑流通道，一方面雨水通過埋設(shè)地下的滲水盲溝向四周土壤層滲透，另一方面盲溝也可接納土壤重力水，然后經(jīng)盲溝進(jìn)入地下滲蓄坑。滲水盲溝由透水管和滲水材料組成，滲水材料包裹透水管，厚度為15~20cm，滲水材料可采用卵石或碎磚、碎瓦等建筑垃圾。
2.3.4地下滲蓄坑
地下滲蓄坑一般設(shè)于種植土層以下，主要用于蓄積過量的雨水，以保持土壤的持水率。地下滲蓄坑中填充滲水材料，滲水材料可采用建筑垃圾，填埋時(shí)盡可能保留大的孔隙度，以擴(kuò)大坑內(nèi)即時(shí)蓄水量。地下滲蓄坑的數(shù)量和大小依綠地和周圍匯水面積的大小而定。
2.3.5出水口
在短期內(nèi)暴雨過大、雨水過量的情況下，雨水進(jìn)入隱形蓄水系統(tǒng)后，富余的雨水則通過出水口進(jìn)入綠地附近的蓄水池塘或城市排水系統(tǒng)。出水口設(shè)于匯水洼地或蓄水池塘的較高位置，以保證雨量小時(shí)匯集的雨水不會(huì)流走。
2.3.6蓄水池塘
蓄水池是用人工材料修建，具有防滲作用的地表蓄水設(shè)施。在本系統(tǒng)中，它表現(xiàn)為一種雨水存貯與水景營造相結(jié)合的方式，其場地的選擇本著因地制宜的原則，設(shè)在綠地相對較低的位置，以收集周圍建筑、道路、高低及回收洼地中富余的雨水。這種處理方式一方面可以豐富景觀，為水生植物提供適宜的立地環(huán)境條件，另一方面則經(jīng)濟(jì)合理地存貯雨水，解決降雨和雨水利用在時(shí)間上錯(cuò)位的矛盾，并緩解城市排水系統(tǒng)的壓力。
2.4隱形蓄水系統(tǒng)的實(shí)施措施
2.4.1豎向設(shè)計(jì)
本綠地豎向設(shè)計(jì)的原則是：營建多種立地生態(tài)環(huán)境，最大限度地減少雨水的對外排放。具體措施如下：
(1)地形高低起伏，促進(jìn)雨水匯集。
在地形的整體豎向設(shè)計(jì)上，充分利用了現(xiàn)狀場地中地勢的高低;低處形成池塘，高處修車坡地，平地作微地形處理。其作用是：提供豐富多變的地形骨架，為形成景觀多樣性和生物多樣性創(chuàng)造多種立地生態(tài)環(huán)境，有效地組織雨水的匯流，為綠地的自然排水和雨水匯集提供有利的地形條件。
(2)帶狀匯水洼地和蓄水池構(gòu)成地表蓄水系統(tǒng)。
在景觀格局上，該匯水洼地表現(xiàn)形式為一條伴隨帶狀綠地婉婷而行的帶狀洼地。從匯水的需要上，該匯水洼地設(shè)置于綠地的低洼處或校園道路邊緣，洼地底面標(biāo)高低于道路標(biāo)高0.4~0.7m，因而綠地和周邊道路中絕大部分雨水徑流能匯集于匯水洼地之中，減少了外溢量。同時(shí)，匯水洼地與綠地中部和尾部的2處蓄水池塘相連，洼地底面標(biāo)高高于現(xiàn)實(shí)池塘水面標(biāo)高0.8~2.0m，以保證暴雨時(shí)期匯水洼地中富余的雨水能夠暢通地流至蓄水池塘中。
(3)梯級洼地?cái)U(kuò)大蓄水容量。
帶狀匯水洼地中不能保持同一標(biāo)高的地段，為使洼地能更大程度地蓄水，并保證洼地中水生植物的生長需要，根據(jù)梯田的蓄水保水原理，將每塊綠地中帶狀匯水洼地又分為3~5小段，每段通過片石處理進(jìn)行攔截，以保證雨水在不同標(biāo)高段能得到最大時(shí)間的蓄積。
(4)梯田保水控制地表徑流。
在紅軸綠地中，第九教學(xué)樓南面為一高于周圍場地6.78m的山頭。為減小雨水對坡面造成的沖刷，并防止坡面對雨水造成的流失，本設(shè)計(jì)中利用了農(nóng)業(yè)梯田蓄水保水的原理，將山坡處理成梯田形狀，通過層層梯田截流和蓄積雨水。坡底同樣裝置帶狀匯水洼地，接納暴雨時(shí)梯田不能及時(shí)滲透的雨水，有效地將坡面雨水的流失降低到最小。
2.4.2水體處理
綠地中的匯水洼地和蓄水池是滲透和蓄存雨水的重要設(shè)施。采取的主要措施是：
(1)匯水洼地：為保持匯水洼地的滲水功能，洼地底面不進(jìn)行硬化，而采用素土夯實(shí)處理，雨水流至洼地中能滲入土壤，并部分回灌地下水而提高地下水水位。為避免少雨或干旱季節(jié)洼地地面干涸對景觀造成的不利影響，洼地中栽植葡莖通草水燭{Typha angustifolia)、花葉蘆竹(Arundo donax'versicolor。)、野慈姑(Sagittaria trifoI/a var。sinensis)、燈心草(Juncus effusus)、 旱傘攀《Cyperus alternifolius)、零蔥《Scirpus validus)、手蓮菜{(lán)Lythrum salicaria)、美入蕉(Canna indica)籌水陸兩棲植物，或?qū)⒙咽佊谕莸刂校驅(qū)⒋笫瘔K置于洼地邊，形成雨季和旱拳均有景可賞的托地景觀。 (2)蓄水池塘：為保證水體沖盈的親水效果，池底采用膨潤土作防滲處理，駁岸以舒緩草坡形式深入水中，蓄水池池塘常水位標(biāo)高比溢流口低200mm，使降雨蓄存量增加，為雨季蓄水打下基礎(chǔ)。
為保持蓄水池塘水體的清潔，防止水質(zhì)惡化，本項(xiàng)目中采取了以下2項(xiàng)措施：在防滲處理后的池底表面覆蓋200~400mm土壤，為水生植物提供生長基質(zhì)，也為水中動(dòng)物和微生物提供良好的棲息地，池塘上游建造多級跌水，并通過機(jī)械作用促進(jìn)水的循環(huán)與運(yùn)動(dòng)。
(3)隱形蓄水系統(tǒng)：在匯水洼地與蓄水池塘組成的帶狀水系中，始終貫穿著一個(gè)隱形蓄水系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，匯水洼地收集園道路、廣場、周圍教學(xué)樓及綠地的排水，在匯水洼地底部，設(shè)置數(shù)個(gè)納水口，將匯水洼地中收集的雨水通過滲水盲溝輸送到地下蓄水坑，匯水洼地接近頂端處設(shè)出水口，這些出水口穿越校園道路與其他匯水洼地或蓄水池塘相連，將暴雨時(shí)期匯水洼地中富余的雨水送往蓄水池塘，蓄水池塘中富余的雨水再經(jīng)出水口輸送到城市排水系統(tǒng)(圖5)。這個(gè)隱形蓄水系統(tǒng)將雨水收集、滲透、利用和排放貫穿于綠地建設(shè)之中，并連接了校園的地表和地下排水系統(tǒng)。
2.4.3廣場及道路設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目中綠地標(biāo)高低于校園道路標(biāo)高，道牙采用平道牙，使雨水能順利排放到綠地中。綠地中道路及活動(dòng)場地鋪裝材料主要采用陶瓷燒結(jié)透水磚、混凝土磚和青磚等，以級配砂石作為基層，實(shí)現(xiàn)了面層和結(jié)構(gòu)層的透水設(shè)計(jì)。
三、結(jié)語
園林綠地是非硬化地面，是雨水下滲的主要途徑，城市中屋頂及硬質(zhì)鋪裝截留的雨水可以導(dǎo)入綠地。通過隱形蓄水系統(tǒng)加大綠地土壤的蓄水量，是充分利用雨水、降低城市雨洪壓力、降低綠地維護(hù)耗水量的一種簡單、經(jīng)濟(jì)的方式。在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： (1)調(diào)整綠地的豎向設(shè)計(jì)，盡量利用地面排除雨水，使雨水順利進(jìn)入綠地隱形蓄水系統(tǒng)中 (2)建設(shè)部分漏水型園林水體，但應(yīng)綜合考慮其雨季及旱季的景觀效果，尤其是植物種類的選擇 (3)綠地中的隱形蓄水系統(tǒng)應(yīng)盡量與周圍建筑物以及道路、廣場的排水系統(tǒng)一起綜合考慮，以最大限度的接納和利用雨水。 (4)綠地中應(yīng)使用透水鋪裝材料和透水結(jié)構(gòu)建造綠地內(nèi)的道路、廣場等 (5)雨水雖然可以作為資源利用，但是過多的雨水卻會(huì)形成危害。因此，在雨水利用的同時(shí)還要防止雨水泛濫。綠地中豐富的地形和較大的高差雖為雨水利用創(chuàng)造了條件，非常時(shí)期亦具有一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，綠地蓄水系統(tǒng)的蓄水量應(yīng)與暴雨時(shí)的降水量相匹配，并重點(diǎn)考慮暴雨時(shí)期蓄水系統(tǒng)的雨水排放問題。
