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隱形蓄水系統

日期:2020-03-25/ 人氣:


隱形蓄水系統是一種生態可持續的雨洪管理和雨水利用設施、其特點是將雨水收集、滲透、利用和排放組成完整的系統,將節水、蓄水措施不露痕跡地貫穿于城市綠地當中。通過對大學校園紅軸景觀工程的具體分析,詳細介紹了隱形蓄水系統的結構、內容、實施措施與方法,探討了城市綠地對雨水利用的途徑。
隨著城市化進程的加快,綠地在凈化城市空氣、改善城市生態環境方面的功能已成為全社會的共識。然而,大量的園林水景以及大面積的綠地養護用水造成了水資源的耗費,這一現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,扔普遍對此認識不足,在城市規劃和建設過程中缺乏統籌考慮,在綠地建設中通過工程措施來解決這一問題的案例也少之又少。本文通過對湖南農業大學校園紅軸景觀中水景觀設計及雨水利用的一些具體措施進行總結,目的是提出城市綠地建設與隱形蓄水系統相結合的模式,為利用綠地蓄積雨水,減少自來水用量,節約水資源,減少暴雨對城市排水管網壓力的工程實踐提供指導。



一、城市綠地隱形蓄水系統的構成及特點
城市綠地隱形蓄水系統是針對目前城市建設中普遍重排水、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的現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相連,從而構成整個城市的蓄排水系統,以最大限度蓄積城區范圍內天然雨水,加大土壤的持水率和地下水含量,達到節約和利用水資源、改善植物的生長條件、減輕雨水收集和輸送系統的壓力、保障城市水生態安全的目的。



城市綠地隱形蓄水系統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、植物造景相結合,其特點是地表不建造明顯的工程實施,而將節水、蓄水措施不露痕跡地貫穿于園林綠地建設之中,并與城市地表和地下排水系統相連,構成完整的城市蓄、排水系統。其規模大小因地制宜,設施簡單,造價低,可應用于城區、生活小區、公園、道路等各種城市綠地中。
二、隱形蓄水系統模式的探討及運用
2.1項目概況
大學校園紅軸是一條位于第二教學區內、橫貫校園東西的帶狀綠地。該綠地全長780m,寬50m,占地面積3.9m²,綠地南北兩側為新建或待建的11棟教學大樓,連通教學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)。綠地地形現狀為;第十教學樓南面綠地低于其相鄰綠地2.2m,呈明顯下沉狀態,第九教學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設計構想
該綠地設計的基本原則是:遵循大學校園景觀的整體性,營造自然與人文氣息相結合的高效教學科研環境。因此,除了統一考慮空間組織和環境設計、營建多樣的學習交流空間外,設計中尤其重視地形的創造,以建立多樣的立地生態環境和隱形蓄水系統,在充分利用雨水資源、建設節約型校園方面做出了大膽的理論探索與實踐。
 
2.3隱形蓄水系統的建立
本項目中的隱形蓄水系統由匯水洼地、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別的是:匯水洼地是隱形蓄水系統的一個組成部分,它除了具有蓄積、滲透雨水的作用之外,還主要擔負起傳富余雨水的職責: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,當匯水洼地中雨水超過它的容量時,又能有效地向蓄水池塘中排放。



2.3.2納水口
納水口設在匯水洼地的低處,匯水洼地中收集的雨水由此進入地下蓄水系統。納水口由通往地下的管道、濾網和透水材料構成。通往地下的管道可為水泥管、透水管或由紅磚砌成,濾網采用不銹鋼網,以防止大的固體物進入而阻塞地下管道,納水口處的透水材料采用卵石,成灘地的形態鋪于濾網的上面,形成滲水層,起到擴大滲水面積的作用。
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,然后經盲溝進入地下滲蓄坑。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,填埋時盡可能保留大的孔隙度,以擴大坑內即時蓄水量。地下滲蓄坑的數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
在短期內暴雨過大、雨水過量的情況下,雨水進入隱形蓄水系統后,富余的雨水則通過出水口進入綠地附近的蓄水池塘或城市排水系統。出水口設于匯水洼地或蓄水池塘的較高位置,以保證雨量小時匯集的雨水不會流走。
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施。在本系統中,它表現為一種雨水存貯與水景營造相結合的方式,其場地的選擇本著因地制宜的原則,設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境條件,另一方面則經濟合理地存貯雨水,解決降雨和雨水利用在時間上錯位的矛盾,并緩解城市排水系統的壓力。

  2.4隱形蓄水系統的實施措施
2.4.1豎向設計
本綠地豎向設計的原則是:營建多種立地生態環境,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,促進雨水匯集。
在地形的整體豎向設計上,充分利用了現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造多種立地生態環境,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成地表蓄水系統。
在景觀格局上,該匯水洼地表現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,該匯水洼地設置于綠地的低洼處或校園道路邊緣,洼地底面標高低于道路標高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,匯水洼地與綠地中部和尾部的2處蓄水池塘相連,洼地底面標高高于現實池塘水面標高0.8~2.0m,以保證暴雨時期匯水洼地中富余的雨水能夠暢通地流至蓄水池塘中。
(3)梯級洼地擴大蓄水容量。
帶狀匯水洼地中不能保持同一標高的地段,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行攔截,以保證雨水在不同標高段能得到最大時間的蓄積。
(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,本設計中利用了農業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,接納暴雨時梯田不能及時滲透的雨水,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,洼地底面不進行硬化,而采用素土夯實處理,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 trifoIa varsinensis)、燈心草(Juncus effusus) 旱傘攀《Cyperus alternifolius)、零蔥《Scirpus validus)、手蓮菜{Lythrum salicaria)、美入蕉(Canna indica)籌水陸兩棲植物,或將卵石鋪于洼地中,或將大石塊置于洼地邊,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高比溢流口低200mm,使降雨蓄存量增加,為雨季蓄水打下基礎。
為保持蓄水池塘水體的清潔,防止水質惡化,本項目中采取了以下2項措施: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,也為水中動物和微生物提供良好的棲息地,池塘上游建造多級跌水,并通過機械作用促進水的循環與運動。
(3)隱形蓄水系統:在匯水洼地與蓄水池塘組成的帶狀水系中,始終貫穿著一個隱形蓄水系統。在這個系統中,匯水洼地收集園道路、廣場、周圍教學樓及綠地的排水,在匯水洼地底部,設置數個納水口,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出水口輸送到城市排水系統(圖5)。這個隱形蓄水系統將雨水收集、滲透、利用和排放貫穿于綠地建設之中,并連接了校園的地表和地下排水系統。


2.4.3廣場及道路設計
本項目中綠地標高低于校園道路標高,道牙采用平道牙,使雨水能順利排放到綠地中。綠地中道路及活動場地鋪裝材料主要采用陶瓷燒結透水磚、混凝土磚和青磚等,以級配砂石作為基層,實現了面層和結構層的透水設計。

三、結語
園林綠地是非硬化地面,是雨水下滲的主要途徑,城市中屋頂及硬質鋪裝截留的雨水可以導入綠地。通過隱形蓄水系統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、降低綠地維護耗水量的一種簡單、經濟的方式。在實際運用中,應注意如下幾點: (1)調整綠地的豎向設計,盡量利用地面排除雨水,使雨水順利進入綠地隱形蓄水系統中 (2)建設部分漏水型園林水體,但應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應盡量與周圍建筑物以及道路、廣場的排水系統一起綜合考慮,以最大限度的接納和利用雨水。 (4)綠地中應使用透水鋪裝材料和透水結構建造綠地內的道路、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形成危害。因此,在雨水利用的同時還要防止雨水泛濫。綠地中豐富的地形和較大的高差雖為雨水利用創造了條件,非常時期亦具有一定風險。因此,綠地蓄水系統的蓄水量應與暴雨時的降水量相匹配,并重點考慮暴雨時期蓄水系統的雨水排放問題。

 

 

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