探讨低影响开发理念在美丽乡村建设中的应用——以雨水花园改善水环境为例

林继卿

（福建农林大学 金山学院，福建 福州 350002）

探讨低影响开发理念在美丽乡村建设中的应用
——以雨水花园改善水环境为例

林继卿

（福建农林大学 金山学院，福建 福州 350002）

建设美丽乡村是推进农村生态文明建设的重要目标和方向。水环境是美丽乡村建设中的重要景观元素。揭示了当前美丽乡村建设中存在的现状和问题，表述了改善乡村水环境的意义，探讨了低影响开发理念中的雨水花园在美丽乡村水环境建设的应用，从空间尺度上将雨水花园分为点状雨水花园、线状雨水花园和面状雨水花园三类，为美丽乡村水环境的改善做积极探索。

低影响开发；雨水花园；美丽乡村；水环境

低影响开发是一种创新的雨洪管理方法，其工作原理是在保护自然水文环境的前提下，模拟雨水的自然水文过程，获得合理开发土地的过程。低影响开发于1990年在美国提出并实施，经过多年探索，已取得良好的生态效益。[1]低影响开发措施有生态植草沟、下凹式绿地、雨水花园、绿色屋顶、地下蓄渗、透水路面等。本文以雨水花园为例进行探讨研究。

雨水花园是经过数年自然形成的或人工设计而成的浅凹绿地，被用于汇聚并消纳小面积的雨水，是一种以控制雨洪和降低径流污染为目的的专类工程设施。在国外有许多优秀案例，美国20世纪90年代雨水花园发展显著，其中最出名的是常年处于多雨季节波特兰市的雨水花园；技术成熟的是德国雨水花园，汉诺威康斯伯格城区是优秀范例之一；雨水缺乏的澳大利亚最具有代表性是无花果小区。在我国雨水花园具有代表性的案例有奥林匹克森林公园中心区、北京海淀区双紫园小区、清华大学的胜因院等。

2013年中共中央“一号文件”提出建设美丽乡村，治理农村地区的水污染的现状，搞好不断恶化的水环境，发展乡村旅游和休闲农业，实现乡村的“百姓富”和“生态美”的有机结合。2016年安吉发布了全国首个美丽乡村水环境地方标准，旨在统筹解决美丽乡村建设中存在的水环境弱化、水灾害威胁和水生态退化等问题，规定了一系列指标，为打造山青、水秀、岸绿、景美的美丽乡村提供依据。[2]水环境治理和景观建设是建设美丽乡村的一个重要内容，雨水花园不仅具有美化环境的功能，还能对水进行蓄渗和净化。本文在美丽乡村水体景观生态设计的过程中引入雨水花园建设技术。

一、美丽乡村建设中水环境现状问题

水是人类赖以生存和发展的重要物质来源，是塑造乡土风情，形成乡村景观的重要因素，正如常言道“一方水土养育一方人”。人们依山傍水，泽水而居，但随着乡村经济的快速发展，资源的过度开发，改变了乡村原有的水网结构。据相关调查发现，在多数村落和小城镇附近的自然河道径流量减少，有的地区河道流通量仅0.005m3/d，沟渠灌排系统功能退化，水体的面积和水体深度大幅减小，破坏了水体系统自我净化的能力。[3]乡村的工农业生产和生活对水环境也产生了污染。目前，乡村水环境主要存在以下几个方面的影响：

（一）农业生产

根据《中国农村统计年鉴2013》，从1990-2012年农民使用农药、化肥、柴油等呈现逐年递增的趋势。据相关数据分析，我国使用的农药和化肥的总量只有30%被植物吸收，随着农机产品的普及运用，柴油用量的增加，导致土地中掺杂着大量的尾气。土壤中过量的农药、化肥、有害物质随着雨水的冲刷，流入乡村的其他水体，破坏水环境。此外，人们看到养殖业带来的经济效益，却忽视其环境效益，90%的养殖场没有处污系统。

（二）工业生产

乡镇企业的快速发展有助于增加农民收入，提高农民的生活水平，促进农村经济的发展。然而在2010年2月发布的《第一次全国污染源普查公报》中显示，我国重点河域主要污染成分是氨氮，石油其次，化学需氧量第三，挥发酚第四，重金属第五。当找其源头发现是由乡镇企业污染物的不合理排放而导致。我国农田面积约7.0×106hm2被乡镇工业“三废”污染，造成年粮食量减产1.0×1010kg。[4]

（三）生活垃圾

据卫生部调查显示，我国农村每人日产生活垃圾0.86 kg，每年固体生活垃圾排放量高达2.34亿吨。农村缺少垃圾回收设施，生活垃圾的主要堆放在河道附近。这不仅污染水源，而且在很大程度上破坏河道的生态环境。

（四）尾气量的增加

尾气量增加的来源：一是村民生活水平的提高、交通工具的普及，家家都有摩托车、小轿车；二是四通八达的道路网络，有的国道、省道贯穿于村镇之中；三是优美的村镇环境和深厚的村镇文化吸引络绎不绝的外来游客。这些都导致路面尾气量的增加，随着雨水的冲刷，沉集在道路上的有毒物体流入道路两侧的农田，影响农作物的减产，污染下流河道。

二、改善乡村水环境的意义

乡村中的溪流、河道、泉眼、池塘、码头等水体是构成乡村水环境的重要因素。乡村水环境是人们赖生存的必要条件，承载着独特的乡村文化，是乡村生态系统得以循环发展的必要条件，是乡村农业景观可持续发展的动力。

（一）水是文化的载体

我国治水历史悠久，水文化源远流长。人们泽水而居，以池塘河渠划定乡村的空间布局，街巷因水而成，围绕着水环境开展宗教、生产、娱乐等活动。[5]这是千百年来，人对乡村景观的利用和适应自然环境的过程中不断演化的结果，融入了哲学、历史、美学等文化元素，是人们智慧的结晶，蕴含着浓厚的文化景观。天蓝地绿、山清水秀，人们才能记得住乡愁，留得住乡情。

（二）水是乡村生态系统得以循环发展的必要条件

硬化笔直的河道是为了尽快排走洪水，但它也减少人们直接灌溉农业的机会，降低了河道排污和净化的能力，阻碍了微生物的生存空间。生态系统的破坏轻而易举，但要形成稳定的生态系统却要经过千百年。在美丽乡村的建设过程中要扎根于历史，尊重自然形态，挖掘乡村的成长肌理，顺应自然的发展规律。溪流、浅滩，沟壑、池塘是生物的栖息地，是地下水得以补充的通道，是防洪排涝的缓冲区，是调节局部小气候的天然水体，是生态系统得以循环发展的必要条件。[6]

（三）水是乡村农业景观可持续发展的动力

乡村有别于城市，乡村具有独特的地理地貌、农田风光和乡土景观等。在美丽乡村的建设中重新尊重原有的水系格局和水面形态，推进沟、渠、塘等水体的连通，疏浚河道，恢复河道原生态，减少河岸硬质铺装，增加生态岸线。实行退耕还林，退田还湖，发挥大自然自我的修复能力。在农业上推广高效、节水的措施，利用科技农业、田园风光、农业生产景观、绿色生态资源等要素[7]，对周边自然景观与农业景观相进行合理保护与利用[8]，确保农村景观的可持续发展。

三、雨水花园建造

雨水花园具有收集雨水、调节雨洪、水质净化和恢复水循环的作用，在建造中因遵循以下几点原则。

（一）选址及土壤要求

根据研究表明：不可选在地下水位过高的位置和靠近饮用水源的地方，应在远离建筑基础至少2.5m处且向阳面，从后期维护考虑应采用地势平坦地，砂土和砂质壤土的渗水性好，适合建造雨水花园。[9]

（二）分类

按功能可分为控制径流量的雨水渗透型和降低径流污染的雨水收集型两类。其中水质较好的小汇流面积地区可采用渗透型的雨水花园，在控制径流量的同时补给地下水，如建筑屋面雨水、污染小的道路雨水、城乡分散单户庭院径流等[10]；污染程度较大的汇流面积区域可采用收集型的雨水花园，其强调对雨水水质的净化作用，如村镇中心、道路等。

（三）雨水花园的典型结构

雨水花园由5部分组合而成，至上而下分为：蓄水层、覆盖层、种植土层、砂层以及砾石层。蓄水层能暂时滞留雨水和沉淀杂物，覆盖层为保持土壤的湿度，可用3-5 cm的树皮或细石，种植土层的厚度应根据乔、灌、草、花卉的要求而有所不同，砂层是为了防止土壤颗粒进入砾石层而引起穿孔管的堵塞，砾石层中埋有直径100 mm的穿孔管，经过渗滤的雨水通过穿孔管收集进入其他排水系统。除外，雨水花园还设有溢流口，当雨水超过蓄水层深度时，多余的雨水直接进入其他排水系统。

（四）雨水花园的平面布局

雨水花园是模拟自然特征和借用自然元素来构建的自然野趣景观并与周边自然的田园风光相协调，平面布局显曲线最佳，为了最大限度的发挥雨水花园的作用，长宽比应大于3∶2[11]，如图1。

图1 雨水花园平面示意图Figure 1 The schematic diagraMof rain garden

（五）雨水花园的面积计算

雨水花园的表面积计算可分为精确定量和估算法两种，结合我国降雨不均衡，降雨量集中的特性，可采用汇水面积估算法。汇水面积正主要由屋顶、不透水地面和草坪组成。由于屋顶受排水个数影响，草坪可吸收部分雨水，因此都需要乘以相应系数。汇水面积乘以相应的24h最大降雨量所得为该场地的径流量。雨水花园24h的渗透率为渗水深度。将径流量除以渗水深度就得到雨水花园的面积。从经费和功能的高效性，居住区最合理的雨水花园面积范围为9-27m2。[12]

（六）雨水花园的坡度和深度

渗透型和收集型的雨水花园对坡度的需求有所不同，渗透性雨水花园利用较小坡度的绿地增大下渗量。收集型雨水花园利用陡坡汇集雨水，增加雨水与植物、土壤的接触，达到净化的效果。一般来说，坡度小于4%，深度10cm左右较合适，坡度在5%-8%，深度在15cm左右，坡度在9%-12%，深度可以达到20cm。[13]

（七）植物种植

在植物的选择上首选以乡土树种为主，其次雨水花园不是水景园，植物要选择耐旱又能在一定时间内耐浸泡且根系发达的植物。在植物配置方面，应从植物形、色、味等方面进行考虑。

（八）后期维护

后期维护费用低、管理简单。在暴雨过后，需要检查及更换受损的植被。为保持良好的下渗性，需要定期清理沉积物。对杂草及长势过快的植物进行修剪。

（九）评价

通过数年对萨默塞特地区的雨水花园的追踪监测，结果表明雨水花园平均减少了75%-80%地面雨水径流量[14]，有效地延缓径流峰值的时间。Davis对雨水花园地表径流水质的实验表明，去除97%的铜、铅、锌金属，去除70%-85%的总磷，去除55%-65%的凯氏氮。[15]此外，俄勒冈州会议中心扩建部分的雨水花园获得波特兰市年度最佳水资源保护奖。雨水花园对雨水的净化、收集、补给地下水和缓解排水压力都有显著的作用。

四、雨水花园在改善美丽乡村水环境的应用

美丽乡村水环境的建设过程中，从改善水质、补给地下水、美化环境、恢复生态的方面，植入低影响开发技术的雨水花园构建技术，根据场地的不同，使用相应的措施。本文主要从空间尺度上将雨水花园分为点状雨水花园、线状雨水花园和面状雨水花园三个方面并对其进行分析研究。

（一）点状雨水花园

点状雨水花园通过收集（如图2）、净化、储存和利用来消纳场地的雨水，并为建筑提供优美的外部环境。点状雨水花园主要分为庭院雨水花园、建筑附属绿地雨水花园和建筑广场雨水花园三类。[10]

图2 雨水收集Figure 2 The schematic diagraMof rain collection

国内外成功的点状雨水花园案例较多，其中庭院雨水花园也不少，如北京清华大学胜因园、北京海淀区阿普贝思雨水花园、美国马萨诸塞州剑桥市的暴雨花园、波特兰市的霍伊特公寓、塔博尔山中学雨水花园、2009年获得ASLA交流类荣誉奖的点滴的时间——榆树大街168号的新典范、2010年获得ASLA学生组住宅设计荣誉奖的自产：住宅可食性指南（Homegrown：A Residential Guide to Edibility）等。其中北京海淀区阿普贝思雨水花园面积170 m2，原场地有屋面排水管一根，雨水从排水管流出对建筑散水和散水附近的绿地冲蚀严重，如图3、图4，后经过108次修炼，秉持着“基于源头控制、延缓冲击负荷”的雨水设计理念，将雨水收集、渗透、滞留、净化及排放与景观相结合，形成生态与艺术相结合的花园景观，如图5、图6。经过暴雨期的考验，实现了雨水的自然渗透和零排放的目标。该方案可以适用于建筑周边较大的场地，如私家独栋住宅、村镇府、村工厂等。

图3 改造前现状Figure 3 The state before reformation

图4 改造前现状Figure 4 The state before reformation

图5 最终方案Figure 5 The final design

图6 雨水路径系统Figure 6 The systeMof rain path

另一个自产：住宅可食性指南案例的现状是两层楼的住宅前约为465 m2的小草坪，如图7。为达到自给自足的目的，通过3个雨水蓄水池收集建筑雨水及街道雨水构建雨水花园，过滤和补给地下水，此外结合农业生产的水产养殖池塘、蔬菜种植区、鸡饲料场、温室等，如图8。该案例不仅设有雨水花园，还与农业生产相结合，使得乡村的雨水花园更具有地域特色。若建筑周边空地较小，可参照居住区最合理的雨水花园建造，面积控制在9-27m2，或者几栋住宅联合建构一个雨水花园。小尺度的雨水花园结构比较简单，可以让村民自己动手参与，不仅改善居住环境，而且能促进邻里的交流。

图7 改造前现状Figure 7 The state before reformation

图8 改造后方案Figure 8 The state after reformation

对于建筑附属绿地雨水花园不仅具有雨水处理的功能，还需要设置满足建筑内部人员休息停留的设施。成功的案例如：由穆拉赛联合有限公司设计位于波特兰威拉米特河畔的水污染控制实验室园区、华盛顿的西德威尔友谊学校等。若乡村工厂采用此类雨水花园，能有效的降低工业生产所产生的污染，节省污水处理的费用，美化环境。

（二）线状雨水花园

随着人们物质水平的提高和对精神世界的向往，越来越多人走进乡村，体验农家生活。昔日门可罗雀的局面已经一去不复返，今后将呈现出车水马龙的景象。因此，采用通过收集道路的雨水，让其有目的沿着沟壑、水渠流经整条道路，最后进入种有植被的洼地，达到雨水渗透和净化的过程。成功的案例是2007年获得ASLA综合设计荣誉奖的波特兰市NE Siskiyou绿色街道，如图9。该方案为改造性设计，路面的雨水径流通过滞留池边的切口进入，滞留池设有用砾石堆的三条坝，如图10，依据不同的雨量，雨水从一个单元跌落到另一个单元，达到雨水净化的目的。

乡村道路两侧多为农田，在雨水进入农田之前，有目的地将沟壑、水渠与滞留池相结合，然后将水体引入种植耐浸泡的植物洼地，通过净化后的雨水用于灌溉农业生产或补给地下水，达到改善水质，提高产量的目的。

图9 水流示意图Figure 9 The schematic diagraMof flow

图10 滞留池设有用砾石堆的三条坝Figure 10 The gravel daMof detention ponds

（三）面状雨水花园

在城市中，雨水花园的理论已经广泛地运用于公园尺度的景观设计中。公园绿地中的湖泊河流及人工湿地，成为雨水收集、处理的天然雨洪滞纳场。公园雨水花园通过缓解城市用水紧张、调节城市雨洪、降低植物养护成本，达到雨水的收集与循环利用的目的。国内外有许多成功的案例：如德国新区科隆斯堡130 ha，利用雨水花园技术将雨水保留在场地内，雨水通过溪流流经两个绿色区，抵达并保持在梯口状的盆地，实现雨水的完全渗透。若降雨量超出盆地的承载量时，则流入下一个盆地，从而实现零排放的目的；中国黑龙江群力雨水公园——中国第一个“雨水花园”，恢复受城市建设所导致的湿地退化的现状，将雨水滞留在场地内，减少城市受洪涝的威胁。湿地是一个的开放空间，在无雨时期，雨水湿地通过永久池的水量，维持湿地内动植物的生长，发挥正常的景观与休闲娱乐的功能，在暴雨时期，有效地降低雨水的径流速度，发挥净化、储蓄、补给地下水等作用；位于美国奥罗拉市的污染源——叙普河，公园中大量含磷的雨水流入水库，导致藻类的大量繁殖，造成鱼类缺氧而大量死亡，破坏了生态和休闲用水，同时由于水土流失引起河岸的退化。面对现状，设计结合场地现状，采用池塘和湿地处理径流的冗余系统，借助雨水花园技术恢复昔日生机。池塘去除大部分的磷及其污染物，湿地生态系统与自然环境相结合，设置6个下降结构进行二次除污。

在乡村中稻田、水库、鱼塘、滩涂等是构成乡村景观的一部分，又是人工湿地的一部分，同时也可以成为乡村面状雨水花园的一部分。稻田在我国人工湿地中所占的面积最大，是缓解水污染压力的有效渠道之一。[16]因此，在美丽乡村的建设中，应该根据实地情况恢复或优化稻田、鱼塘等人工湿地景观，水体通过多次净化，流入河流。河流也是天然湿地的一种，具有控制洪涝、净化和储蓄水体的作用，是自然界最重要的生态系统之一。[17]在美丽乡村的调查中，发现美丽乡村河道的等级一般都属于4级或5级的较窄河道，根据降雨量的不同，划分瞬时水淹区、季节性水淹区、半永久水淹区、一般暴露区、永久水淹区五级水位形态[18]，将河岸设计为斜坡式生态驳岸，种植乡土水生植物，提供水生动物的栖息场所，达到美化、净化水环境的作用。不仅能推动乡村的农业经济，带动乡村的旅游开发，还具有科普教育意义。

水是人们赖以生存的物质基础，人们泽水而居。但目前乡村中水环境受到不同程度的污染。因此在美丽乡村的建设中植入低影响开发中的雨水花园构建技术，从净化水质、补给地下水、美化环境的角度出发，尝试将农业生产与景观相结合。

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（责任编辑：冯起国）

Application of Low Impact Development Concept in the Beautiful Countryside Construction——Taking Rain Garden Improving Water Environment for Example

LIN Jiqin
(Jinshan College,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002)

The construction of beautiful countryside is important to the objectives and direction of the construction of rural ecological civilization．Water environment is an important landscape element in beautiful countryside construction ．This article revealed the present situation and problems existing in the construction of beautiful countryside，expressed the meaning of improving beautiful countryside water environment，studied the application of rain garden in the construction of beautiful countrysidewater environment，and classified rain garden into three types in spatial scale:Point rain garden,Line rain garden,Plan rain garden.Make active exploration for improving the beautiful countrysidewater environment.

lowimpact development;rain garden;beautiful countryside;water environment

X52

A

1674－2109(2017)07－0076－07

2016-06-30

林继卿（1982-），女，汉族，讲师，主要从事传统园林、园林设计方面的研究。