海绵城市建设——雨水花园设计综述[共28页]

1、海绵城市建设北京地区雨水花园设计方法综述 环境工程设计基础课程展示 北京建筑大学 环科121 王齐 1 简介 雨水花园(Rain Garden，也称Bioretention)是低影响 开发体系中一项重要技术措施，它以生态可持续的方 式来实现,水面(如停车场、街道、庭院等)的雨水净化、 滞留、渗透及排放，同时由于其显著的景观和生态功 能，已广泛地应用在居住区、道路、商业区等不同类 型的园林景观中。植物是雨水花园的重要组成部分也 是景观重要的设计要素之一。 2 简介 植物在雨水花园中的功能 污染物吸收与净化 雨水滞留与渗透 审美与环境教育 生态功能 3 案例简要展示 美国波特兰市塔博尔山中学雨水花

2、园美国波特兰市塔博尔山中学雨水花园 4 雨水花园结构 5 雨水花园分类 1、以控制雨水径流量为目的 通过植物和土壤的作用滞留渗透雨水是该类雨水花园 的主要目的，此雨水花园的主要功能是减少雨水径流量， 还有净化水质、补充地下水的作用。一般比较适用于居民 小区、建筑庭院、公共建筑等污染较轻的小面积雨水径流。 6 雨水花园分类 2、以降低雨水径流污染为目的 该类型的雨水花园主要功能是降低雨水径流污染，且 能渗透和滞留雨水。常用在停车场、道路等雨水径流污染 相对严重的地区。 7 雨水花园设计原则 雨水花园设计原则 低影响开发原则 功能第一原则 景观美原则 安全原则 8 雨水花园设计原则 雨水花园设计原

3、则 低影响开发原则 功能第一原则 景观美原则 安全原则 9 雨水花园植物选择原则 雨水花园植物选择原则 优先使用乡土植物 选择根系发达、耐水污染的植物 选择抗性能力强的植物 具有较高观赏性 10 雨水花园常用设计方法 基于达西定律的渗滤法 蓄水层有效容积法 完全水量平衡法 11 渗滤法达西定律 达西定律表征渗流能量损失与渗流流速之间 关系，其表达式如式（1）所示： 12 渗滤法雨水花园面积计算 当蓄水层蓄满水时，流速如式（2）所示 ： 13 渗滤法雨水花园面积计算 当蓄水层未蓄水时，流速如式（3）所示 ： 14 渗滤法雨水花园面积计算 设计时，常取其平均值，如式（4）所示： 15 渗滤法雨水花

4、园面积计算 渗滤的基本规律有： 16 渗滤法评价 此方法主要依据雨水花园自身的渗透能 力和达西定律而设计，忽略了雨水花园构造 空隙储水量的潜力和植物对蓄水层的影响。 在新西兰等地，降雨量常按当地两年重现期 日降雨量的1/3，约 25 mm 计算。填料采 用砂质壤土，渗透系数不小于0.3 m/d，蓄 水层一般为100250 mm，蓄水层中的水 被消纳的时间一般为12 d。 17 有效容积法雨水花园面积计算 这是一种在水量平衡的基础上，利用雨水 花园蓄水层的有效容积消纳径流雨水的设计方 法。根据植被被淹没的状态又分为两种情况。 18 有效容积法雨水花园面积计算 （1）部分植被的高度小于最大蓄水高度

5、，则植 被在蓄水层中所占体积如式（8）所示： 19 有效容积法雨水花园面积计算 则实际可蓄水的体积如式（11）所示： 20 有效容积法雨水花园面积计算 根据水量平衡 ，进入雨水花园的径流量（V = Ad H）等于实际蓄水体积 ，即V =Vw ，则有： 21 有效容积法雨水花园面积计算 （2）植被高度均超出蓄水高度，则有 hv=hm， 式（11）可化为： 则雨水花园面积为： 22 有效容积法评价 此法主要利用雨水花园蓄水层的有效 容积滞留雨水，考虑了植物对蓄水层储水量 的影响，但未考虑雨水花园的渗透水能力。 实际应用中大多采用第二种情况进行计算， 主要是用于处理初期雨水，处理的雨水径流 量一般按

6、 12 mm 的降雨量设计。 23 完全水量平衡法基本原理 假定雨水花园服务的汇流范围内的径流雨水首先汇入雨水花园（当一般雨水花 园面积占全部汇流面积的比例较小，即直接降落到雨水花园本身的雨水量较少 时，可忽略不计），当水量超过雨水花园集蓄和渗透能力时，开始溢流出该计 算区域，此时，在一定时段内任一区域各水文要素之间均存在着水量平衡关系， 如式（16）所示： 24 完全水量平衡法基本原理 通常，计算时段可以取独立降雨事件的历时，此时，由于蒸发量较小，Z 可以忽略。而且在设计雨水花园时，一定设计标准对应的溢流外排雨水量可假 设为0。如果计算时段开始与终了时雨水花园内蓄水量之差以 Vw 表示，即 Vw =U2 -U1（实际计算时可视时段开始时雨水花园无蓄水，即U1=0）。即：Vw =U2， 如式（17）所示 。图2 为雨水花园计算模型示意。 图 2雨水花园计算模型示意 25 完全水量平衡法径流雨水量 径流雨水量可采用式（6）计算，其中H可根据当地的降雨特性和设定的削减雨 水的目标来确定，雨水花园主要针对较频繁暴雨事件，设计降雨量一般不超过 0.03 m。 26 完全水量平衡法评价 此方法主要针对一场雨的雨量来设计，其 目的不仅是用来处理初期雨水，而是要在净化 雨水的基础上削峰减量，最终实现无溢流外排 现象。如果将处理后的水