北京地区园林绿地的雨水利用探析

Analysis on the Rainwater Utilization in Urban Green Space in the Beijing Area[Garden Engineering]

关键词:风景园林； 雨水利用； 研究； 园林绿地
Key words:Landscape Architecture; Rainwater Utilization; Research; Urban Green Land 

通过竖向设计使得雨水内聚

摘要:雨水是城市中有待进一步开发的水资源，雨水利用具有重要的经济与生态效益。探讨了城市绿地雨水利用的途径，并以北京地区某绿地为例进行了具体的分析。

Abstract:Rainwater has been an important resource to be explored with the development of urbanization. Making full utilization of rainfall brings a series of good economical and eco-environmental effects. This paper gives some methods for making use of rainwater in urban green land. A detailed analysis has been made based on a park in the Beijing area. 

内容:

2  城市园林绿地雨水利用的途径
    城市各类绿地占城市总面积的30％以上，充分利用这一丰富的土地资源，实现雨水资源化，大有作为。雨水利用的途径很多，不同地区由于气候、土壤、水文等环境条件的差异，利用方法各不相同；而建设用地的不同性质也对雨水利用的方式方法起着决定性的作用。在城市园林绿地中雨水利用的方式主要是雨水的渗透蓄积，其次是截留储存并加以利用。

2.1 利用园林绿地的土地资源，建设地上或地下蓄水设施
    园林绿地中一般都有诸如溪流、河道、人工湖等水景，充分利用这些水体，配以适当的引水设施，能很好地蓄存雨水径流。例如北京植物园新开辟的3个水面，汇集了西山大量的雨水径流和樱桃沟的泉水，蓄水量超过6×104m3，不仅丰富了植物园的景观，也为绿地浇灌储备了水源。当城市地面土地紧缺时，还可以考虑在绿地中修建地下蓄水池。

2.2 通过多种方法加大土壤的蓄水量
    园林绿地是非硬化地面，是雨水下渗的主要途径，城市中屋顶及硬质铺装截留的雨水可以导入绿地中。通过多种途径和方法加大绿地土壤的下渗量，是雨水间接利用的最佳方式。绿地是最好的渗透设施，不仅渗透能力强，而且植物根系能对雨水径流中的悬浮物、杂质等起到一定的净化作用。增加土壤蓄水量的方法包括：提高绿地中植被覆盖率，减低暴雨径流的流速、流量、延长滞留时间；调整绿地的竖向设计，尽量利用地面排除雨水，减少雨水管道；设计低洼绿地或排水明沟作为局部短时蓄水池；建造渗透池、渗透孔、渗透槽、渗透管等加大对雨水的渗透量；使用透水铺装材料和透水结构建造绿地内的道路广场等。

2.3 建设漏水型园林水体
    在有可靠的雨水和其他水源条件下，可以建设漏水型园林水体，使雨水得以回灌地下水。尤其是在天然条件下形成的大面积水体，在进行园林建设时，池底应保持或部分保持渗水的功能。在园林绿地中水量的保持与水体渗漏存在一定的矛盾，需要进行水量的核算，并通过技术措施来控制渗漏量以保证水体的景观效果。

2.4 园林建筑屋面雨水的蓄积与利用
    屋面雨水拦截主要包括集蓄利用系统和屋顶绿化。集蓄利用系统是将屋顶作为集雨面，通过收集—输水—净水—储存等渠道利用雨水。同时，在屋顶铺设一定厚度的土壤层，建造屋顶花园，降低屋面径流系数，有效地削减雨水流失量。城市中建筑密度较大，收集的屋面雨水较多，雨水多进行储存并进入中水管网加以利用；而园林绿地中建筑所占的比例较小，该部分的雨水仍然以导入绿地进行渗透为主。

2.5 园林道路广场雨水利用
    城市绿地中，道路广场占地面积较大，能够收集较多的雨水。其中园林道路由于其幅宽较小且线路较长，埋设管道收集雨水的经济性较差，故应以排放到两侧绿地中为佳。而大面积的铺装地面，可以利用管道收集雨水，就近导入园林内部水体或蓄水池进行利用。

3  北京某绿地雨水利用案例分析
    北京市中关村软件园是集软件开发、企业孵化、软件成果展示、专业人才培训、技术支撑体系和综合管理服务于一体的国内最大的、极具人性化的花园式软件园区。某绿地地处园区的核心，用地呈不规则形，占地面积 5.85hm2，是园中面积最大、用地最为集中的绿地。该绿地以1.7hm2的水面为核心，形成绿地的中心景观，园中各景观要素有机结合，相宜布置，并以浓郁、丰富的植物将各要素融为一体，为驻园各企业员工提供休憩、交流和观赏等空间，是中关村高科技园区总体规划中生态理念的延续与实施。在该绿地的设计中，综合运用了多项技术措施，力图使雨水得以充分利用。

3.1 绿地中水面大小的确定
    根据规划要求，需要在该绿地内开辟一定面积的开阔水面。由于北京是缺水城市，在确定水面面积时不能仅以景观效果为终极目的，过大的水面会带来前期投资及后期管理上的诸多问题，因此需要在景观效果与投资、管理等方面寻找水面大小的平衡点。据分析，水体的水量损失因素主要有蒸发、渗漏和抽取湖水进行灌溉3个方面，而依据经济性的原则，选择补充水源的顺序依次为雨水、园区建筑物内产生的中水、地下水和自来水。通过计算可利用的雨水量、近期及远期中水的来源及水量、地下水的需求量等，并根据水量损失进行平衡核算，最终确定当平均水深为1.7m、水面面积为1.7hm2时水体的管理运行最为经济。在科技园区建设初期，由于入驻企业较少，中水产量小，以雨水和地下水作为水体的主要补水水源，自来水仅作为不得已情况下的备用水源。随着中水产量的增加，将逐渐减少地下水的开采量。

3.2 设计中采取的雨水利用措施
    在园区绿地设计中，雨水作为一种重要的资源，也是绿地管理运行中重要的组成部分，因此我们采取了大量截留和利用雨水的措施，最大限度地利用雨水资源，发挥其综合作用。

    3.2.1 地形处理
    园区绿地竖向设计的基本原则是最大限度地利用雨水，减少雨水的对外排放。因此采用了洼地的处理方式，使得水面的标高比周围市政道路平均低约1.4m，绝大部分雨水径流因此汇集在绿地内和园内水体中，减少了外溢量（图1）。利用起伏的地形组织雨水的汇流，经过几个较为集中的地段汇流至水体附近。驳岸的标高比绿地高约100～400mm，使得绿地成为蓄水绿地，加大了渗水量。

    3.2.2 水体处理
    绿地中的湖面是蓄存雨水的重要设施。采取的主要措施是：湖水的常水位标高比溢流口低100mm，而驳岸的标高则根据常水位来设计。这样处理可以使降雨蓄存量增加，保证至少单次降雨量在50mm以下时不会产生溢流，既保证了平时湖水充盈的亲水效果，又为雨季蓄水打下基础。在水体中设计有若干水生植物种植池，这些种植池在丰富湖区景观的同时，也承担着沉积雨水带来的泥沙的作用。
    为保证湖水的清洁，防止水质恶化，中水处理系统对湖水进行循环处理，并与井水、中水系统联合运行，同时为本绿地及园区其他绿地喷灌系统提供水源，使得汇集的雨水得以充分利用。

    3.2.3 建筑设计
    园区绿地内有咖啡厅及酒吧屋两座，面积虽小，但均考虑了雨水利用问题。其中咖啡厅屋面雨水经收集后进入园区中水管网，经处理后补充湖水；酒吧屋为一座覆土建筑，屋顶以屋顶花园的形式出现，减少了雨水径流量。

    3.2.4 道路铺装设计
    因景观和功能要求，在主要道路和广场上未使用透水砖。因道路广场的标高大于绿地标高约30mm，道路广场上的雨水可以汇聚到周边绿地内，再渗透至地下。而园内一般道路和局部铺装采用了陶瓷烧结透水砖和嵌草砖，并以级配砂石作为基层，实现了面层和结构层的透水设计。

    3.2.5 排水设计
    雨水虽然可以作为资源利用，但是过多的雨水却会形成危害。因此，在雨水利用的同时还要防止雨水泛滥。园内丰富的地形和较大的高差虽为雨水利用创造了条件，非常时期亦具有一定风险。北京市海淀区降水集中在汛期6～9月，占多年平均降水量的84.1%。7、8两月占多年平均降水量的63.6%[3]。暴雨是汛期降水的重要特征，雨量集中且强度大，对雨水的渗透利用也造成了不利影响。
    在考虑北京市的降雨特点、强度以及该绿地性质的基础上，放弃了建立完整系统的雨水管网的方案，而是通过竖向设计的调整控制坡度和坡向，利用地面组织雨水。在4个雨水汇集量较大的位置（图2），地形的坡度控制在2.5％～25％，平均坡度为12％（图3）。通过地形的陡缓变化，使得雨水能够完成汇集—下渗—超渗水排放的过程。超渗水经过渗透沟中的溢流管道排到水生植物种植池内，经种植池的过滤沉淀后进入湖区水体（图4）。

3.3 雨水利用设施的运行状况及效益分析
    该园区绿地于2004年5月基本建成，其雨水利用设施也已开始发挥作用。经过观测，在目前草坪和树木生长较差，地表覆盖尚不完整的情况下，当日降雨量小于10mm时基本不产流，雨水直接入渗土壤层。降雨量大于25mm时产流量较大，有部分雨水流入人工湖，而地面积存的雨水在数小时内也可以完全入渗。可以说，该绿地雨水利用设施达到了设计的预期。
    该绿地雨水利用产生的效益是多方面的。根据李俊奇等的研究[4]，雨水利用除了因节约用水产生的直接效益外，其他边际效益更高出节水效益的数倍。
    根据海淀区气象局2004年5月15日～8月15日提供的降雨气象资料，3个月降雨34次，总降雨量为328.7mm。从观测结果看，除几次强降雨外，雨水基本上截留在了绿地和湖体内，仅有少量由于山坡坡向绿地外侧造成雨水外流。而根据美国水土保持局提出的径流曲线数值法（Curve Number Method）[5、6]所计算的地表产流量，结果与观测基本相符（表1）。人工湖的水面虽然因降雨和蒸发的双重作用而发生波动，但没有发生溢流现象，说明流入湖体的雨水均得以利用，成为湖水的补给水源。

作者简介:王沛永/1972年生/男/河北省定州市人/讲师/北京林业大学园林学院（北京 100083）