基于地域自然生态的当代住区水景设计策略研究雨水花园与生态水池设计策略下城市住区水景的思考

基于地域自然生态的当代住区水景设计策略研究雨水花园与生态水池设计策略下城市住区水景的思考

在环境破坏日益严重、资源紧张的情况下，“低碳生态”已成为全球的热点。许多国家已明确规定了建筑节水的操作方法。2006年，中国正式实施了绿色建筑评价标准。然而，在景观设计中的节能理念似乎是落后的。水能柔化环境、调节气候、湿润空气,因此水景成为住区景观中必不可少的元素之一。目前住区水景大部分依靠自来水供给,由于成本过高,很多住区仅在节假日开放水景。而常年蓄水的人工水景由于水体不流动,受到灰尘、落叶等的污染,水体往往变质发臭,夏季蚊虫滋生,旱季容易干涸。如何解决水源、水质问题;如何利用雨水的收集来补水;如何解决水景在非雨季时干涸的尴尬等问题成为住区水景设计中的焦点。目前国内外学术界提出很多设计概念,也开展了各种试验,雨水花园和生态水池是其中最重要的内容之一。1雨水花园和生态池塘的起源和原则1.1雨水花园的概念雨水花园(图1)是自然形成的或人工挖掘的,兼具审美性和生物保水功能的渗透性浅口绿地,被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水,是一种生态的可持续的雨洪控制与雨水利用设施。它是一种别致的景观,兼具雨季及非雨季的双重景观特征,能有效地去除径流中的悬浮颗粒、有机污染物以及重金属离子、病原体等有害物质;营造的小生态环境可以为昆虫与鸟类提供良好的栖息环境,从而达到生态平衡;通过植物的蒸腾作用调节环境中空气的湿度与温度,减轻热岛效应,改善周围的环境条件。它必须具备以下几个要素:1)乔木、灌木与地被;2)至少450mm深的生长媒介;3)贮水池;4)平整的下层保水层;5)至少150mm管径的排水管;6)溢流系统;7)贮水池具有良好的防水层;8)小水池作为次要的贮水池;9)良好的汇水措施;10)地表水外排到市政管网;11)在公共设施交叉处设置适当的挡水设施。真正意义上的雨水花园形成于20世纪90年代。塔博尔山中学的雨水花园是波特兰市可持续性暴雨水管理最成功的案例之一(图2)。它把一个未充分使用的沥青停车场改造成一个具有创新性的雨水花园。这个花园集艺术、教育和生态功能于一体,不仅把一个“灰色空间”转变成“绿色空间”,同时也解决了当地居民的下水道设施问题。1.2生态水池的概念雨水花园中的雨水经过层层收集过滤后需要一个水池来储存,如果采用常规的社区水池做法,处理后的雨水会再次变质,无法达到净化水体的目的。生态水池就是为解决这一难题而提出来的。生态水池是适于水下动植物生长,美化环境、调节小气候、供人观赏的水景,它的起源要追溯到自然界中的池塘。自然界中池塘是动植物生活的重要场所,是人类社会不可或缺的地貌,更是人类生活的重要乡土景观元素。而原始的池塘由于景观效果粗糙,在城市住区水景设计中一直被忽视。但是在国家“节能、生态、低碳”的思想引导下,“生态水池”的概念应运而生,其实质就是要求水景自身能形成一个生态平衡体系,达到自净,同时尽量采用雨水补水达到节能的效果。其核心内容为:1)新型的无能耗的水源补充;2)水体自成一个生态链,达到自净。成都活水公园的3个养鱼塘就是生态水池的典范(图3)。水体中的污染物质在通过雨水花园的过程中经过吸附、过滤、氧化、还原及微生物分解作用而逐步降解为可供动植物群落生长繁殖的养分。经过这几个过程处理过的水经过几个流水雕塑依序进入3个鱼塘。鱼塘中种植了浮萍、凤眼莲、睡莲等经试验筛选出的具有较强的净化水质及生长能力、又有观赏价值的水生植物,同时在鱼塘中放养观赏性鱼类及青蛙等,既形成一个在有水环境中共生的动植物群落,又形成良好的自然生态景观。2住区水景环境特征重庆属亚热带季风性气候区,四季分明,常年平均气温17.7℃,雨量充沛,年降水约1100mm,降水主要集中在5—9月,约占年降水量的70%。水景成为住区景观不可缺少的元素。然而,目前重庆很多住区的水景只是简单地挖个池子,建座假山,围一圈大理石,放几盆绿色植物,再喷喷水、养养鱼而已。由于缺乏必要的生态链,活水变死水、死水变臭水,水质恶化,藻类蚊虫滋生,隐患重重。1)水源几乎完全依靠人工补水。2)水体易变质发臭。3)雨水未收集利用。4)非雨季观赏性差。从以上4点可以看出,“水源、水质、节约型、观赏性”是目前重庆住区景观迫切需要解决的问题。3生态水池的设计在全球资源越来越紧张的今天,城市住区除建筑本身的节能外,住区水景设计从雨水的收集方式到雨水渗透、回收、再到集中利用,在当今景观设计中已有越来越多的尝试,如2010年上海世博园周边水池的景观处理,就利用了生态水池的概念(图4)。中冶·北麓原处于重庆的两江新区,是集多种住宅形式于一体的城市居住区。为响应“生态、低碳”的节能号召,中冶·北麓原住区在景观设计中,摒弃了传统水景的做法,紧扣雨水花园和生态水池的概念,第一次在住区景观设计中进行了“生态、低碳”的理念尝试,使景观水体自然生态,且达到良好的视觉景观效果。3.1雨水花园设计中冶·北麓原住区场地北高南低,顺应地形的坡度,布置了2条带状雨水花园。第一条是连续的水景,长约600m,最宽处约10m,最窄处约1.5m,平均深度为0.3m,沿途高层和洋房屋面雨水直接排入此水景中;第二条以点状形式设置在各个洋房组团内,有大有小,大的水面面积约200m2,深约0.6m,小的水面面积约20m2,深约0.3m,水景之间采用暗管连通,组团内的洋房屋面雨水直接排入其中;在雨水花园的尾部有一个面积约1000m2的生态收集池(图5)。从端部到集中水池,屋面雨水及地表水沿途汇集到溪流中,一方面通过跌落池进行沉淀,另一方面通过植物过滤来净化水质。沿途种植植物的区域分为密植区和疏植区,二者交错布局,不仅能净化水质,也能调整视线效果。小型集中水池分段穿插在雨水花园中,形成雨水花园的节点,各个水池面积约在100~250m2之间,水深在0.5~1m之间,形式和造型各异,各个水池口部设计特色水闸(图6)。雨水超过水闸高度后再溢流入下一个花园,形成跌水,减缓流水速度,沉淀杂质,净化水质。在雨水花园的中间段种植不同的水生植物,柔化土壤,同时对水体起净化作用。收集净化后的水可再次利用,比如浇花等。600m长的雨水花园有的地方是板材铺地,有的是卵石,有的是密植的水生植物,有的是稀疏的水生植物,不同的铺装配合点缀不同的桥、特色平台,形成不同的景观,带给居民不同的感受。3.2雨水花园—雨水花园的设计策略传统意义上的雨水花园一般是软底,雨水汇集后通过表面的沙土迅速渗透到土壤下,一部分雨水通过埋入渠下的带孔水管收集后被再次利用,另一部分就回归到地下水。考虑到中冶·北麓原场地内地下水位较低,若只采用管道收集部分雨水无法满足集中水景的需要,所以雨水花园没有采用软底让雨水渗透,而是分层碾压,用150厚的C25素混凝土浇筑池体,然后分别覆上200mm厚的黏土和250mm厚的种植土供水生植物生长。从源头的小收集池,经过密植区、疏植区,经历几个水池的过滤沉淀,最终汇入集中的生态水池。雨水收集是雨水花园的重点,屋面、道路、地表是收集的重点部位,屋面雨水从立管到建筑底部的收集槽,道路与地表雨水的坡度等这些问题需要结合场地仔细推敲。1集水式水池屋面雨水、空调冷凝水通过落水管流入建筑下方的蓄水池,水满后溢流入导流渠,穿过绿地和铺装,从特别设计的出水口流向雨水花园的水渠中,最终汇集入集中水池。2种非渗水型铺装道路雨水收集有2种情况,一种采用渗水性铺地做法,让道路雨水迅速排走。另一种是非渗水性铺装,通过道路坡度汇集到路边的雨水花园,部分渗漏,部分通过沉淀过滤汇入集中水池。停车场与商业街是大面积硬质铺装的场所,雨水流速快,容易产生积水,所以在2个车位之间设置雨水花园,让雨水能快速渗入其中。3雨水花园的设计思考中冶·北麓原有大面积的疏林草地,大面积草坪的雨水随坡度汇入雨水花园,部分渗漏,部分沉淀过滤后汇入集中水池。通过以上方式把雨水收集起来,导入水渠中。设计上首先解决雨水管、雨水口、雨水井盖、雨水井、水道水池(沉淀、过滤、储存等)等雨水基础设施的景观化,做到别致且有设计感。在设计雨水花园的功能和组成部分过程中,重点从以下几个方面思考:1)不仅考虑雨水花园的功能性,还要考虑其景观性;2)不仅要考虑雨季的景观,还要考虑无水时的景观;3)水沟中预设的带孔水管,增加造价;4)水生植物的种类;5)对于长距离的雨水花园,如何划分区段,要如何增加趣味性和情趣性;6)收集池的解决;7)收水口、挡水口的别致设计;8)溢流水的解决,尤其是大暴雨的时候,雨水渗透不及时,如何使雨水快速进入市政管网。根据设计重点结合地形条件就非常容易确定雨水花园的构造(图7)。3.3水景生态设计雨水花园可以为大的水体景观提供水源,解决传统的靠自来水补充的浪费问题,节约能源。雨水花园过滤净化后的雨水需要一个收集点,集中收集点就是一个大的水景,如果解决不了集中水景水质的稳定性,就解决不了当初节能的意图。通过分析,保证集中水池水质的稳定性必须做到以下2个方面:1)水体自净需要有一定体量;2)能自身形成一种平衡的生物链。为解决以上2个问题,设计及施工从以下2个方面着手:1)通过查找传统数据得知水体需达到1000m3以上才会有自净功能。该水池蜿蜒曲折,长约45m,最宽处约30m,最窄处约10m,池中心深1.5m,水面面积约1000m2,水体容量约1200m3;2)为了形成生物链,设计摒弃了水景常用的钢筋混凝土池底,本打算直接采用自然黏土池底,但该集中水景处于高回填区,保水性非常差,未来沉降会比较大,防水要求很高,既要解决生态性,又要解决保水性。通过对水生植物生长习性的研究,决定尝试一种新的做法:集中水池范围内通过重型机械每0.5m为一层分层碾压,压实系数必须达到0.92,接着做200厚C25的混凝土(内配φ6的钢筋),然后在混凝土壁上涂抹1.5mm的渗透结晶型防水剂,最后覆盖500mm的黏土,黏土为植物生长提供足够的营养。池中均匀配上3处喷泉,为水体提供动力,增加氧气。水池内部选择水质净化能力较强的植物形成良好的群落生境,充分发挥水生生态系统对水的净化能力,加上收集的水体都是通过过滤,水质干净,集中水体完成1年多,达到良好的效果。生态水池周围及水中配置的植物需要仔细研究,植物不仅能调节水质,还能固定池底的土壤。结合重庆的气候特征,选择合适的水生植物种类,一般选择的有高杆灯心草、细叶灯心草、菖蒲、西伯利亚鸢尾、狼尾草等。这些植物在春夏繁茂,景观效果较好;冬季枯萎会有一