雨水花园对整个雨水处理系统的影响探究

张雪

（天津大学建筑设计规划研究总院，天津 300073）

城市雨洪管理的核心是“管道快排”，雨水径流在城市排水管网中排放到对应的受纳水体中，这种传统形式的管理模式会导致雨水资源浪费、水体污染。为了缓解紧张用水问题，在雨水处理系统中出现了雨水花园这一概念，与海绵城市大致相同，通过采集雨水实现资源再利用，达到雨水净化的目的。

1 城市雨水花园

雨水花园通过自然、人造2 种方法建设下凹绿地，可以采集屋顶、地面上的雨水，具有生态可持续特征，是一种新型城市雨水防洪、雨水资源再利用设备，同时，也具有雨水净化与处理功能[1]。雨水资源处理方面，主要采用屋顶绿化技术、低洼绿地技术、渗透性铺面技术等，将自然雨水储蓄与下渗，控制雨水径流，再利用景观水体调蓄这种形式减少外排量，在地下设置雨水调蓄池，雨水净化之后进行资源再利用。此外，还可以用于预防洪涝灾害、城市景观与环境改善等方面，满足生态环境保护与环境可持续发展要求。

2 雨水处理系统

2.1 雨水处理模式

以往的雨水处理主要是直接通过雨水管道排出，自然环境中的雨水处理，则是利用蒸发、渗透、径流等方式。所以，为了更加有效地完成城市中的雨水管理，建议在原有雨水处理模式的基础上，分解为蒸发、渗透、排放，设置雨水容纳系统、溢流系统与分流系统等，针对自然处理流程模拟雨水管理。通常雨水处理需要采集各个地区的雨水，再利用渗透、蒸发与净化流程，储存雨水资源。屋顶位置的雨水资源洁净较高，且不含过多杂质，利用储存方式即可[2]。但道路与广场等地区采集到雨水杂质较多，可以当作地下水补充水源。雨水处理系统内的雨水花园，具有渗透、蒸发、净化等诸多功能，对于城市雨水处理而言非常重要，也是雨水处理不可或缺的模式之一。

2.2 雨水花园结构

雨水花园规模取决于径流容量，通常采集径流量7%～10%即可。雨水花园本质上属于洼地，在实际应用中需要加强排水性能，即便面临暴雨也可以快速排渗水源。因此，雨水花园建设阶段在选择土壤时务必要保证良好的排水性。

雨水花园主要有集雨层、种植土、排水层3 个部分，其中排水层采用砾石、陶粒、废渣等材料，厚度需要控制在300mm，支持大量水分的储存，即便是在干旱季节也可以有丰富地下水资源灌溉植物。排水层内需要放置穿孔管，可提高多雨水排出速度；排水层上方为种植土层，厚度控制在150～300mm，主要作用是滞留水分，将雨水花园采集雨水渗入到土壤中，保证植物可以快速吸收。多余水分则会缓缓下渗，通过砾石排水层进入地下，作为地下补充水源，如果在暴雨时期水量较大，经过穿孔管排出多余的雨水。最上方为集雨层，储存未下渗雨水，可以作为城市景观或者栽种植物灌溉水源。

雨水花园形式比较多元化，不仅可以栽种植物，还能够作为装饰小品，起到美化环境的作用。雨水花园建设位置既可以选择平地，又可以建设在斜坡上，但坡度不能超过20%。所以，雨水花园具有较强的适应性、灵活性[3]。可在雨水花园中种植灌木、观赏草等，或放置卵石、雨花石等，或在斜坡上设置雨水花园，遵循地势建造洼地，通过下倾坡段形成浅沟。在雨水花园中种植适应当地气候的植物，可以提高植物成活率，利用本土植物蓄养雨水系统的地下水，有效处理雨水中的杂质。

3 雨水处理系统中雨水花园的影响

3.1 雨水处理方面的影响

雨水花园中同时融合了生态绿化、蓄水涵养：一方面扩张了绿化覆盖面积；另一方面也起到积蓄雨水资源的作用。建设雨水花园，需要在适应区域性气候条件、生态文明建设规定的基础上，扩大绿化植物种植面积，促进植物根系的稳定生长。雨水进入到雨水花园系统内，会顺延植物根系不断下渗，期间净化了水源，可以有效减小地表径流，既节省了水资源，又为城市道路工程提供保护。如果城市中出现持续性强降雨，可以利用雨水花园导流功能，有效调节空间水位，避免发生内涝。另外，雨水花园也是海绵城市建设的必要条件，满足当前城市生态文明建设需求[4]。

雨水花园在雨水处理系统中，虽然看似与常规花园没有差异，但雨水吸收效率、雨洪控制、水质净化等方面具有非常显著的作用，可以降低对城市自然水体、自然环境造成的破坏。雨水花园在雨水资源处理方面的影响主要表现在5 个方面：（1）雨水花园可以去除雨水内部杂质悬浮颗粒、有机物、重金属离子等，通过生态滞留池、生态降解技术，快速降解污染物，并且吸收水体内的营养物质，避免污染物流入到自然水体中，从而优化水质。（2）雨水花园有利于控制地表径流速度，避免冲刷与侵蚀土壤，保护城市生态环境。（3）雨水花园中可以种植当地植物，创建适宜生物生存的环境，有利于实施野生生物保护工作。将雨水花园作为生物群落，丰富生物的多样性。（4）雨水花园内部植物种类较丰富，植物根系可促进雨水下渗，利用植物蒸腾作用也可以调节局部环境气候。此外，雨水花园作为凹地，延长地表上雨水停留时间，增加雨水下渗量。（5）雨水花园内的大量绿色植物，通过光合作用蓄养地下水位，过滤雨水杂质，发挥植物调节作用，优化城市生态环境。

3.2 景观效益方面的影响

雨水花园作为景观设计的一部分，因为形式多样，可以将水资源作为设计元素，实现雨水花园与景观的紧密结合。雨水花园设计与建设，可以在发挥雨水花园原本功能的基础上，通过景观设计创建优美的生态环境。利用雨水收集、传输、储存、净化等流程，建设不同类型的水景空间，符合城市中各个年龄段的审美、娱乐需求。另外，为了吸引市民的关注，可以在雨水花园设计阶段融入地域文化，既可以宣传当地的传统文化，又能够丰富雨水花园内涵，通过雨水花园实现景观效益最大化。

4 雨水处理系统设计

4.1 雨水采集系统

设计雨水采集系统，雨季初期，雨水流入置于水井中，雨水径流量相继提升，水质也随之提高，此时气流口阀门会关闭。利用下沉滤网所具有的过滤功能，采集雨水到玻璃缸的雨水采集池内，如果雨水采集池液位上涨，雨水在复合井中发生溢流，将所有杂物冲走到下游的雨水管网内部。雨水采集池的池体设计，建议选择玻璃钢复合材料。要求池体材料拉伸强度、弯曲强度超过150MPa，冲击韧性不少于10J/cm2，池体初始环刚度超过10000N/cm2，设计池体抗震设防烈度为8 度，确保水池运行的安全性与稳定性。

4.2 雨水池安装

勘察水处理系统现场，总结是否存在滑坡、崩塌、地面沉降等潜在危险因素。正式开挖之前工作人员使用全站仪，开测量放线，为了保证施工安全，计算之后确定二级放坡比例为1∶1。随后操作相关机械设备组织开挖，距离控制标高300mm 位置停止开挖，剩余土方交给施工人员负责清理与整平。

安装雨水池流程如下：第一，处理地基。第二，设置150mm 厚的c15 混凝土垫层。第三，设置200mm 厚的石粉垫层。第四，准备池体吊装。第五，组织水池满水试验。第六，回填土处理。其中，地基处理环节，为了避免产生地基下沉现象，建议运用夯土机夯实土质，要求密实度大于95%。垫层浇筑环节，需要使用到地泵作为浇筑设备，垫层浇筑之前要加强对标高控制点数量的重视，浇筑期间运用振捣棒进行振捣。石粉垫层环节的施工，要在施工之前保证充足的标高控制点，施工过程中按照从中间向四周的顺序展开铺设，最后再操作夯实机展开夯实处理。池体吊装需要运用100t 的汽车吊负责吊装作业，吊装之前现场安全总监要做好安全交底工作，在吊装作业过程中安排专业的指挥人员，在基坑内部放置雨水池。满水试验环节，充水之前要在现场布设标高控制点与水位标尺，要求水池注水分3 次进行，每次注水要达到设计水深35%，间隔24 小时之后进行下次注水操作，注水速度要以2m/24h 为基准。最后在基坑回填环节，玻璃钢水池顶面上方0.5m 以内需要运用人工回填方法，超过0.5m 范围需要操作机械设备进行回填。回填土需要展开检查，不能有石块或砖头等物体。

4.3 控制系统

雨水处理系统中总体控制设计，建议应用智能恒压控制方法，设置主控制柜。雨水池与水泵控制模块，要求水池设置多个液位，包括排污泵停止液位、来水补水阀打开液位、回用泵启动液位等。变频恒压泵控制需要采用变频恒压实现联动。雨水池排污泵控制模块则要应用雨水回用泵和排污泵，通过两者联动达到自动化排污的效果。

5 结语

综上所述，雨水处理系统中的雨水花园，一方面可以作为植物景观美化城市环境；另一方面也可以科学处理雨水资源。通过雨水采集、净化等环节，实现雨水资源的多次利用，杜绝水资源浪费现象，同时，也能够有效缓解城市中水资源紧缺的问题，这是今后雨水处理系统设计、实践的基本方向。