（城市规划与设计专业论文）雨水在郑州居住区景观建设中的应用措施研究.pdf

河南农业大学硕士学位论文 摘要 随着城市化发展，许多城市面临水资源短缺的问题。雨水是一种最根本、最直接、最经 济的水资源，是自然界水循环系统中的重要环节，对调节、补充地区水资源和改善及保护生 态环境起着极为关键的作用，因此雨水是实现水资源可持续发展的一条重要途径。 以郑州市居住区为大的背景，郑州市第一工人新村为具体研究区域，本文在查阅大量国 内外文献基础上，探讨了城市居住区雨水利用的技术途径，分析了城市居住区雨水资源潜力， 进行了雨水水质测定试验，以2 0 l1 年5 月1 0 为例，运用d p s 的数据分析方法，对雨水的 c o d 、s s 以及p h 进行显著差异性分析，并在此基础上提出了适合城市居住区雨水利用措施。 主要结果如下： 根据郑州市雨水资源利用的可行性和必要性，通过以郑州市第一工人新村为例，分析城 市居住区雨水资源量及杂崩水的需求量，确定雨水资源可开发对象主要是建筑屋顶和道路。 本文对居住区不同下垫面的降雨入渗径流进行试验，得出绿地的入渗量最高，径流 量最低，透水砖的次之，最低的是花岗岩铺装，因此在以后景观设计中，提高绿地率，多利 用透水砖铺装，有助于城市居住区的雨水利用。 本文通过对郑州市居住区的调查分析，提出适合郑州居住区本地的雨水利用的三个基本 模式。并对居住区雨水利用措施展开详细的论述。 形成居住区雨水“渗、蓄、用、排”，管、渠、河、湖相连的完善系统。城市居住区雨 水资源化利用涉及到许多方面，“渗、蓄、用、排”是主要的四个环节，合理的确定“渗、 蓄、用、排”之间的关系，以降雨就地利用和人为调节利用相结合，合理的设计雨水管道， 使散流及溢流的雨水排放到居住区设置的水景中，并结合城市居住区已有水景，合理设计排 水管、排水渠使与水景相连，形成一个完善的系统是城市居住区雨水资源化利用所追求的目 标。“渗、蓄、用、排”的有机协调不仅把不同汇水面的雨水充分利用起来，还使雨水在各 汇水之间相互补充。 在雨水水质分析基础上，提出居住区雨水利刚的处理：f ：艺，道路屋顶的雨水处理：l ：艺主 要采h j 收集一贮留一过滤消毒一利h j ；绿地的雨水处理：l ：艺为渗透一溢流一排放。 最终提出郑州市城市居住区雨水利用可行性措施，及将居住区雨水利j = i j 措施和雨水渗透 系统两者相结合，设计郑州市城市居住区的综合利用流程。 关键词：雨水利用城市居住区景观应j 措施 4 英文摘要 河南农业大学硕士学位论文 s t u d yo nt h ea p p l i c a t l o no fm e a s u r e so f r a i n w a t e rl nz h e n g z h o ur e s l d e n t l a ll a n d s c a p e a b s t r a c t c o n s t r u c t i o n w i 廿lt l l ed e v e l o p m 饥to fc i t ) ，m 弛yc i t yi sf a c i n gt h ep r o b l 锄o f s h o r t a g eo f w a t e rr e s 伽忧懿t l h e r a i l li so n eo ft h em o s t 如n d a m e n t a l ，t h em o s td i r e c t ，m o s te c o n o m i c a lw a t e rr c s o u r c e s ，i st l l e n a n l r a lw a t e rc y c l es y s t e m si m p o n a n tl i n k ，t or e g u l a t e ，c o m p l 锄e l l t a r ya r e a so fw a t e rr e s o u r c 懿 a n di m p f 0 v ea n dp r o t e c tt h ee c o l o g i c a le 1 1 v i r 0 【1 1 l l 锄t p l a y sac 九l c i a lr o l e ，s om i ni st or l i z e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fw a t e rr e s o u r c e si sa ni m p o r t a n t w a y 1 1 1 er e s i d e n t i a la r e a si nz l l 锄g z h o ua st 1 1 eb a c k g r o l l i l d ，t a k et h ez h e n g 疝o uf i r s tw o r k 盱v i l l a g e a st h er e s e a r c ha r e a ，t h i sa n i c l eal o to fd o m e s t i ca n df b r e i g i l1 i t e 船t l l r e s ，d i s c u s s e st l l ec i t ) r r e s i d e n t i a la r e ar a i n w a t e ru t i l i z a t i o nt e c l l i l o l o g y a p p r o a c h ，锄a l y s i so fc i t yr e s i ( 1 e n t i a la r e a r a i n w a t e rr e s o u r c e sp o t e n t i a l ，t h er a i nw a t e rq u a l i t yt e s t ，i n2 01 1m a y1o t ha sa ne x a m p l e ，u s i n g d p sd a t aa n a l y s i sm e t l l o d s o nt l l ec o d ，s sa n dp hw e r es i g l l i f i c 卸td i f j 衙锄c e 孤a l y s i s ，锄do n t h i sb a s i sp u tf - o r w a r df o rt h er e s i d e n t i a la r e ao fc i t yr a i n w a t e ru t i l i z a t i o nm e a s u r e s t h em a i n r e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： b a s e do nt h ef e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yo ft h er a i n w a t e rr e s o u r c e su t i l i z a t i o ni nz h e l l g 吐0 uc i 勺， t a k e st h e 盈e n g z l l o uf i r s tw o r k e r sv i l l a g ea sa ne x a m p l e ，a n a l y s i so fc i t yr e s i d 朗t i a la r e a r a i n w a t e rr e s o u r c e sq u a n t i t ya n dm i s c e l l a n e o u sw a t e rd e i n a n d ，w a t e rr e s o u r c e sc a nb ed e v e l o p e d t od e t e 加i n eo b j e c ti sm a i n l yt h ec o n s t n l c t i o no f i 。o o f a n dr o a d t 1 1 er e s i d e n t j a la r e al l l l d 盯d i 艉咖u n d e 订如n gs u 嘲c ec o n d i t i o n so f 均i n f a l li n f i l 仃a t i o n 棚n o f r t e s t ，o b t a i n sg r e e ni n 6 l t r a t i o nm n o f rh i g h e s t ，l o w e s t ，p e n n e a b l eb c ki st h es e c o n d ，t h el o w 嚣ti s g r a n i t ep a v i n g ，s oi nt h e 如t l l r e1 a n d s c a p ed e s i g n ，i n c r e a s i n gt h eg r e e l la r e ar a t i o ，m o r eu s eo f p o r o u sp a v e m e n t ，c o n t r i b u t et ot h ec i t yr 商d 朗t i a la r 鼢r a i n w a t e ru t i l i z a t i o n 河南农业大学硕士学位论文 b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i so ft h er 鼯i d e l l t i a la r e ao fz h e i l g 吐o uc i 哦p u tf o n a r df o r t h ez l l e l l g 疝o ur e s i d e n t i a la r e ao fl o c a lr a i n w a t e ru t i l i z a t i o no ft h et h r e eb a s i cm o d e so a n dt l l e r e s i d e l l t i a la r e ar a i n w a t e ru t i l i z a t i o nm e a s u r 鼯d e t a i l e de x p o s i t i o n i nt h er a i nw a t e ro nt 1 1 eb a s i so fa n a l y s i s ，m er e s i d e n t i a la r e ao fr a i n w a t e ru t i l i z a t i o n p r o c e s s ，r o a d r o o fr a i n 啪t e r 吮a 缸l l e i l tp r o c e s su s e dm a i n l ym ec 0 1 1 e c t i o n ，s t o r a g e ，f i l 仃a t i o na n dd i s i i l f e c t i o n u s e ；母e e nr a i l lp r o c e s sf l o ri i l f i l 仃a t i o n - - d i s c h a r g eo v e f n o w f i n a l l yp r o p o s e dt l l eu f b a nr e s i d e n t i a ld i s t r i c ti n 办g 吐o uc i b rr a i n w a t e ru t i l i z a t i o n 矗暑a s i b i l i t y m 铋s u r e s ，孤dt l l er e s i d e l l t i a la r e am i n w a 缸u t i l i z a l i o nm e a s u r e sa n dr a i n w a t e ri n f i l 昀t i o ns y s t 锄 c 哪b i n a t i o n ，d e s i 印o fu r b a nr e s i d e n t i a ld i s t r i c ti l lz h 钮g z l l o uc i t yc o m p r e h e l l s i v eu t i l i z a t i o n p r o c e s s f o m a t i o no fr e s i d 锄t i a la r e ar a i n w a t e r ”i n 矗l t r a t i o n ，s t o r a g e ，u s e ，r o w ”，p i p e ，c a n a l ，r i v e r ， l a l ( ec o l l i l e c t e dt ot h es o u n ds y s t 锄c i t yr e s i d 锄t i a la r e ar a i n w a t e rr e s o u r c eu t i l i z a t i o ni n v 0 l v e s m a n ya s p e c t s ，”i n f i l 仃a t i o n ，s t o r a g e ，u s e ，r o w ”i st l l ef b wm a i nl i l l l 【s ，r e a s o n a b l yd e t 锄i n et h e ”i n 6 l t 均t i o n ，s t o r a g e ，u s e ，r o w ”m er e l a t i o nb 咖e e n ，、) l ，i t hr a j n f a l li i ls i mu t i l i z a t i o na n dr e g i l l a t e d b yu s i n gac o m b i n a t i o n ，r e a s o n a b l ed e s i g l lo fr a i nw a t e rp i p e ，s ot h a tp o w d e rn o wa n do v e r n o w d r a i n a g et ot h er e s i d e n t i a ls e t t i n gw a t e r s c a p ei l lr e s i d e n t i a la r e ai nt h ec i t y ，a n dc o m b i n e dw i t ht h e e x i s t i n gw a t e r s c a p e ，r a t i o n a ld e s i 印o fd r a i n a g ep i p e s ，d r a i n a g ea i l dw a t e ra r ec o n n e c t e d ，f o 瑚i n g ap e 疵c ts y s t e mi s t l l er e s i d e n t i a la r e ao f c i t yr a i l l w a t e ru t i l i z a t i o na sr e s o u r c e si np u r s u i to ft h e g o a l ”i n 6 l 仃a t i o n ，s t o r a g e ，u s e ， 0 w o r g a n i cc o o r d i n a t i o nn o to n l ym ed i 行e 崩1 ts i l l l ( s u 哟c ew a t e r i s 凡l l yu t i l i z e d ，b u ta l s om a k em er a i ni nc a t c h m e n tc o m p l e i i l e n te a c ho t h e r k e y w o r d ：r a i n w a t e ru t i l i z a t i o nu r b a nr e s i d e n t i a la r e a l a n d s c 印ea r c h i t e c t w e a p p l i c a t i o no fm e a s u r e s 致谢 光阴似箭，时光荏苒，直到此时，才发现自己即将结束学生时代，步入社会。 在农大，我度过了三年研究生生涯；在农大，我有过泪水也有过欢笑；在农大， 我不断汲取养分，充实自己。这一刻，我心中百般滋味，想要感谢的人太多太 多 首先由衷感谢我的导师杨芳绒教授。三年来，在杨老师的悉心教导和循循引 导上，我的专业技能和学术水平有了很大的提高，自学能力和自我创作能力逐渐 加强。同时，杨老师严谨的治学态度、豁达的人生观点、睿智的学术思想、虚怀 若谷的人格品质都对我产生了深刻的影响，无论学习还是生活上都给予我无尽的 启迪，是我学习的榜样。尤其在论文的选题，写作等过程中，杨老师给了我很多 的宝贵意见和建议，从而保证了论文的顺利完成。在此，特向恩师致以崇高的敬 意和深深的谢意! 我还要感谢所有园林系的老师们，特别感谢田国行教授、王鹏飞教授、田朝 阳副教授，感谢老师们三年来对我的辛勤培养与关心。 同时，我还要特别感谢0 7 级硕士师姐潘盼对本实验的指导；还要特别感谢 0 9 级的同组李青、刘禹希、张振华、李春妍、徐勇及同窗冯晶晶、王旭东、陈 莹、王玉、张建、徐雅等在学习、试验以及生活中给予的帮助，在此向他们表示 最诚挚的谢意! 最后，我要感谢多年来为了我完成学业而含辛茹苦、对我学习和生活上全力 支持的父母、妻子，他们的关爱将永远激励着我可困难，不断前进! 无限的给予，汇成此文。值此论文草成之际，向所有关心、理解、支持和帮 助过我的亲人、朋友、老师和同学们致以诚挚的谢意! 芦晶晶 2 0 1 2 年5 月 河南农业大学硕士学位论文 1 文献综述 1 1 城市雨洪现象 随着城市化进程的加快，城区区域性异常天气增多，发生强对流等异常气象情况增多； 排水系统的不完善，原有排水规划从结构、布局等方面均不能适应目前城市排水的需要；局 部区域地形地貌因城区道路改造发生改变，原有排水系统受到影响。雨洪洗劫着干旱缺水的 市区，然而人量的雨洪资源被自白的排走。一方面城市严重缺水，另一方面城市汛期又雨洪 成灾【lj 。城市雨洪现象愈发的凸显出来。 居住区是城市的有机组成部分，是被城市道路或自然界线所围合的具有一定规模的生活 聚集地【2 】。随着城市化进程的加快，城市居住区的不断建设，居住区建筑总面积几乎占到全市 建筑面积的一半以上【3 】，从而导致城市不透水的面积大幅增加，在相同降雨条件下，径流系 数增大，雨洪量增加，加重了城市排水和河流行洪的负担，汛期会造成地面积水和局部洪灾， 同时也干扰了自然的水文循环，减少降雨入渗量，使城市热岛效应加剧。由此可以看出，城 市雨洪一部分原因还是由于居住区造成的，如果能够有效的利用居住区的雨水，不仅在经济 上具有较大的优势，同时有助于城市防止内涝、减少灾害、改善水环境。 城市化的不断发展导致城市地下漏斗面积还再不断扩人。因此，充分利用雨洪资源是有 效补充城市地下水，缓解城市水资源紧张的重要途径。因此，如何实现雨洪资源化，缓解城 市供水压力，成为城市建设中亟待解决的问题。 1 2 雨水在城市居住区景观建设中的应用概述 1 2 1 相关理论及概念 1 2 1 1 城市与居住区 居住区按居住户数或人口规模可分为居住区、小区、组团二级1 4 1 。 1 城市居住区 一般称居住区，泛指不同居住人口规模的居住生活聚居地和特指城市干道或自然分界线 所围合，并与居住人口规模( 3 0 0 0 0 一5 0 0 0 0 人) 相对应，配建有一整套较完善的、能满足该 区居民物质与文化生活所需的公共服务设施的居住生活聚居地。 2 居住小区 一般称小区，是指被城市道路或白然分界线所闱合，并与居住人口规模( 1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 人) 相对应，配建有一套能满足该区居民基本的物质与文化生活所需的公共服务设施的居住 生活聚居地。 5 河南农业大学硕：j ：学位论文 3 居住组团 一般称组团，指一般被小区道路分隔，并与居住人口规模( 1 0 0 0 3 0 0 0 人) 相对应，配 建有居民所需的基层公共服务设施的居住生活聚居地。 表卜l 居住区分级控制规模 摘自：城市居住区规划设计规范( g b 5 0 1 0 8 9 3 ) 本文所提出的居住区范围界定在房地产开发项目的范围，介于城市居住区规划设计规范 中的居住区和居住小区之间。 1 2 1 2 雨水与资源化 广义的雨水是指降水，包括大气降落到地面上的液态水和同态水。当雨水用作满足人们 生活、生产及生态环境需要的物质资料时，它就成为雨水资源。 雨水是自然界水循环系统中的重要环节，是一种最根本、最直接、最经济的水资源，对 调节、补充地区水资源和改善及保护生态环境起着极为关键的作用【5 】。城市居住区雨水利用 在生态环境和社会效益上有五大益处： 1 可以有效改善居住区生态环境 将雨水就地收集、就地利用或回补地下水，可减轻城市河、湖的防洪压力，防止因居住 区排涝设施设置的不足而导致居住区雨水排泄不畅和洪涝灾害的发生：削减雨季峰流量，增 加水分蒸发，改善生态环境：减少或避免马路及庭院积水，改善居住区水环境，提高居民生 活质量。 2 提高水资源利用效率 雨水经过处理后，可h l 丁冲厕、洗农物，故生活用水不必再用饮用水；可用于居住区消 防、居住区绿化和草坪浠溉；雨水的钙盐含量低，属软水，可作冷却水。 3 涵养地。卜水 地下水一般利用雨水、自来水或中水补充，其中后两种方法造价偏高，且中水补充还有 污染地。卜水的可能。因此利用雨水补充地卜水资源是最经济的方法。将城市的雨水直接拦蓄 下渗，或者通过一定的渗透设施渗透，米同补地卜水，可抬高地下水位。 4 减轻城市居住区防洪和排水系统压力 居住区内多个单元的雨水利h j ，可以蓄到人雨的前中期水量，还可起到洪水错峰的作j = = i ， 从总量上减少排入市政管网和河、湖的雨水茸。 6 河南农业大学硕士学位论文 1 2 1 3 雨水径流 1 雨水口流域 雨水口流域是指居住区内雨水管道系统的雨水口所接受的汇水区域，它是居住区雨水汇 流的最基本单元。雨水口流域的面积即为地表径流能流入雨水口的汇水面积，一般只有几千 m 2 ，但雨水口的流量过程线可以集中反映城市地表径流的特点，研究其上的径流过程和污 染过程具有十分重要的现实意义。 2 初期径流 建设部于2 0 0 6 年颁布的建筑与小区雨水利用工程技术规范( g b 5 0 4 0 0 一2 0 0 6 ) 在第 2 1 1 5 条中，提出了初期径流( i n i t i a ln l n o 田的概念，定义初期径流是指一场降雨初期产生的 一定厚度的降雨径流。初期径流的概念主要是考虑其水质的特殊而提出的，将初雨和以后的 降雨进行划分，便于雨水污染的控制和雨水资源的利用6 1 。 3 径流系数 径流系数( n l n o f r c o e 伍c i e i l t ) 是一定汇水面积地面径流量( 毫米) 与降雨量( 毫米) 的 比值，是任意时段内的径流深度y ( 或径流总量w ) 与同时段内的降水深度x ( 或降水总量) 的比值。 1 2 1 4 渗透吸收及集水利用 1 雨水利用的概念 雨水利用是指针对因建筑屋顶、地面硬化导致区域内径流量增加，而采取的对雨水进行 就地收集、入渗、储存、利用等措施。收集的雨水可以作为绿化、浇洒道路、补充景观用水 及冲厕用水等【7 1 。 2 雨水蓄积 雨水蓄积就是利用f ：群手段，将居住区内的绿地和其他渗透设施无法消化的地表径流收 集起米。 3 雨水渗透 雨水渗透就是利用j l ：程措施将自然降雨量按规划的目标渗入地卜，以改善原有的修透状 态或补偿居住区建设所造成的影响，它包括集水、输水、渗水或辅渗结合、储渗结合等环二肖。 渗透没施往往和集蓄设施结合使用，如在适合的地点采用透水井和透水路面，采用多孔铺地 材料铺筑路面等渗透设施，进行雨水渗透。 4 居住区卜垫面 居住区下垫面是指城市居住区内地表覆盖物的组成。影响城市居住区水循环过程的。卜垫 7 河南农业大学硕士学位论文 面要素主要包括地质、地貌、植被和人为建筑物等四类。 居住区不同下垫面条件和一场降雨的不同时段所产生的污染物成分十分复杂，需要对降 雨径流分别进行处理：机动车道上的雨水污染最严重，直接通过居住区污水管道排走，进入 城市雨污水管道，进而进入污水处理厂处理后排入受纳水体，不作为雨水利用的对象；屋面、 绿地、居住区内道路、降雨径流去除初期径流后作为可利用雨水。 5 居住区雨水利用系统 居住区雨水利用系统是指在居住区内利用各种工程手段有目的和有针对性的对居住小 区内雨水加以控制和利用，将降雨转化为地下水或者地表径流加以收集、调配和利用，改善 雨水水文循环以满足居住区内的需求。 居住区雨水利用系统，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到更显著消 减城市暴雨径流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境质量。因 这种系统较大，涉及面更宽，需要处理好其雨水截污、净化、绿地与道路高程、室内外雨水 收集排放系统等环节和各种关系。 1 2 1 5 雨水利用的特点 1 雨水资源来源于自然循环，可免费、快捷使用； 2 利用雨水渗透和储留能够适当提高地下水位，补充地- 卜水的涵养量，可有效控制沿海 地区的海水入侵、地面沉降等，保护生态环境； 3 雨水资源可用于城市绿化、园林、花坛等生态用水，是生态用水的理想水源，也是节 水的有效办法。 1 2 2 居住区雨水利用分类 居住区雨水按利用方法主要可分为三类：居住区雨水的直接利h ! i 、居住区雨水的间接利 用、居住区雨水的直接利用与间接利用的结合引。直接利川表现在雨水收集、雨水贮留、雨 水处理等，雨水的间接利用表现为雨水渗透等技术，结合式利用是把收集、贮留以及渗透结 合起来，形成一个完整的雨水利用体系。 1 2 2 1 居住区雨水的直接利用 雨水的直接利用主要应用在降雨充沛的地区，就是将雨水收集处理后直接利用。建筑物 屋面雨水主要由落水管收集，路面和绿地雨水用雨水口收集。在进入后续的处理系统之前， 需要设置与污水一样前期拦截大块污染物的格栅。并设溢流管道，以排除少量初期污染严重 的雨水和避免暴雨期间的雨水的漫流。收集处理后的雨水主要用丁居住区的绿地浇灌、路面 喷洒、景观补水等，可有效缓解居住区供水压力。 8 河南农业大学硕士学位论文 1 2 2 2 居住区雨水的间接利用 居住区雨水的问接利用主要是利用雨水的自然循环，将雨水渗透回灌，增加土壤的相对 含水量，以补充地下水，即就地( o n s i t e ) 雨水利用系统【9 】o 雨水渗透最为一种间接节水方 式，不仅能够缓解雨水管道的输送压力，还可以利用绿地和土壤的净化作用截流所携带的污 染物，相当于对蕊水进行了预处理。 在居住区中，绿地面积占在3 0 以上，因此绿地渗透蓄水是雨水利用的一个重要途径。 1 2 2 3 居住区雨水的混合式利用 城市居住区雨水混合式利用并不是独立的两个过程，可以在利用过程中将两方面有效的 结合起来，更能充分的利用居住区雨水资源。 1 2 3 雨水利用的途径 雨水利用途径的指导思想为“雨水是资源，综合利用在前，排放在后，【1 0 】。其利用应根 据具体的生态环境用水和建筑物分布的特点，因地制宜的建造雨水直接利用和间接利用工 程，以达到充分利用城市雨水、提高雨水利用能力和效率的目的。由图l 可知，雨水利用的 途径可分为利用人面积集雨、利用渗透设施集雨、对收集的雨水和降雨就地利用、对城市居 住区的雨污分流、建立单独的城市雨水系统、雨水是城市生态环境用水的理想水源。 9 河南农业大学硕士学位论文 1 2 4 雨水利用的技术 图卜1雨水利用循环图( 自绘) f i g1 - lr a i n w a t e ru t i h z a t i 蛐c y c l em a g r a m 城市居住区雨水利川系统可分为屋顶花园雨水利用系统、建筑群或小区集集中式雨水渗 透系统、分散式住宅雨水收集利用中水系统、分散式的雨水渗透系统、生态小区的雨水综合 利川系统。雨水利用技术可分为雨水收集技术、雨水贮存技术、雨水渗透技术、雨水控制与 处理技术。 1 3 国内外城市居住区雨水利用研究现状 1 3 1 国外城市居住区雨水利用研究现状 国外城市雨洪利j = | 历史悠久，据资料记载可以追溯到古罗马时期，罗马别墅甚至整个城 市都将雨水屋顶集流系统设计为应刖水和家庭朋水的主要水源。 在中东、南阿拉伯以及北北降水量极其稀少的地区，甲在四千年之前就出现了雨水收集 河南农业大学硕一l ? 学位论文 系统，将雨水用于灌溉、生活、公共卫生等方面。在以色列的内盖夫沙漠( 砀p 橛倒d 雠r f ) 中，年降水量在枯水年份仅为1 0 0 m m ，雨水则是唯一的水源。但在雨水资源充分利用的前 提。卜，不仅种出了庄稼，而且还建成了一系列城市；在斯里兰膏，公元前就修建了一系列小 型阶梯式池塘在丰雨季节蓄水，供备缺水季节使用】。 e d g a rl 1 1 a 玎e a l a 等通过分析了瑞典n o m ( o p i n g 的r i n g d a n s e n 居住区实行雨水收集利 用的可能性。通过小时降水、需水数据和水库管理模型建立了节水效率评价指标( w a t e r s a v i n ge m c i e n c y ，w s e ) ，定量的分析了雨水利用后的节水潜力，结果表明，修建4 0 m 3 的蓄 水池用于冲厕，每年可节水6 0 ；同样容积的蓄水池用于洗衣用水，每年可节水4 0 ；如 果冲厕和洗衣机都用上雨水，同样大小的蓄水池每年可减少3 0 的用水需求【l2 1 。2 0 0 6 年， e n e d i r g h i s i 根据人口、汇水区面积、降水资料建立了雨水利用的节水率数学模型，基于g i s 计算并分析了巴西北部地区、东北地区、中西部地区、东南部地区和南部地区的节水潜力差 异。其中北部最高，达1 0 0 ；东南地区最低，为4 8 【l3 1 。 1 3 1 1 美国居住区雨水利用研究现状 美国从2 0 世纪7 0 年代初就开始雨水利用方面研究，主要是考虑雨水的截留、贮存、回灌、 补充地表和地下水源，改善城市水环境和生态环境。美国的雨水利用是以提高入渗能力为目 的，很多城市都建立了屋顶蓄水系统和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。 在加州福雷斯诺市修建的“l e a k y a r e a s ”地下同灌系统，在1 9 7 1 1 9 8 0 年1 0 年问，地下水同灌 总量就达到1 3 8 8 1 0 8 m 3 ，其年回灌量占该市年用水量的2 0 。 美国不但重视工程措施，而且还制定了相应的法律法规对雨水利用给予支持。如克罗拉 多州( 1 9 7 4 年) 、佛罗里达州( 1 9 7 4 年) 和宾两法尼洲( 1 9 7 8 年) 分别制定了雨洪管理条例。 这些条例规定新开发区的暴雨洪峰流量不能超过开发前的水平，所有新开发区必须强制实行 “就地”滞洪蓄水。滞洪设施的最低容量为控制5 年一遇的暴雨径流。同时联邦和各州还采取 了一系列政策，如使用总税收、发行义务债券、政府补贴、联邦贷款、投资分扣方式等，鼓 励人们采用雨水处理技术【14 | 。 1 3 1 2 德国居住区雨水利用研究现状 德国是欧洲极力主张广泛进行雨水利用的国家之一。自1 9 8 9 年制定了屋面雨水利j 设施标准以来，城市雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段，并逐步向集成化、综合 化方向发展。已经基本上形成了一套比较完整实削的理论和技术体系，某些方面已经形成法 律。德国雨水资源比较丰富，降雨鼙年内分布比较均匀，且降雨强度也不人，极少有暴雨， 自然条件很有利于雨水利刚。德国境内年均年降水量7 8 9 m m ，季节分配均匀，区域降雨量 变化较人。德国境内湖泊河流众多，水资源丰富，境内可利j | _ j 淡水资源( 包括地表水和地下 河南农业大学硕士学位论文 水) 总量约为1 8 8 0 亿m 3 【1 5 】。总利用方式主要有： l 、屋面雨水集蓄利用系统。主要用于家庭、公共和工业三方面非饮用水，如浇灌、冲 厕、洗衣、冷却循环等中水系统。可以设置为单体建筑物的分散式系统，也可在建筑群或小 区中集中设置。系统由集雨区、输水系统、截污净化系统、储存系统以及配水系统等几部分 组成。有的还设有渗透设施，并与贮水池溢流管相连，集雨量较多或降雨频繁时，部分雨水 可以进行渗透；该系统除了用于家庭非饮用水以外，还用于公共事业或工业项目。法兰克福 p o s s m a 衄苹果榨汁厂将屋项花园雨水作为冷却循环水源，是工业项目雨水利用的成功范例 【1 6 】。 2 、雨洪滞蓄。就是直接将雨水拦截在屋顶，或被绿化带吸收或延缓屋顶雨水的排放时 间，以达到降低洪峰流量和径流总量的目的。这种方法不能除去雨水中的污染物，但对雨洪 的控制能力较强。 3 、汇集入渗。在一些地一卜水严重超采的城市将收集的雨水引到适当的入渗设施，使其 入渗到土壤中，利用士壤自净作用使雨水得到净化，补给地下水。主要的入渗设施有：地面 入渗设施，如自然地面的入渗、人j 1 ：透水地面入渗等；塘注入渗设施，利用天然或人工修筑 的池塘或洼地进行雨水渗透；地下入渗设施，在士地有限或表层有较浅的不透水层时，挖穿 不透水层，埋设带孔透水管，管周围填装直径8 3 2 m m 的砾石，将屋顶或道路等不透水的 面收集的雨水引入透水管，管道和砾石空隙有一定的储水空间，可存储一部分雨水，并使之 通过周围的土壤f 渗，补给地下水。 1 3 1 3 日本居住区雨水利用研究现状 日本是在城市中开展雨水资源化利用规模最大的国家，所集蓄的雨水主要用于冲洗厕 所、浇灌草坪，也用于消防和发生灾害时应急使用。2 0 世纪6 0 年代开始，日本各界逐渐对城 市雨水资源利用给予重视。从1 9 6 3 年开始收集路面雨水，兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池，储 蓄的雨水j = j i 做喷洒路面、灌溉绿地等城市临时杂用水。设施火多建在地下，充分利用了地f 空间。建在地上的设施也尽可能满足多种， 途，如在调洪池内修建运动场，雨季用来蓄洪， 平时用作运动场。7 0 年代开始修筑集流面收集雨水，采用各种渗透设施截流雨水或收集利用， 做了大量的研究和示范l ：程，并纳入“国家卜 水道推进计划”，在政策和资金上给予支持。日 本为了解决因抽取地卜| 水而引起地基一f 沉”问题，在8 0 年代初期开始推行雨水贮留渗透计划， 各种雨水入渗设施得到迅速发展，包括渗井、渗沟、渗池等，这些设施占地面积小，可因地 制宜地修建在楼前屋后旧。 1 9 9 2 年日本政府颁布了“第二代城市f 水总体规划”，止式将雨水渗沟、渗塘及透水地面 作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地f 渗设 旌。 河南农业大学硕士学位论文 1 3 2 国外城市居住区雨水利用案例马尔默的b 0 0 1 生态住宅区 马尔默位于瑞典南部的斯科纳省，是瑞典第二入城市。它踞守波罗的海海口厄勒海峡东 岸，与丹麦首都哥本哈根由2 0 0 0 年建成的跨度1 6 k m 的欧尔松人桥连接。它的建成为瑞典 与丹麦的贸易、就业、住房、文化、教育和研究方面的共同市场带来巨人的发展潜力。马尔 默、哥本哈根与瑞典的城市赫尔辛堡及丹麦城市赫尔辛格等共同构成厄勒海峡城市群，发挥 着北欧与欧洲大陆沟通的纽带作用。马尔默城市总人口约2 9 2 万，城市建成区面积1 7 9 6 k m 2 ， 属于海洋性温带气候，年最高温度2 7 ，最低温度一i 。全年平均降雨量约6 0 0 m m 。温暖 湿润的气候条件促进了市民各个季。1 ，丰富的户外活动，也使得户外空间设计成为设计中的重 点之。另外，两港新区位于景色优美的滨海地带，距离马尔默市中心也只有2 k m 左右， 区位优势明显。 图1 2 马尔默b o o l 社区航拍图( 来自g o o g l ee a n h ) f i g1 2m a i m ob o o lc o m m u n i t ya e r i a im a p b 0 0 1 社区f 。i 地面积3 0 h m 2 ，总建筑面积1 7 5 万m 2 ，其中居住面积8 0 万m 2 ，办公面积 4 0 万m 2 ，其它5 5 万m 2 。容积率0 5 8 ，住宅套数8 0 0 套。该社区混合了独立住宅、公寓、 办公以及面向2 5 岁以卜或5 5 岁以上人群的小户型住宅。关- j 该区的景观系统规划，从开 始就达成了一项共同规定，那就是每庠建筑物直接与水和自然接触，最人程度地体现环境质 鼙及公平。该区域的可持续景观规划设计具体体现在以卜儿个方面： 1 3 河南农业大学硕士学位论文 图l - 3 马尔默b o o l 社区内部实景图( 来自g g l ee a r t h ) f i gl 一3m a l m ob 0 0 1c o m m u n i t yw i t h j nt h ev i r t u a lm 印 1 可持续水系统设计 瑞典国士因为冰川纪的原因，国内湖泊众多，淡水资源丰富，所以在水利用方面更注重 水系统的生态调节及休闲功能，此外则通过规划设计提高水体臼净能力，以维护生态环境健 康。 2 社区水系统规划 在b 0 0 l 项目规划之初，马尔默规划办公室就明确了水系统规划的3 个目标：第一，将 社区通过水系与老城中心连接起来；第二，实现每座建筑物直接与水和自然接触；第三，收 集雨水并利用植物对其进行处理和可持续利用。在该目标的指引一f ，总建筑师a st 1 1 a n 以 中世纪城镇和街区格局为范本进行统一规划，兼顾当地的海风特征和开放空间层次变化，规 划了由不同角度交织迭合而成的慢行街道系统和生动多变的邻里空间格局及诸多避风场所。 整个社区包括居住区、欧洲村及社区绿地3 火片区。各区环境均以水为基本要素，通过一条 穿越居住区和欧洲村的人：】：运河实现了每栋建筑都临水的目标。这条运河沿线形成了b 0 0 l 社区带型中心绿地，运河以位丁场地中心的集水池为源头，以湖泊、小型瀑布及湿地小溪的 形式穿越居住区及欧洲村，最后分别由北侧汇入火海、由南侧汇入人j ：休闲码头。设计师将 不同形式的水景巧妙地引进城市新区中，最大程度优化了居住环境。 3 以景观体验为宗旨的亲水设计 社区的户外环境以水为基本要素，纵观其所能体验到的水景观类型，可谓丰富多样，多 姿多彩，包括浅水j 、场、台阶式休闲码头、临水散步长廊、亲水目光浴平台、高空跳水平台、 水上蜘蛛、小瀑布、溪流湿地等，为市民创造了多种与水景对话的机会。虽然该社区邻接大 海，水源充足，但整个水景观规划没计仍然节现出小型化、生态化的设计特征，通过亲人尺 度和丰富的水景设计而为市氏创造了宜人的生活环境，这也是瑞典一贳所官扬和执行的“以 1 4 河南农业大学硕士学位论文 人为本”的城市发展理念。 4 可持续雨水管理 b o o l 社区的雨水管理特点体现在雨水管理和污染物处理两个方面。社区采用滞留、渗 透、收集和排放结合的管理方式，首先将雨水径流区域如屋顶、街道、广场等采用透水和滞 水材料如屋顶绿化、透水面砖，最大程度滞留雨水，其次结合开放式排水道及雨水收集池汇 集雨水。关于污染物处理，该社区雨水分为受污染的雨水和未受污染的雨水，设计方案则尽 量减少受污染雨水，通过建设大量的屋顶绿化来过滤处理雨水。由于马尔默临近海洋，年降 水较多，通过植被屋顶，可以将大约6 0 的年降水通过蒸发参与到大气水循环，其余的水 经过植被吸收后再进入雨水收集系统。此外，植被屋顶还有利于屋面的保温隔热，如一般屋 顶的温度在冬季和夏季分别达到一3 0 和+ 6 0 ，但经过植被屋顶的调节，冬季和夏季的温度 分别为一5 和+ 2 0 。来自于繁重交通路面的受污染的雨水则通过两侧开放式排水道汇集， 通过湿地植物净化，同时使用分离器生成油与颗粒。来自于屋面及步行区的未受污染的雨水 则通过管道排放至开敞的池塘，导入种植区，形成居住建筑旁分散布局的邻里绿地和水体， 很好地改善了邻里小气候。另外，整个社区雨水排水系统与市政管网相连，以保证在暴雨季 节社区排水的安全性。 1 3 3 国内城市居住区雨水利用研究现状 雨水利用技术在我国也有很久的历史。在我国古代，雨水一般多用于农业用水。据今约 4 1 0 0 年前的后稷便开始推行区田澍墙】，即西汉后期在吼种法和代田法基础上发展起来的 一种园田化的集约耕作方法。适用于北方旱作地区。最早载于汉成帝时的汜胜之二b 。 区田法的特点是在小面积土地上集中使用人力物力，精耕细作，防旱保收，求得单位面 积的高额丰产。战国末期有了高低畦种植法和塘坝。在2 5 0 0 多年前，安徽省寿县修建了人 型平原水库芍坡，拦蓄雨水， ： j 丁灌溉。秦汉时期，在汉水流域的丘陵地区还修建了串 联式塘群，对雨水进行拦截与调节；在这一时期还有修建涝池塘坝拦蓄雨水利用的历史记载。 水窖修筑历史也有数百年。我国两北干旱j f 干旱地区通过农业的生产实践，创造了许多集蓄 利用技术，建造了如坎儿井、士窖、人口井等多种蓄水设施，对当地农业的发展发挥了十分 重要的作用i l 引。 由此可见，雨水由于农业生产具有悠久的历史。除此之外，许多占代建筑也体现了雨水 渗透原理，比较典型的有包括黄十斤 陵区的地坑院、无锡地区在内的江南乡镇住宅内设天井 来滞留雨水，杭州老城区在庭院中设天井沟和矩形渗坑等等，其实这些补充地卜水和涵养水 源的措施直至上世纪中叶还在使用。 随着城市雨水利川在我国的发展，国内学者也进行了火量的研究。张新波等( 2 0 0 6 ) 【2 0 】 河南农业大学硕士学位论文 在城市雨水利用方案各影响冈素的基础上，引入可拓学( e x t e l l i c s ) 理论，建立了雨水利用 工程设计方案的物元评价模型，给出了可拓学评价步骤，并用实例验证了其合理性和实用性。 张书亮等( 2 0 0 7 ) 旺”利用流域地形分割技术，通过专业的g i s 地形处理软件，建立了城市雨水 流域汇水区的自动划分方法。刘琳琳等( 2 0 0 7 ) f 2 2 】以沈阳市浑南新区慧缘馨村小区为实例，建 立了雨水资源化体系，进行了雨水资源化设计、水景观系统设计和水量平衡计算。张亚