基于低影响开发理念的雨水花园设计及水环境效益研究

known 发布于 2025-07-17 阅读(255)

中图分类号:TU992 文献标识码:A 文章编号:1005-7897(2025)05-0082-03

0引言

现代城市开发建设问题频发,自然地表逐渐被城市建筑物、道路等设施替代,导致雨水下渗严重受阻,进而增加了地表径流量,长久以往,水文循环机制将受到不良影响,致使水生态平衡难以维持,滋生一系列水环境问题。基于低影响开发理念的雨水花园,通过植物截留、土壤过滤、微生物分解净化雨水等策略,减少径流与污染,补给地下水,有效解决城市水环境问题。

1基于低影响开发理念的雨水花园设计原则

低影响开发理念旨在聚焦源头控制与小型分散设施运用,维持场地开发前自然水文状态,借助一系列技术实现雨水多元利用,缓解城市水污染、雨水利用等难题。雨水花园设计依此理念,采用因地制宜、生态优先、功能性与园艺性相结合等治理原则,以实现雨水治理与景观效益。

1.1因地制宜

在设计雨水花园期间,需要基于建设区域的具体特征,确保雨洪资源利用与雨水花园进行有效融合,进而赋予花园地方文化及观赏价值。雨水花园设计需要对实际场地气候、土壤等进行调研,明确建设场地的优势及不足,针对敏感因素需要及时处理、积极利用。此外,设计还需基于经济发展水平,确保地域文化能够与低影响开发理念进行结合,以保证雨水花园鲜明的地域性特征。

1.2生态优先

在落实低影响开发理念过程中,雨水花园设计需要以生态优先原则为准,在人水和谐共生的设计思想引导下,需要积极运用生态技术,确保城市水循环系统及其共同体能够受到良好的保护,并对已经破坏的生态系统进行全面修复,逐渐恢复正常的生态系统平衡状态。在以生态优先为设计原则时,需要综合分析城市、自然之间的联系,确保雨水能够同城市空间建设、植物、光照等融为一体,以实现人与自然和谐共生的终极目标。

1.3安全性

安全是工程建设的基础性准则,在雨水花园设计过程中需要确保雨水花园与构造的安全性。针对结构较为复杂的雨水花园,需要设置应急、溢流设施,有效预防极端降水天气对雨水花园结构的危害。同时需要分析雨水汇集后可能对周边建筑及设施产生的不良影响,基于周边地形情况实施防水措施,以避免长时间浸泡对基础设施的腐蚀。此外,还需对工程与非工程措施进行整合,确保建设质量以及人民生命财产安全。

1.4兼顾功能性与园艺性

雨水花园设计需要注重园艺与雨洪管理价值的有机结合,如果仅为了发挥雨水公园的雨洪管理功能,而未进行良好的景观设计,则与绿地渗透设施的应用效果无明显区别;如果执着于雨水花园的观赏性而忽视生态功能需求,则会促使雨水花园与其他花园绿地作用无异,导致其难以实现科学的雨水管理。雨水花园作为人们共享的公共设施,能够营造舒适的城市环境,维持生态平衡,还能构建多功能的城市开放空间。因此在雨水花园设计期间,需要与景观美学元素进行有机融合,以建造更加满足人们审美体验,更具趣味性、吸引力的雨水花园。

2雨水花园设计方法与关键策略

2.1地形结构设计

在雨水花园设计中,地形设计的重要性不言而喻,其与雨洪管理功能、综合效益均存在密切关联。雨水花园地形设计主要包括建设花园场地的坡向、坡度与下凹深度等内容。作为雨水公园景观功能布局的重要基础,地形对排水方向具有重要影响。下凹深度会对雨水收集量及排出量产生一定影响,坡度会控制雨水径流汇集的区域。建设场地的地形与排水方向、径流汇集区有着层层递进的关联,同时雨水花园的收集、下渗利用也与其有着紧密联系。在设计雨水花园地形时,需要因地制宜,尽量避免对地形进行全面的改造,并对坡地、湿地进行适当的保护,注重关注自然水文特征的管理,以确保景观系统更具持续性,营造宜人、舒适的雨水花园。

2.2土壤设计

土壤是雨水花园功能的核心载体,不同区域因气候、地质、污染背景差异,对土壤条件的要求也截然不同。基于低影响开发理念的雨水花园土壤设计,需要对建设场地现状及功能进行分析,明确需要建设的雨水花园类型,以便优化土壤特性及结构,确保雨水花园建设效益的提升。在对场地现状进行分析过程中,需要关注现状的土壤成分及入渗率,以提升雨水花园收集、下渗、净化雨水的能力。对于土壤渗透性较差的区域,需要对土壤的结构与组成进行适当的改良,以达到土壤渗透性的建设要求,确保土壤发挥其实际效能。由于不同的土壤含水量会对其渗透性产生一定干扰,在设计雨水花园前,还需要对拟建设场地的土孔隙率、入渗率、成分、污染程度等信息进行调研,以便对结构化土壤设计方案进行调整,进而达成雨水花园功能发挥目标。

2.3植物选择与配置

植物设计与低影响开发长期维持存在紧密关联,其在雨水花园设计中具有关键作用,具体如下: 植物能够对污染物进行吸收与净化,并与土壤共同作用,对径流的污染离子及杂质进行有效吸附与清除。 植物茎根叶对雨水有一定阻滞作用,可以对雨水径流量及径流速率进行控制,还可以对雨水下渗起到促进作用。 植物能够对空气质量进行调节,削弱“五岛\"效应,有效预防土壤侵蚀,保证生态平衡。 植物的色彩能够增强审美感受,加深人们对植物与雨水的正确认知,起到环境教育作用[。

雨水花园植物设计需要采取以下7点措施: 优选本地植物。本地植物的环境适应性更强,且繁殖、生长速度较快,能够取得良好的景观效果。 优选多年生植物。通过选择多年生植物,能够避免影响景观的稳定状态,同时可以同一年或两年生植物进行结合,促使植物景观体验更佳。 注重净化效能。净化效能较强的植物根系相对发达,与雨水、土壤之间的接触面积较广,能够促进雨水的良好吸收与渗透率的提升。 注重经济性。选取种植、维护成本低的植物,还可以选取可作为经济原料的植物。 注重抗逆性。选择耐涝、耐旱能力强的植物,其更加适应自然环境变化。 注重安全性。在选择植物时需明确其对生态环境的影响,避免不同植物间出现恶性竞争及生长干扰,针对非本土植物需要做好隔离,避免侵扰本土植物,同时需要考虑植物安全,避免有毒有刺、阻碍交通等植物的设计。 注重观赏性。选取形色丰富、存在较高景观价值的芳香型植物,增强人们的审美体验。

2.4规模设计

雨水花园设计规模的确定需综合权衡汇水面积、降雨量、土壤渗透性等要素。其中,汇水面积起着关键作用,汇水面积越大,所匹配的雨水花园规模应越大。实际项目中,需借助计算雨水径流量来明确雨水花园面积,按经验取值,雨水花园面积占汇水面积的 5%. )10% 。但在实际设计时,应依据场地地形、土壤特性、降雨特征等多种因素综合调整。而在雨水花园设计深度方面,一般维持在 0.3~0.6m ,此深度既能保证雨水充分下渗与净化,又能避免因过深或过浅影响雨水花园整体功能的发挥。

3水环境及景观效益

3.1雨水收集

雨水花园能够对自然降雨进行收集,促使雨水向资源化的方向发展。在雨水花园设计中可以采用点状、带状与面状雨水花园对处理后的雨水进行储存,进而为城市供水提供重要的水源。经雨水花园处理后的雨水可应用于多个公共用水领域,如消防、绿地灌溉、厕所冲洗、路面清洁等,可有效减轻城市用水压力,缓解用水不足问题。

3.2水质净化

在城市空气污染的影响下,雨水中存在较多污染物,如硫化物及氮氧化物等,在降雨后还会与城市垃圾、汽车排放物等进行混合,进而形成雨水污染。雨水花园具有净化雨水的效力,能有效去除雨水中的污染物,主要通过过滤、沉淀等方式处理雨水径流,运用物理净化、植物吸收以及土壤吸附等多种手段实现对径流的高效净化。雨水花园中植物的根系与土壤微生物能吸附并分解雨水中的有机物、氮、磷等污染物,其对化学需氧量的去除率可达 50%~80% ,对总氮的去除率为 30%~60% ,对总磷的去除率在 20%~50% 。通过雨水花园建设,不仅能够强化城市生态系统的自我净化能力,还可以增强城市空间景观效果。

3.3径流调节

盲目的城市建设应用了较多不透水的铺装,对雨水下渗具有严重干扰,进而导致城市地表径流较多,在集中降雨时通常会使径流达到峰值,严重时会造成城市内涝。雨水花园能够对雨水进行收集与阻滞,对地表径流速度进行控制,促使雨水停留时间明显延长。雨水汇集在雨水花园时,能够通过土壤向地表下渗透,并补充地下水源,减少地面沉降,对水循环具有一定促进作用。即便雨水量在雨水花园容量之上,也能够缓冲雨水管网的径流,对径流进行适当的调节,确保瞬时水量明显减少,进一步促进雨水下渗。

3.4景观效益

雨水花园作为现实与精神世界的重要反映,设计过程中需要以艺术的美学原则为基础,确保其与人们的审美感受保持一致,以发挥雨水花园设计的景观价值。雨水花园具备经济性、生态性等多种应用价值,同时其与其他景观设计的艺术价值具有一定相似之处。雨水花园的景观价值即为城市的内在精神,通过设计结构布局、色彩光泽、装饰点缀等要素,可以为人们提供一个精神空间场所,促使人们的精神状态、幸福指数得到提升。雨水花园作为精心设计的多生物栖息环境,可促进生活环境得以改善,能够增强人们的游览体验,并在潜移默化中对人们的精神状态产生积极影响。此外,雨水花园可将自然降雨转化为水资源,能够减轻城市用水负担及市政管网的扩建压力,并对城市内涝灾害进行防护,减少人们及社会的经济损失。优秀的雨水花园设计可促进新的经济增长点形成,其对于城市环境的品质与形象均有良好改善作用,能够吸引更多游客及投资者,促使城市区位价值均得到提升[4]。

4雨水花园案例分析

4.1北京市奥林匹克森林公园雨水花园

该雨水花园位于北京市奥林匹克森林公园,服务面积约为 ,旨在缓解园区内涝、净化径流、打造生态景观。设计采用砂土+ 沸石 + 木屑复合填料的多层过滤系统,这种组合极大提升了对磷元素的吸附能力,能有效净化雨水水质。在植物配置上,充分考虑本地气候特性,芦苇、鸢尾等本地耐寒植物占比高达 80% 。这些植物不仅适应冬季低温环境,冬季留存的干茎还构成独特景观,丰富了四季景观层次。此外,安装水质传感器实时监测化学需氧量、总磷等关键指标,实现智能化管理,确保雨水净化效果始终处于可控状态。实施后,径流削减率为 45% ,总磷去除率为 65% ,悬浮固体去除率为 85% ,项目成为海绵城市示范点。

4.2新加坡碧山宏茂桥公园雨水花园

新加坡碧山宏茂桥公园雨水花园项目作为低影响开发理念的典范实践,通过创新的生态设计策略显著提升了区域水环境效益。该项目以“自然化河道 + 多功能绿地”为核心,将 1.1km 硬质护岸改造为分层式生态驳岸,通过坡比优化、块石群导流及乔-灌-草3层植被系统,使径流系数从0.85降至0.6,年径流控制率达75% 。在绿化设计方案中,注重本地植物的规模化应用,筛选出耐水乔木黄槿、菖蒲等多种本地物种,构建2.5km 生物廊道网络,实现鸟类物种数增加 240% 、鱼类恢复至9种的生态修复目标。同时,通过动态蓄水区与活动草坪的功能转换设计,将原本单一的防洪空间拓展为兼具雨水调蓄(2.8万 、科普教育及社区活动的复合型绿地。该项目创造性地将雨水花园技术与园林绿化美学深度融合,为热带地区城市雨洪管理提供了可复制的生态化解决方案。

5结语

本文探讨了基于低影响开发理念的雨水花园设计策略,并分析其水环境和景观效益。与传统雨水管理不同,雨水花园采用低影响开发理念进行自然化的设计,以植物截留、土壤过滤、微生物分解等生态手段,高效削减雨水径流、净化水质并补给地下水,通过巧妙融合生态与景观功能,在美化环境的同时,营造生物栖息地。基于低影响开发理念的雨水花园促进了人与自然和谐共生,推动了城市建设高品质绿色发展。

参考文献

[1]张仕烜,陈文强.低影响开发在武汉地区中学校园景观设计的应用研究:以武钢三中雨水花园优化设计为例[J]鞋类工艺与设计,2024,4(16):157-160.

[2]石天然.雨水花园在海绵城市中小尺度应用的设计要点:以江苏食品药品职业技术学院睿湖改造为例[J].大众标准化,2024(14) :158-160.

[3]孙文娟,张红梅.基于可持续发展的口袋公园雨水花园设计研究[J]江西建材,2024(5):130-132.

[4]王子婧,石平,李昕,等.雨水花园之技术与艺术耦合设计:以美国圣路易斯市citygarden为例[J].现代园艺,2023,46(3):99-101.

[5]王岚.综合效益视角下的合肥市雨水花园设计与应用研究[J].工程与建设,2022,36(6:1629-1632.

[6]罗杨菲,杨眉.洪涝适应性景观设计的原则与策略[J].林业与生态科学,2021,36(2):198-204.

作者简介:董菲(1995一),女,汉族,湖北武汉人,本科,助理工程师,主要从事景观设计工作。

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