武春生,郭大煒,張孟強(qiáng),蘇晉國,張新玉,于艷艷
(1.北京雨人潤科生態(tài)技術(shù)有限責(zé)任公司,北京100089;2.北京建工建筑設(shè)計(jì)研究院,北京100044;3.北京建筑大學(xué),北京100044;4.青島市李滄區(qū)城市管理局,山東 青島266100)
海綿城市構(gòu)建了源頭—過程—末端的涉水治理體系。 其中,源頭綠色設(shè)施( 雨水花園、下沉綠地等)對削減徑流量及污染負(fù)荷有良好的作用,能從源頭緩解一部分水環(huán)境惡化、城市內(nèi)澇等問題[1]。 本文分析了雨水花園在設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)維階段應(yīng)考慮的重要影響因素。
雨水花園雖與普通花園相似,但可實(shí)現(xiàn)促滲、水質(zhì)凈化和蓄水功能。按功能可分為徑流污染控制型和徑流量削減型。污染控制型多分布于市政道路、停車場等污染嚴(yán)重的區(qū)域,以削減初雨污染。 徑流量削減型多用于污染較輕的建筑屋面、園路等。 最初在洼地底部增加透水性沙子墊層,并在洼地上種植植物, 后來逐步發(fā)展為在深度約為0.8~0.9m 的洼地中鋪設(shè)各類改良結(jié)構(gòu)層。
在設(shè)計(jì)雨水花園時,應(yīng)考慮建造地點(diǎn)、深度及坡度、規(guī)模、介質(zhì)等因素。
雨水花園多設(shè)置于建筑周邊或地勢低洼處。選址應(yīng)避開化糞池、復(fù)雜地下管線區(qū)域,且需考慮地下水位,花園底部至地下水位頂部需保持0.6m 的距離,防止下滲受限或污染地下水。臨近建筑旁時,應(yīng)至少保持3m 的安全距離,并設(shè)置防水層。 溢流口的設(shè)置可結(jié)合原有井室,以增加滲透空間和減少成本。
雨水花園的深度及坡度決定了開挖深度與蓄水空間等。一般要求在單次降雨后24h 內(nèi)應(yīng)排空,深度不宜過深,通常為0.6~1.8m,若大于1.8m,易造成積水和排空困難。 在坡度方面,雨水花園坡度宜為3∶1 或平坦的山坡,利于植被成活和土壤固著,且周邊匯入的徑流也易于均勻匯入花園種植床中,對床體不會造成土壤和植被沖刷影響。
雨水花園宜分散布置,且規(guī)模與服務(wù)面積相關(guān),一般占比為5%~10%。 若規(guī)模過小,強(qiáng)降雨時易發(fā)生排水安全問題;規(guī)模過大易造成投資浪費(fèi)。 據(jù)國外經(jīng)驗(yàn),單個雨水花園規(guī)模宜控制在6~7m2,若服務(wù)范圍大,可采用串聯(lián)形式?;▓@邊界線應(yīng)平滑,滿足審美需求。
土壤或介質(zhì)類型、孔隙大小對下滲率、水質(zhì)凈化效果影響顯著。土壤不換填應(yīng)避免在土壤或介質(zhì)滲透率低于0.15m/h 的場地內(nèi)設(shè)置雨水花園。 表1 列出了美國佐治亞地區(qū)《 雨洪管理手冊》中關(guān)于雨水花園介質(zhì)選擇的要求。
表1 佐治亞地區(qū)雨水花園介質(zhì)設(shè)計(jì)參數(shù)要求
佐治亞地區(qū)的表層覆蓋物、卵石層配置與國內(nèi)相似,差異在于堆肥和過濾床土壤混合物。 國內(nèi)非換填方式通常指原狀土壤可滿足下滲要求,僅適當(dāng)調(diào)整場地豎向。 換填多采用材質(zhì)不同的介質(zhì)由上至下構(gòu)建滲濾層( 例如,覆蓋層+種植土層+砂層+礫石層等),而購買成品或人工土壤混合物的應(yīng)用案例較少。
植物是雨水花園的重要組成部分, 通過營養(yǎng)吸收和微生物群落生長凈化雨水中的營養(yǎng)物質(zhì)和污染物, 利用蒸騰作用去除多余的水分,并利用發(fā)達(dá)的根系強(qiáng)化土壤的滲透途徑。 不同類型的樹木、灌木、蕨類、地被植物等可用于雨水花園,但需考慮地域差異及氣候變化,建議選用耐淹耐旱的本地植物。
建設(shè)雨水花園前, 應(yīng)先將底部的原土雜質(zhì)挖空或翻土至底部8~10cm 的深度,以換填改良土等。 施工中嚴(yán)格把控結(jié)構(gòu)層、蓄水區(qū)、溢流井及管線等豎向高程,避免重型車輛碾壓( 防止壓實(shí)度過高),且應(yīng)加強(qiáng)隱蔽驗(yàn)收管理。 植物種植應(yīng)考慮種植時節(jié)、密度,工期宜預(yù)留足夠生長和成活時間。
日常運(yùn)維對保障設(shè)施運(yùn)行效果非常必要, 應(yīng)編制有約束力的維護(hù)方案和協(xié)議。 表2 描述的是美國佐治亞州的雨水花園運(yùn)維要求,包含植物生長、日常清理、工況巡檢。
表2 與雨水花園維護(hù)相關(guān)的工作內(nèi)容
雨水花園作為海綿城市重要源頭控制技術(shù)措施之一,通過蒸發(fā)蒸騰和滲透過程來恢復(fù)場地的自然水文循環(huán), 以減少峰值徑流量、凈化徑流雨水水質(zhì)。 本文分析了雨水花園設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)維過程的重要影響因素。 在設(shè)計(jì)階段,選址和規(guī)模、結(jié)構(gòu)參數(shù)、介質(zhì)、植物搭配均影響雨水花園的使用性能,但海綿城市本身有別于傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì), 更需要強(qiáng)調(diào)的是設(shè)計(jì)人員自身對于海綿理念和項(xiàng)目的理解, 以避免設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性、海綿過度化等問題。 此外,本土化必要的研究和基礎(chǔ)研發(fā)成果豐富了設(shè)計(jì)人員的選擇。 在海綿城市建設(shè)初期,多數(shù)施工隊(duì)伍缺乏相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn),諸如技術(shù)水平、豎向控制、隱蔽驗(yàn)收是主要的影響因素。 當(dāng)即將進(jìn)入運(yùn)維期時,維護(hù)內(nèi)容、規(guī)則、支付標(biāo)準(zhǔn)的制定,則關(guān)系到企業(yè)成本投入和收益,在不影響維護(hù)效果的同時應(yīng)盡量在支出和收益間獲取平衡, 保證設(shè)施運(yùn)行的可持續(xù)性。