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我國城市化帶來了城市居住區(qū)的大量建設,隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市居住區(qū)的建設標準也日益提高,但居住區(qū)在快速建設的進程中卻面臨著自然環(huán)境的制約。城市居住區(qū)高強度的場地開發(fā)模式以人的需要為導向,未考慮自然生態(tài)的平衡,造成土地資源浪費,環(huán)境生態(tài)惡化,住區(qū)內(nèi)澇嚴重,人居舒適度降低,因此可持續(xù)城市居住區(qū)建設成為必然?;诖?,以城市居住區(qū)與LID技術的結(jié)合為核心,融合“海綿城市”與國內(nèi)外最新的雨洪管理理念建設下沉式綠地,可以實現(xiàn)防治內(nèi)澇、水資源利用、景觀美化的多重效益。 1 下沉式綠地的概念及功能 下沉式綠地有狹義和廣義之分,狹義的下沉式綠地又稱為低勢綠地、下凹式綠地,其基本概念是:凡有條件的綠地,都將其地面高程降低到周邊地面以下,形成5-30cm乃至50-100cm的落差,以蓄積來自相鄰地面的徑流。廣義的下沉式綠地泛指具有一定調(diào)蓄容積,且可用于調(diào)蓄和凈化徑流雨水的綠地,包括生物滯留設施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調(diào)節(jié)塘等。本文的研究對象是狹義的下沉式綠地,主要原因是其作為一種形式最簡單的雨水蓄滲設施,應用范圍較廣,可以在居住區(qū)道路、廣場、停車場等場地設置。
下沉式綠地被賦予的主要功能有三:一是對于干旱缺水的城市,盡可能蓄積降水時的地表徑流以補充和節(jié)約綠地灌溉用水,從而有助于城市節(jié)水;二是通過減少地表徑流,有組織地匯集雨水,有利于城市地表污水的集中排放和處理,有利于減少城市污水對外界的影響;三是在城市發(fā)生暴雨引起洪澇時起到滯洪減災作用。 2 下沉式綠地的基本設計形式 簡易型下沉式綠地 這種模式適用于常年降雨量較小,不需要精心養(yǎng)護的普通綠化區(qū)域,綠地與周邊場地的高差在10cm以下,底下不設排水結(jié)構(gòu)層,出現(xiàn)較大降雨時綠地的排水以溢流為主,一般雨水通過補滲地下水的方式消化,不考慮雨水的回收利用??梢陨倭拷蛹{周邊雨水,以利于減少澆灌頻率。
典型設有排水系統(tǒng)的下沉式綠地 標準的下沉式綠地的典型結(jié)構(gòu)為綠地高程低于周圍硬化地面高程15-30cm左右,雨水溢流口設置在綠地中或綠地和硬化地面交界處,雨水口高程高于綠地高程且低于硬化地面高程,溢流雨水口的數(shù)量和布置,應按匯水面積所產(chǎn)生的流量確定,溢流雨水口間距宜為25-50m,雨水口周邊1m范圍內(nèi)宜種植耐旱耐澇的草皮。出現(xiàn)較大降雨時,雨水通過排水溝、沉砂池溢流至雨水管道,避免綠地中雨水出現(xiàn)外溢。這種方式適用于較大面積的綠地,常年降雨量大,暴雨頻率高的地區(qū)。在雨水控制區(qū)根據(jù)蓄水量承擔一定的外圍雨水。
兼顧雨水收集和再利用的下沉式綠地 對于那些全年降雨充沛且具有明顯的周期性特征、存在旱季的場地或者全年平均降雨量400-800mm的水資源匱乏區(qū),其海綿城市的設計目標均應該強調(diào)雨水的收集再利用,作為居住區(qū)中具有天然儲水、滲水功能的綠地也被納為雨水收集和處理設施的一部分,在綠地區(qū)域同時設計滲水管、集管、蓄水池、泵站和回灌設施,綠地及周邊雨水排入綠地,通過綠地的過濾和凈化,進入滲水管、集管、蓄水池,多余的雨水溢流進入市政雨水管道,收集后的雨水可以用于綠地的養(yǎng)護和周邊道路的噴灑等,可降低后期的維護管理費用。
3 下沉式綠地的優(yōu)化設計 豎向設計 下沉式綠地的實現(xiàn)需要與場地規(guī)劃設計結(jié)合,將道路、硬化鋪裝周圍的綠地設計為一系列的下沉綠地,消納硬化地表產(chǎn)生的雨水徑流。為確保雨水能夠進入下沉式綠地內(nèi),并保證行人和行車的安全,需合理設計下沉式綠地與周圍鋪裝以及雨水口的豎向銜接方式。
首先,確保硬化地表的坡度坡向朝向下沉式綠地,雨水徑流通過地表坡度匯集到綠地附近;其次,路緣石設計高度與周圍地表平齊,雨水徑流可以分散式進入下沉式綠地,若路緣石高度大于周圍地表,可在路緣石上設置20-60cm寬的缺口,徑流通過缺口集中匯入下沉式綠地,但在集中入水口需鋪設卵石等消能設施;最后,在下沉式綠地的雨水集中入口、坡度較大的植被緩沖帶以及雨落管與下沉式綠地連接處,由于徑流沖刷作用容易導致土壤的侵蝕。為了防止該情況的出現(xiàn),一般常用的穩(wěn)固方法包括:放置卵石堆、景觀導流槽、隔離紡織物料,以及在裸露的地方添加覆蓋物。研究表明雨水徑流污染物(如固體懸浮物、重金屬、氮磷等營養(yǎng)物質(zhì))存在初期沖刷的現(xiàn)象,對于居住區(qū)中污染較重的車行道、停車場等場地,可在下沉式綠地集中入水口前設置截污雨水口、截污樹池等設施來控制徑流污染。
景觀效果設計 從使用功能和景觀效果來看,目前下沉式綠地的設計形式較為單調(diào),削弱了下沉式綠地景觀美化和改善生態(tài)環(huán)境的作業(yè)。改變下沉式綠地的單一形式,可以通過采取與雕塑、水景、座椅、亭臺、堆石等結(jié)合的方式,還可以與人工濕地、雨水花園、雨水塘等結(jié)合設計,增強下沉式綠地的可達性、觀賞性與實用性。下沉式綠地種植植物優(yōu)先選擇具有一定耐澇性的鄉(xiāng)土植物,采用喬、灌、草相結(jié)合的多種群落結(jié)構(gòu),形成季相變化豐富的綠地景觀。常用的地被類植物為細葉芒、黃菖蒲、鳶尾、水蔥、千屈菜、萱草、馬藺、斑葉芒、木槿、檉柳、旱柳、白蠟、花葉蔓長春、花葉扶芳藤、大花六道木、毛核木等;喬木類為垂柳、旱柳、龍爪柳、榔榆、桑、柘、豆梨、杜梨、檉柳、紫穗槐、落羽杉、水松、棕櫚、梔子、麻櫟、楓楊、櫸樹、山胡椒、狹葉山胡椒、沙梨、楓香、懸鈴木、紫藤、楝樹、烏桕、重陽木、柿、葡萄、雪柳、白蠟、凌霄等。對于大型綠地項目,將綠地全部下沉的土方工程量較大,費用高,因此建議按照分區(qū)域、分路段設計下沉式綠地,利用地形曲直、起伏等微地形變化營造良好的景觀效果。
植物淹水時間設計 造成植物淹水時間較長的原因主要有以下兩點:一方面土壤入滲速率較低,導致植物淹水時間過長,主要原因有施工過程中對土壤的過度夯實,區(qū)域土質(zhì)特性差異會影響土壤的滲透速率;另一方面是綠地下沉深度以及雨水口高度設計不合理,蓄水高度較大延長植物淹水時間。
縮短植物淹水時間,一方面需要維持綠地開發(fā)前的土壤滲透條件,主要方法有: (1)將施工過程中場地上不可避免被夯實的作業(yè)空間設計為硬質(zhì)鋪裝,而預定的下沉式綠地區(qū)域盡量避免重型機械的碾壓; (2)對已壓實的土壤,需借助機械改善土壤夯實度,可以適量加入有機質(zhì)、膨脹頁巖、多空陶粒等碎材來改良土壤結(jié)構(gòu); (3)土壤滲透性較差的地區(qū)可以通過添加爐渣等措施增大土壤滲透能力,縮短下沉式綠地中植物的淹水時間。另一個方面是因地制宜的選擇綠地下沉深度。對于壤質(zhì)砂土、壤土、砂質(zhì)壤土等滲透性能較好的地區(qū),可將綠地下沉深度適當增加到15-30cm甚至更大,需確保植物淹水時間小于24h。但是隨著綠地下沉深度的增加,建設成本也會加大,一般下沉深度不宜大于50cm。對于壤質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土、黏土等滲透性較差的地區(qū),植物長期淹水導致根部缺氧,會危害植物的生長,因此綠地下沉深度不宜大于10cm,還可以適當縮小雨水溢流口高程與綠地高程的差值,使得下沉綠地集蓄的雨水能夠在24h內(nèi)完全下滲。
維護管理 下沉式綠地作為一種功能性、技術性的雨水處理設施,長期使用后,雨水中混雜的徑流污染物會沉積在結(jié)構(gòu)層,從而降低下沉式綠地的使用功效,因而需要定期維護管理來延長其使用期限,適宜的檢修次數(shù)為2次/年,分別為當年的雨季來臨前及雨季中期,綠地中植物在其生長季節(jié)需要修剪1次/月,來保證其景觀觀賞效果。下沉式綠地的重要檢修項為: (1)應及時補種修剪植物、清除雜草; (2)進水口不能有效收集匯水面徑流雨水時,應加大進水口規(guī)?;蜻M行局部下凹等; (3)進水口、溢流口因沖刷造成水土流失時,應設置碎石緩沖或采取其他防沖刷措施; (4)進水口、溢流口堵塞或淤積導致過水不暢時,應及時清理垃圾與沉積物; (5)調(diào)蓄空間因沉積物淤積導致調(diào)蓄能力不足時,應及時清理沉積物; (6)邊坡出現(xiàn)坍塌時,應進行加固; (7)由于坡度導致調(diào)蓄空間調(diào)蓄能力不足時,應增設擋水堰或抬高擋水堰、溢流口高程 (8)當調(diào)蓄空間雨水的排空時間超過 36 h 時,應及時置換樹皮覆蓋層或表層種植土; (9)出水水質(zhì)不符合設計要求時應換填填料。
下沉式綠地是一種分散式、小型化的綠色基礎設施(生態(tài)基礎設施),結(jié)合居住區(qū)綠地進行綜合設計,在不增價用地面積、少量建設成本的條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)綠地多功能性、就地消納雨水徑流、減少外排雨水量、雨水資源化利用、改善生態(tài)環(huán)境等多種目標。
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