隐形蓄水系统

隐形蓄水系统是一种生态可持续的雨洪管理和雨水利用设施、其特点是将雨水收集、渗透、利用和排放组成完整的系统，将节水、蓄水措施不露痕迹地贯穿于城市绿地当中。通过对大学校园红轴景观工程的具体分析，详细介绍了隐形蓄水系统的结构、内容、实施措施与方法，探讨了城市绿地对雨水利用的途径。
随着城市化进程的加快，绿地在净化城市空气、改善城市生态环境方面的功能已成为全社会的共识。然而，大量的园林水景以及大面积的绿地养护用水造成了水资源的耗费，这一现象虽在理论界有所重视，但无论是管理部门、科研部门还是公众，扔普遍对此认识不足，在城市规划和建设过程中缺乏统筹考虑，在绿地建设中通过工程措施来解决这一问题的案例也少之又少。本文通过对湖南农业大学校园红轴景观中水景观设计及雨水利用的一些具体措施进行总结，目的是提出城市绿地建设与隐形蓄水系统相结合的模式，为利用绿地蓄积雨水，减少自来水用量，节约水资源，减少暴雨对城市排水管网压力的工程实践提供指导。

一、城市绿地隐形蓄水系统的构成及特点
城市绿地隐形蓄水系统是针对目前城市建设中普遍重排水、轻蓄水而造成天然雨水大量流失、自来水大量消耗、资源和能源大量浪费的现状而提出的一种新型蓄水模式。它主要是利用废砖、水泥块和砂卵石等硬质材料砌筑或堆积于地下，建成渗蓄坑和渗水盲沟，这些渗蓄和渗水盲沟相互连通，并与城市地下排水和地表蓄水系统相连，从而构成整个城市的蓄排水系统，以最大限度蓄积城区范围内天然雨水，加大土壤的持水率和地下水含量，达到节约和利用水资源、改善植物的生长条件、减轻雨水收集和输送系统的压力、保障城市水生态安全的目的。

城市绿地隐形蓄水系统将雨水收集利用与园林绿地中的地形改造、水景工程、地下蓄水、植物造景相结合，其特点是地表不建造明显的工程实施，而将节水、蓄水措施不露痕迹地贯穿于园林绿地建设之中，并与城市地表和地下排水系统相连，构成完整的城市蓄、排水系统。其规模大小因地制宜，设施简单，造价低，可应用于城区、生活小区、公园、道路等各种城市绿地中。
二、隐形蓄水系统模式的探讨及运用
2.1项目概况
大学校园红轴是一条位于第二教学区内、横贯校园东西的带状绿地。该绿地全长780m，宽50m，占地面积3.9万m²，绿地南北两侧为新建或待建的11栋教学大楼，连通教学楼之间的道路将此带状绿地分割成大小基本相等的6块小型绿地（图1）。绿地地形现状为；第十教学楼南面绿地低于其相邻绿地2.2m，呈明显下沉状态，第九教学楼南面绿地高于周围绿地6.78m，为一处小型山头，其余地段则地势平坦，无明显高差变化。

2.2设计构想
该绿地设计的基本原则是：遵循大学校园景观的整体性，营造自然与人文气息相结合的高效教学科研环境。因此，除了统一考虑空间组织和环境设计、营建多样的学习交流空间外，设计中尤其重视地形的创造，以建立多样的立地生态环境和隐形蓄水系统，在充分利用雨水资源、建设节约型校园方面做出了大胆的理论探索与实践。
 
2.3隐形蓄水系统的建立
本项目中的隐形蓄水系统由汇水洼地、纳水口、渗水盲沟、地下渗蓄坑、出水口和蓄水池塘6部分组成（2/3）。

 
2.3.1汇水洼地
从某种意义上来说，汇水洼地类似于当前国际上通用的雨水花园，它们的共同之处在于：都是绿地中明显低于周围场地的洼地，接纳地形或道路产生的排水，或通过管道与周围建筑屋面排水管、道路或广场的下水井口相连，使建筑、广场或道路的雨水汇集于洼地之中。但与雨水花园有所区别的是：汇水洼地是隐形蓄水系统的一个组成部分，它除了具有蓄积、渗透雨水的作用之外，还主要担负起传富余雨水的职责：一方面，汇水洼地中的雨水可以通过纳水口及渗水盲沟向地下渗蓄坑传送，另一方面，汇水洼地与蓄水池塘相连通，当汇水洼地中雨水超过它的容量时，又能有效地向蓄水池塘中排放。

2.3.2纳水口
纳水口设在汇水洼地的低处，汇水洼地中收集的雨水由此进入地下蓄水系统。纳水口由通往地下的管道、滤网和透水材料构成。通往地下的管道可为水泥管、透水管或由红砖砌成，滤网采用不锈钢网，以防止大的固体物进入而阻塞地下管道，纳水口处的透水材料采用卵石，成滩地的形态铺于滤网的上面，形成渗水层，起到扩大渗水面积的作用。
2.3.3渗水盲沟
渗水盲沟是连接纳水口、地下渗蓄坑的径流通道，一方面雨水通过埋设地下的渗水盲沟向四周土壤层渗透，另一方面盲沟也可接纳土壤重力水，然后经盲沟进入地下渗蓄坑。渗水盲沟由透水管和渗水材料组成，渗水材料包裹透水管，厚度为15~20cm，渗水材料可采用卵石或碎砖、碎瓦等建筑垃圾。

  2.3.4地下渗蓄坑
地下渗蓄坑一般设于种植土层以下，主要用于蓄积过量的雨水，以保持土壤的持水率。地下渗蓄坑中填充渗水材料，渗水材料可采用建筑垃圾，填埋时尽可能保留大的孔隙度，以扩大坑内即时蓄水量。地下渗蓄坑的数量和大小依绿地和周围汇水面积的大小而定。

  2.3.5出水口
在短期内暴雨过大、雨水过量的情况下，雨水进入隐形蓄水系统后，富余的雨水则通过出水口进入绿地附近的蓄水池塘或城市排水系统。出水口设于汇水洼地或蓄水池塘的较高位置，以保证雨量小时汇集的雨水不会流走。
2.3.6蓄水池塘
蓄水池是用人工材料修建，具有防渗作用的地表蓄水设施。在本系统中，它表现为一种雨水存贮与水景营造相结合的方式，其场地的选择本着因地制宜的原则，设在绿地相对较低的位置，以收集周围建筑、道路、高低及回收洼地中富余的雨水。这种处理方式一方面可以丰富景观，为水生植物提供适宜的立地环境条件，另一方面则经济合理地存贮雨水，解决降雨和雨水利用在时间上错位的矛盾，并缓解城市排水系统的压力。

  2.4隐形蓄水系统的实施措施
2.4.1竖向设计
本绿地竖向设计的原则是：营建多种立地生态环境，最大限度地减少雨水的对外排放。具体措施如下：
（1）地形高低起伏，促进雨水汇集。
在地形的整体竖向设计上，充分利用了现状场地中地势的高低；低处形成池塘，高处修车坡地，平地作微地形处理。其作用是：提供丰富多变的地形骨架，为形成景观多样性和生物多样性创造多种立地生态环境，有效地组织雨水的汇流，为绿地的自然排水和雨水汇集提供有利的地形条件。
（2）带状汇水洼地和蓄水池构成地表蓄水系统。
在景观格局上，该汇水洼地表现形式为一条伴随带状绿地婉婷而行的带状洼地。从汇水的需要上，该汇水洼地设置于绿地的低洼处或校园道路边缘，洼地底面标高低于道路标高0.4~0.7m，因而绿地和周边道路中绝大部分雨水径流能汇集于汇水洼地之中，减少了外溢量。同时，汇水洼地与绿地中部和尾部的2处蓄水池塘相连，洼地底面标高高于现实池塘水面标高0.8~2.0m，以保证暴雨时期汇水洼地中富余的雨水能够畅通地流至蓄水池塘中。
（3）梯级洼地扩大蓄水容量。
带状汇水洼地中不能保持同一标高的地段，为使洼地能更大程度地蓄水，并保证洼地中水生植物的生长需要，根据梯田的蓄水保水原理，将每块绿地中带状汇水洼地又分为3~5小段，每段通过片石处理进行拦截，以保证雨水在不同标高段能得到最大时间的蓄积。
（4）梯田保水控制地表径流。
在红轴绿地中，第九教学楼南面为一高于周围场地6.78m的山头。为减小雨水对坡面造成的冲刷，并防止坡面对雨水造成的流失，本设计中利用了农业梯田蓄水保水的原理，将山坡处理成梯田形状，通过层层梯田截流和蓄积雨水。坡底同样装置带状汇水洼地，接纳暴雨时梯田不能及时渗透的雨水，有效地将坡面雨水的流失降低到最小。
2.4.2水体处理
绿地中的汇水洼地和蓄水池是渗透和蓄存雨水的重要设施。采取的主要措施是：
（1）汇水洼地：为保持汇水洼地的渗水功能，洼地底面不进行硬化，而采用素土夯实处理，雨水流至洼地中能渗入土壤，并部分回灌地下水而提高地下水水位。为避免少雨或干旱季节洼地地面干涸对景观造成的不利影响，洼地中栽植葡茎通草水烛{Typha angustifolia)、花叶芦竹(Arundo donax'versicolor。)、野慈姑(Sagittaria trifoI／a var。sinensis)、灯心草(Juncus effusus)、 旱伞攀《Cyperus alternifolius)、零葱《Scirpus validus)、手莲菜{Lythrum salicaria)、美入蕉(Canna indica)筹水陆两栖植物，或将卵石铺于洼地中，或将大石块置于洼地边，形成雨季和旱拳均有景可赏的托地景观。 （2）蓄水池塘：为保证水体冲盈的亲水效果，池底采用膨润土作防渗处理，驳岸以舒缓草坡形式深入水中，蓄水池池塘常水位标高比溢流口低200mm，使降雨蓄存量增加，为雨季蓄水打下基础。
为保持蓄水池塘水体的清洁，防止水质恶化，本项目中采取了以下2项措施：在防渗处理后的池底表面覆盖200~400mm土壤，为水生植物提供生长基质，也为水中动物和微生物提供良好的栖息地，池塘上游建造多级跌水，并通过机械作用促进水的循环与运动。
（3）隐形蓄水系统：在汇水洼地与蓄水池塘组成的带状水系中，始终贯穿着一个隐形蓄水系统。在这个系统中，汇水洼地收集园道路、广场、周围教学楼及绿地的排水，在汇水洼地底部，设置数个纳水口，将汇水洼地中收集的雨水通过渗水盲沟输送到地下蓄水坑，汇水洼地接近顶端处设出水口，这些出水口穿越校园道路与其他汇水洼地或蓄水池塘相连，将暴雨时期汇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经出水口输送到城市排水系统（图5）。这个隐形蓄水系统将雨水收集、渗透、利用和排放贯穿于绿地建设之中，并连接了校园的地表和地下排水系统。

2.4.3广场及道路设计
本项目中绿地标高低于校园道路标高，道牙采用平道牙，使雨水能顺利排放到绿地中。绿地中道路及活动场地铺装材料主要采用陶瓷烧结透水砖、混凝土砖和青砖等，以级配砂石作为基层，实现了面层和结构层的透水设计。

三、结语
园林绿地是非硬化地面，是雨水下渗的主要途径，城市中屋顶及硬质铺装截留的雨水可以导入绿地。通过隐形蓄水系统加大绿地土壤的蓄水量，是充分利用雨水、降低城市雨洪压力、降低绿地维护耗水量的一种简单、经济的方式。在实际运用中，应注意如下几点： （1）调整绿地的竖向设计，尽量利用地面排除雨水，使雨水顺利进入绿地隐形蓄水系统中 （2）建设部分漏水型园林水体，但应综合考虑其雨季及旱季的景观效果，尤其是植物种类的选择 （3）绿地中的隐形蓄水系统应尽量与周围建筑物以及道路、广场的排水系统一起综合考虑，以最大限度的接纳和利用雨水。 （4）绿地中应使用透水铺装材料和透水结构建造绿地内的道路、广场等 （5）雨水虽然可以作为资源利用，但是过多的雨水却会形成危害。因此，在雨水利用的同时还要防止雨水泛滥。绿地中丰富的地形和较大的高差虽为雨水利用创造了条件，非常时期亦具有一定风险。因此，绿地蓄水系统的蓄水量应与暴雨时的降水量相匹配，并重点考虑暴雨时期蓄水系统的雨水排放问题。