浅谈雨水花园在海绵城市建设中的应用_开题报告

（一）研究背景和意义

1、研究背景

随着城市化进程的加快，土地利用方式发生巨大改变，湿地、耕地、林地被越来越多的建筑物和各种硬化道路所代替，从而使城区径流系数明显增大，汇流时间明显缩短，过慢的绿地增长速度不利于城市生态环境的发展。在相同的降水条件下，城区洪峰就会提前出现和洪峰流量增大，城市水文情势的急剧变化，使城市饱受暴雨侵袭，更会引起城市内涝、面源污染等问题。而传统的排水机制需要巨额的资金投入和更大的地下空间，亟需构建一种具备雨水海绵技术、拥有水的净化系统和良好的土壤净化技术的新型生态景观城市。

海绵城市恰好符合这一生态景观城市建设要求的，作为城市发展的新理念和新模式，利用建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，从而有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化。2015年，国务院办公厅印发的《关于推进海绵城市建设的指导意见》明确，通过海绵城市建设，恢复自然海绵体，将70%的降雨就地消纳和利用。雨水花园、下凹式绿地、人工湿地等工程建设，有利于增强公园和绿地系统的城市海绵体功能，消纳自身雨水，并为蓄滞周边区域雨水提供空间。

2、研究意义

修建雨水花园，可将雨水与建筑、场地的发展作为一个整体综合考虑，采用自然的方法减少城市化对河流和溪涧的不良影响，对下水道的雨水实行截流，直接排入自然系统中。

雨水花园作为城市雨洪处理的终端，不仅还原保护城市中原有的微型自然生态景观，而且一定程度上实现了技术与艺术的完美结合。一方面能够蓄存、滞留雨水，调节城市水资源循环，另一方面能够为城市提供适宜的景观视觉，增加城市绿量，改善城市生态环境。雨水花园的建设与发展，从深层次上诠释了建设“海绵城市”“绿色城市”“低碳城市”的理念的响应，对于我国新型城镇化建设和生态环境的可持续发展，具有战略性意义。随着相关技术的发展和城市建设中越来越多的应用，对雨水花园的应用研究也越来越深入。

（二）国内外研究进展

1、国内雨水花园研究现状

国内关于城市雨水利用管理方面的研究开始比较晚，而雨水花园一词最早出现于2005年《园林》学翰所刊登的一组国外雨水花园照片[2]。曾忠忠（2007）对美国波特兰雨水花园叠水、石材、植物三大体系进行了详尽的评价，同时提出雨水花园是创建城市生态的一种有效途径[3]。此后，国内学者逐步对雨水花园相关领域进行较为系统的深入研究，其研究内容主要集中在雨水花园的起源与发展、国外优秀雨水花园案例介绍、雨水花园的营造技术研究、雨水花园场地试验及模型构建等方面。

李丹丹（2011）、阚丽艳（2012）、刘星（2012）、余韵（2012）、王春晓（2012）、孙奎利（2014）等学者陆续对波特兰雨水花园、塔博尔山中学雨水花园、美国西南第12大道绿街工程、德国汉诺威Kronsberg雨水花园、爱丁堡雨水花园等国内外著名案例有介绍[4]-[9]。

对雨水花园的营造技术的研究主要包括雨水花园构造及养护研究、设计方法研究和植物选择与配置三个方面。在设计方法方面，向璐璐（2008）就国外雨水花园常用的三种设计方法进行对比分析，提出基于水量平衡分析的设计方法，供国内雨水花园设计参考[10]；李哲（2015）、陈明宇（2015）则通过对雨水利用的研究，探索城市绿地中雨水花园的设计方法[11]-[12]。罗红梅（2008）就雨水花园的功能、分类、设计计算、植物选择原则及维护管理措施等方面做了详细介绍[13]。此后，王淑芬（2009）、侯科龙（2011）、邓洁（2011）、赵晶（2012）、王建军（2013）等在雨水花园构造及养护研究方面均有探讨[14]-[18]。在植物选择方面，刘佳妮（2010）总结可供雨水花园应用的湿生、水生植物、耐水湿乔木及草坪草和观赏草，并提出不同的类型植物配置的方法[19]，此后王佳（2012）、王向阳（2014）、闫志荣（2015）、白净（2015）等学者亦有相关研究[21]-[24]。

对雨水花园的场地试验主要包括雨水花园控制和去除各类污染能力的研究、雨水花园水文渗透及可控径流量研究等方面；模型构建主要包括模拟柱、暴雨雨水管理模型等内容。在雨水花园控制和去除各类污染能力的研究方面，李俊奇（2010）对北京某办公大楼旁的雨水花园系统进行了6场降雨的连续监测，以监测雨水花园对污染物的去除效果[25]。在雨水花园水文渗透及可控径流量研究方面，唐双成（2012）根据在西安市雨水花园蓄渗屋面雨水径流的现场试验，研究了不同条件下，雨水花园拦蓄雨水径流的能力以及溢流时间和溢流量[26]。在模型构建方面，邓文珊（2013）通过模拟土柱实验考察国内外雨水花园研究综述了雨水花园对路面径流污染的控制效果[27]；芦琳（2013）基于eBalance软件，运用生命周期评价（LCA）方法，对雨水花园与渗透铺装+渗透管/井系统等LID措施进行了建设施工、运行维护直至报废拆除全过程的生命周期评价[28]；王建军（2014）采用雨水花园模拟柱，考察了雨水花园对城市路面径流中大肠菌群的去除效果[29]；李家科（2014）构建暴雨雨水管理模型（SWMM），模拟了不同重现期下研究区域有无雨水花园调控时的水量及水质状况[30]。

近年来，雨水花园在我国南京、武汉、重庆等地陆续有建造与应用。杨锐（2011）以南京卡子门高架地段为例，阐述绿色基础设施的雨水花园技术在城市化进程中的实践性应用[31]；阎波（2012）以重庆中冶•北麓原住区水景设计为例，详述了在当代重庆住区水景设计中利用地域自然生态要素进行雨水花园和生态水池的各项设计策略[32]。

2、国外雨水花园研究现状

国外对雨水花园的研究主要侧重于水文模拟研究、土壤渗透力研究、污染物滞留能力研究、不同植物应用对水文的影响、雨水花园的建造及应用研究等方面。

Alejandro R.Dussaillant（2002）基于Rlichard方程建立了一个可用于设计和评估雨水花园的数值模型，并用简单的green-ampt入渗模型进行验证，连续模拟了雨水花园的雨水补给、径流和干、湿条件下的蒸发蒸腾效果，结果表明，雨水花园的可行性很大程度依赖于地下土壤的液压电导率[33]。

Pradnya Bhimrao More（2007）用桶柱为容器对雨水花园的土壤进行渗透研究，结果表明砂和泥炭土混合物能有更高效的污染物去除能力[34]；Jason F.Nall（2011）通过设置住宅的流动监控设备来控制雨水花园的水平衡，结果表明目前雨水花园设计指导的渗透率可能太保守，将此研究结果用以指导雨水花园的设计和建造有望提高它作为分水岭管理计划的覆盖面积[35]。

Michael Eric Dietz（2005）测量、分析了复合水中的TP、TKN、NH3-N、NO3-N等有机物及Cu、Pb、Zn等重金属物质，并测出雨水花园对各项污染物的保留能力，同时基于the green-ampt方程，用Stella系统动力学软件建造模型，对硝酸氮等物质的渗透减少进行预测，结果表明NH3-N、NO3-N、TN有效减少，TP的集中量显著增加，有机氮、Cu、Pb、Zn、TKN保留不足，氧化还原物质减少，故建造雨水花园时只需在完全必要的时候使用暗渠[36]。

MarieRose Johnston（2011）研究了植物在雨水花园水文方面的影响，通过在12个闭合系统的雨水花园设置了四种不同的植物类型（裸露土地、草坪草、景观灌木、耐湿牧草）处理方式，结果表明不同的植物处理方式会带来显著的水文动态差异，解释为在土壤结构改变（通过渗透、饱和导水率和土壤水滞留）和雨水注入量的差别；观测到不同类型植物使水文动态有显著不同，量化了不同植物类型在干燥天气时的蒸发蒸腾量，并通过分组草种，根据树冠形态差异及花期物候的观察，证明分组可能预测植物性状的差异，尤其是非豆科的多年生牧草。文章通过植物在雨水花园土壤结构和前期土壤水分方面带来的改变的量化依据让读者对植物在城市雨水花园中扮演的角色有了更深的理解[37]。

Nigel Dunnett等学者（2007）结合其他学者的权威研究和来自世界各地的优秀案例，对雨水花园的建设管理进行了综合指导[38]；Terry Wallace（2008）阐述了雨水花园的建造过程和养护措施，并列举了不同风格下雨水花园的适用植物 [39]；Cleo Woelfle-Erskine等学者（2012）从整地、播种、故障排除和植物选择等方面，细致阐述了建造雨水花园的过程[40]。

（三）研究存在的问题分析

在对待如何建设海绵城市这个目标时，我国现阶段的策略在大的层面主要是对雨洪的控制进行管理，在小的方面就是对雨水的利用和疏导进行考虑，而这两部分也主要是在技术方向对海绵城市进行探究，缺少整个系统总体上的把控，导致一些问题的出现，因此在进行海绵城市的规划和建设时，我们需要关注如雨水在景观效果上的应用、雨水净化和循环再利用，园林、道路交通、排水、建筑等各专业间的协作配合，实施建设过程中施工不到位等可能存在的问题，使雨水花园在承担海绵城市“海绵体”职能的同时，最大限度地发挥其真正设计效果。

目前，我国的雨水花园景观大多停留在理论阶段，缺乏一定的实际建设项目来支撑和完善雨水花园体系。而已建成的项目基本集中于一些大型事件景观中，如北京奥林匹克公园、上海世博园等，其所处位置特殊，内部系统与外部城市环境相对隔离，干扰因子较少；虽然它们成功地收集雨水，有效地利用雨洪，但没有充分展现出雨水花园的生态效益。而一些小尺度的、相对复杂的环境，如街道、居住区、社区公园等，其建设更迫切需要雨水花园体系的引入，由点及面，再扩散到整个城市网络，发挥更大的生态价值。

（四）解决问题的方法路径

1、注重雨水花园与多种功能的复合

随着社会经济的发展以及科学技术的进步，人们对雨水花园的关注也越来越密切，因此，雨水花园未来将更趋向综合功能的转化，并进一步应用于城市规划与城市建设当中。一方面对于生态效益的增加、经济利益的提升、社会效益的发展以及艺术效果的传播方面，雨水花园都将发挥出其应有的作用；另一方面通过对太阳能、风能等资源的利用来更加有效的利用雨水，强化生态系统。雨水花园未来将会发展成为集多种功能于一体的综合型花园，既能够通过它来增加城市的水资源利用率，又能在一定程度上实现缓解城市热岛效应、改善城市微气候等的生态效益。

2、倡导雨水花园与设计形式的契合

雨水花园的设计形式，将会随着设计工艺的发展、建造材料的丰富以及人们审美观念的转变而更加与建筑物、构筑物以及大地环境相契合。无论是与建筑屋顶结合设置的屋顶雨水花园，还是巧妙布置于广场上的象棋雨水花园，亦或是雨水花园与道路结合而成的绿色街道，都是雨水花园与其它事物在设计形式上的一种契合。因此，应倡导雨水花园与设计形式之间的契合，使二者达到相互影响，相互改善。如此一方面可以丰富雨水花园与现实社会的结合形式，另一方面美化了城市环境，增进了人们对于一个城市的辨识感。

3、强调雨水花园与工程管线的结合

雨水花园最大的功能效益在于对雨水的利用，使其能够很好的调蓄雨洪，这使得它成为绿色雨水基础设施的重要组成部分。然而，对于我国南方一些地区，降雨量大于同一时间雨水花园所能够吸纳的雨水，因此便需要实现雨水花园与工程管线的进一步结合。这样一来，初期的降雨能够迅速的被雨水花园收集利用，随着降雨量的增加或降雨时间的增长，后期的雨水可以通过雨水花园溢流到雨水管线中，随即排入江河湖海，既达到了削减洪峰的效果，又能够在一定程度上降低敷设工程管线所带来的成本压力。未来对于雨水工程管线的规划，势必要考虑到雨水花园前期对于雨水的消解蓄存功能，从而更加科学地、合理地设计工程管线，进行城市建设。

4、关切雨水花园与生态环境的融合

生态环境对于人类的生活发展至关重要，由于对资源不合理的开发利用，导致了当前生态环境的恶化。雨水花园作为城市中的微型生态系统，是由动物、植物以及微生物组成的生物群落和无机的自然环境构成的，这种特定空间中的环境构成与生物组成相互作用，共同组建成了一个独立的微型生态系统。在城市建设过程中，对于雨水花园的建设，应以与生态环境的融合为前提，对于土壤的构造成分、植物的种类配置、场地的选取位置以及后期的管理维护等，都需切合实际的与当地的环境类型、气候类别相契合。在此基础上，雨水花园规划还需考虑到对当地动植物以及微生物的影响，注重其结合性、适应性与生存性。只有这样，才能使雨水花园真正的与生态环境相融合，才能更好地建设我们的居住家园。

二、^范文提纲

1雨水花园概述

1.1雨水花园概念与类型

1.2雨水花园产生与发展

1.3雨水花园功能与价值

2雨水花园设计构建

2.1雨水花园设计原则

2.2雨水花园场地设置

2.3雨水花园建造要求

2.4雨水花园管理维护

3雨水花园应用研究

3.1屋顶空间应用研究

3.2绿地空间应用研究

3.3场地空间应用研究

3.4道路空间应用研究

4雨水花园实践案例分析

4.1 ASLA获奖作品案例研究

4.2雨水花园实践设计要点

5总结与展望

5.1研究结论

5.2发展趋势及展望

三、参考文献

[1]白洁.北京地区雨水花园设计研究[D].北京:北京建筑大学,2014. 

[2]学翰.屋顶花园·雨水花园·象棋花园[J].2005, (01):26-27.

[3]曾忠忠.解析波特兰雨水花园[J].华中建筑,2007,25(4):34-35.

[4]李丹丹.绿色街道的雨水花园设计——以南京苏宁慧谷景观设计为例.见中国风景园林学会2011年会^范文集（上册）.中国江苏南京:中国风景园林学会,2011:

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[5]阚丽艳.上海辰山植物园雨水花园营建技术浅析[J].江西农业学报,2012,24(12):

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[6]刘星.雨水花园设计营造2011年第八届中国（重庆）国际园林博览会上海园[J].上海建设科技, 2012,(1):31-33.

[7]余韵.雨水花园——以雨洪为主角的生态园林初探[J].现代园艺,2012,(24):77.

[8]王春晓.雨水花园——雨洪生态化管理的理论与实践.2012国际风景园林师联合会（IFLA）亚太区会议暨中国风景园林学会2012年会^范文集（下册）.中国上海: IFLA亚太区、中国风景园林学会、上海市绿化和市容管理局,2012,:478-482.

[9]孙奎利.国外雨水花园建设实践及经验启示[J].山西建筑,2014,40(19):216-218.

[10]向璐璐.雨水花园设计方法探析[J].积水排水,2008,34(6):47-51.

[11]李哲城.城市公共绿地中的雨水花园设计方法探析[J].城市建筑,2015(30):248.

[12]陈明宇.城市绿地中的雨水花园设计方法探析[J].建筑工程技术与设计, 2015

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[32]阎波.雨水花园与生态水池设计策略下城市住区水景的思考[J].中国园林2012,(3):121-124.

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[39]Terry Wallace.The Rain Garden Planner: Seven Steps to Conserving and Making Water in the Garden.[M].Schiffer Publishing Ltd,2008.

[40]Cleo Woelfle-Erskine.Creating Rain Gardens: Capturing the Rain for Your Own Water-efficient Garden[M]. Timber Press,2012.