美國(guó)雨水利用及景觀設(shè)計(jì)案例分析

1、美國(guó)雨水利用及景觀設(shè)計(jì)案例分析摘要雨水利用是緩解城市水資源危機(jī)、維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)健康的重要戰(zhàn)略和措施。雨水的處置是我國(guó)當(dāng)前城市化進(jìn)程中亟需解決的問(wèn)題之一，然而由于起步比較晚，目前我國(guó)在這一領(lǐng)域發(fā)展水平還比較低，因此需要學(xué)習(xí)其他國(guó)家在這方面的成功經(jīng)驗(yàn)。本文對(duì)美國(guó)部分城市地區(qū)的雨水規(guī)劃利用情況進(jìn)行了介紹分析，以期能對(duì)我國(guó)的雨水利用領(lǐng)域的研究應(yīng)用及政策的制定提供參考和啟發(fā)。關(guān)鍵詞：雨水利用、景觀設(shè)計(jì)、美國(guó)一、引言隨著城市化程度的不斷提高，高強(qiáng)度人類活動(dòng)改變了城市地表環(huán)境的結(jié)構(gòu)與功能，使得相當(dāng)比例的軟性透水性下墊面被不透水表面（路面、屋面、地面）所覆蓋，改變了地表生態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能，影響了雨水截留、下

2、滲和蒸發(fā)等環(huán)節(jié)，導(dǎo)致水的自然循環(huán)規(guī)律發(fā)生變化，加劇了流域洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度。因此，傳統(tǒng)的雨水管理模式顯現(xiàn)出城市洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)加大、雨水徑流污染嚴(yán)重、雨水資源大量流失、生態(tài)環(huán)境破壞等主要問(wèn)題。雨水利用尤其是城市雨水的收集利用就不僅是指狹義的利用雨水資源和節(jié)約用水，其意義更廣泛、更深刻。城市雨水是長(zhǎng)期被忽視的一種水資源。雨水收集利用是針對(duì)因建筑屋頂、路面硬化導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)徑流量增加而采取的對(duì)雨水進(jìn)行就地收集、人滲、儲(chǔ)存、處理、利用等措施。主要包括收集、儲(chǔ)存和凈化后的直接利用；利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對(duì)雨水徑流實(shí)施調(diào)蓄、凈化和利用，改善城市水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境；通過(guò)各種人工或自然滲透設(shè)施使

3、雨水滲入地下，補(bǔ)充地下水資源。目前國(guó)際雨水資源利用管理體系理念以德國(guó)、美國(guó)、日本等為代表，強(qiáng)調(diào)雨水資源的多角度調(diào)控與多重利用，以減少進(jìn)入城市排水系統(tǒng)的雨水徑流量、減輕城市排水負(fù)擔(dān)、保持城市水文生態(tài)過(guò)程良性循環(huán)為目的，以法律法規(guī)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等手段構(gòu)建完善的雨水資源利用管理體系，充分發(fā)揮雨水的資源功能，促進(jìn)雨水資源的可持續(xù)利用，維護(hù)區(qū)域水文循環(huán)過(guò)程。二、雨水利用的發(fā)展及理念雨水資源的利用有悠久的歷史。早在4000年前，古代中東的納巴特人在涅杰夫沙漠，把從崗丘匯集的徑流由渠道分配到各個(gè)田塊，或把徑流儲(chǔ)存到窯里，以供農(nóng)作物利用，獲得了較好的收成。阿富汗等干旱半干旱地區(qū)的國(guó)家也推廣使用了納巴特人的利用雨

4、水資源的方法。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，美國(guó)、前蘇聯(lián)、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亞等國(guó)對(duì)集水面進(jìn)行了大量研究，如墨西哥利用天然不透水的巖石表層為集水面；美國(guó)利用化學(xué)材料處理集水面以增加集水效率；美國(guó)、墨西哥、索馬里在集水面上鋪設(shè)塑料薄膜、瀝青紙、金屬板等，集流效果很好，但費(fèi)用高。目前，德國(guó)、日本、加拿大等許多發(fā)達(dá)國(guó)家采用鐵皮屋頂集流，將匯集徑流貯存在蓄水池中，再通過(guò)輸水管道灌溉庭院的花草樹木和衛(wèi)生間用水。雨水資源管理是對(duì)雨水徑流資源的利用，通過(guò)屋頂綠化、低洼綠地、滲透性輔面等措施強(qiáng)化雨水的儲(chǔ)蓄和下滲以減少雨水徑流，通過(guò)景觀水體的調(diào)蓄削減外排雨水量，通過(guò)地下雨水調(diào)蓄池以減少雨水污染等技術(shù)措施的

5、實(shí)施，實(shí)現(xiàn)將雨水資源利用、預(yù)防洪澇、城市景觀、環(huán)境改善等功能融為一體的目的，也是環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)的實(shí)際需求。如今，雨水蓄滲、緩排、利用等已成為國(guó)際雨水管理的重要內(nèi)容。美國(guó)、德國(guó)和日本是雨水資源利用和管理開展較早的國(guó)家，從20世紀(jì)70年代至今經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，取得了較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前國(guó)際上雨水資源利用方面比較成熟的國(guó)家都特別重視雨水的多重利用以及多角度調(diào)控，通過(guò)各種技術(shù)手段加強(qiáng)雨水下滲回灌和進(jìn)行回用，最大限度地減少進(jìn)入城市排水系統(tǒng)的雨水量，在技術(shù)、法規(guī)、經(jīng)濟(jì)等方面形成了相對(duì)較完善的雨水資源利用管理體系，尤其強(qiáng)調(diào)雨水的資源性，促進(jìn)雨水資源的可持續(xù)利用，保持城市水文生態(tài)過(guò)程良性循環(huán)，維護(hù)區(qū)域

6、水文循環(huán)過(guò)程。美國(guó)的雨水利用是以提高天然入滲能力為其宗旨。不僅重視工程措施，并制定相應(yīng)的立法對(duì)雨水綜合利用給予支持。在上世紀(jì)七八十年代美國(guó)也經(jīng)歷了類似我國(guó)現(xiàn)在所經(jīng)歷的城市化進(jìn)程，城市化引起了一系列問(wèn)題，其中就包括了河道下游洪水泛濫的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)各州都陸續(xù)制定了各自的雨水管理?xiàng)l例。清潔水法是美國(guó)水資源管理的綜合法律。20世紀(jì)90年代，美國(guó)聯(lián)邦和各州分別制定了一系列政策，如使用總稅收、發(fā)行義務(wù)債券、聯(lián)邦和州給予補(bǔ)貼、聯(lián)邦貸款、投資分扣方式鼓勵(lì)人們采用新的雨水處理方法。美國(guó)環(huán)保總署在1999年出臺(tái)了雨水的最佳管理方案(BestManagementPractices)，作為雨水監(jiān)測(cè)、收集、

7、處理的依據(jù)。美國(guó)的雨水利用著重于提高天然入滲能力，各州普遍推廣屋頂蓄水和由入滲池、入滲井、綠地、透水性路面等組成的一整套回灌系統(tǒng)，其中加州佛雷斯諾市年回灌量占該市年用水量的1/5。芝加哥市興建了著名的地下隧道蓄水系統(tǒng)，可同時(shí)解決城市內(nèi)澇和雨水利用的問(wèn)題；加利福尼亞州的福雷斯諾市修建的“LeakyAreas”地下回灌系統(tǒng)，在19711980年的10年間，地下水回灌總量達(dá)1.388X108m3,其年回灌量占該市年用水量的20%。此外，美國(guó)還注重將雨水利用與景觀設(shè)計(jì)、城市公園相結(jié)合，所有雨水徑流量計(jì)算、蓄水設(shè)施的設(shè)計(jì)等“場(chǎng)地工程學(xué)”(SiteEngineering)的主要內(nèi)容都是注冊(cè)風(fēng)景園林師的必修

8、課程。在2007年4月，美國(guó)風(fēng)景園林師協(xié)會(huì)(ASLA)公布了他們?cè)u(píng)選的2007年度專業(yè)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)，其中“波特蘭MountTabor中學(xué)雨水花園”和”波特蘭NESIskiyou綠色街道”榮獲殊榮，堪稱風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中雨洪控制利用的典范。綠屋頂、植被淺溝、下凹式綠地、雨水花園等雨洪控制利用措施在這些作品中都有體現(xiàn)。美國(guó)希望通過(guò)對(duì)這些設(shè)計(jì)予以嘉獎(jiǎng)，使更多的風(fēng)景園林師可以關(guān)注雨水利用的問(wèn)題。三、基于雨水利用的案例分析第一個(gè)案例發(fā)生在美國(guó)圣路易斯市，它是密蘇里州最大的城市，中西部的水陸交通樞紐，擁有全國(guó)最大的內(nèi)陸河港和28km的碼頭岸線。該市位于密蘇里東部，與伊利諾伊州接壤，坐落在河岸階地上，地勢(shì)向東低落，

9、平均海拔138m。從19世紀(jì)50年代起，城市工商業(yè)興起，隨后城市不斷擴(kuò)大。市中心的新建摩天大樓與法式古典建筑交錯(cuò)，與寬闊的街道襯托起一座高達(dá)192m的不銹鋼拱門的壯觀宏偉，這座拱門象征著美國(guó)的歷史文化，為城市的主要標(biāo)志。圣路易斯城市花園項(xiàng)目的場(chǎng)地就是處在拱門附近，不僅突出了圣路易斯的歷史文化、社會(huì)關(guān)系，還從城市的濱水位置來(lái)考慮，著重了在雨水處理方面的設(shè)計(jì)，既保證了該市的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，也確保了美麗的碼頭景觀。案例中的設(shè)計(jì)場(chǎng)地是圣路易斯市購(gòu)物中心旁邊的雕塑公園，占地約12140m2。這個(gè)公園由私人基金會(huì)發(fā)起，在城市中承擔(dān)著復(fù)興商業(yè)的任務(wù)，扮演著引人注目的角色。設(shè)計(jì)不僅結(jié)合了當(dāng)?shù)氐牡乩?、水文現(xiàn)狀和植物配

10、置，還創(chuàng)新了雨水管理策略，提供了一個(gè)可以吸引了眾多國(guó)內(nèi)外觀光客的別樣空間。城市花園的設(shè)計(jì)融入了多種可持續(xù)發(fā)展的策略，將鄉(xiāng)土植物，健康生長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的復(fù)興，雨水的管理結(jié)合在一起，花園中2/3場(chǎng)地的雨水排放系統(tǒng)由雨水花園組成，將近一半的地表使用了透水鋪裝，465m2的雨水花園截留、滲透著地表徑流。公園中兩座屋頂花園，一座是在咖啡廳上，一座是維護(hù)建筑的屋頂，加在一起130m2的綠屋頂為雨水滯留提供了保證。三種不同的土壤混合而成的新型土壤，替代了原有的碎石填充和大力夯實(shí)的做法。這些土壤提供更健康的基質(zhì)，更快速的滲透能力，也為植物群落提供了優(yōu)良的生活環(huán)境。另一個(gè)案例是紐約布魯克林的郭瓦納斯運(yùn)河，曾經(jīng)是

11、布魯克林到紐約市區(qū)最重要的交通要道。但因多年向其排放工業(yè)垃圾，已經(jīng)受到了嚴(yán)重的污染，水中有大量包括多氯聯(lián)苯、煤焦油廢料、重金屬在內(nèi)的污染物，其水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到SD級(jí)別，SD水體被認(rèn)為是嚴(yán)重的污染區(qū)域，游泳養(yǎng)魚等活動(dòng)都是不可以實(shí)現(xiàn)的。惡劣的水質(zhì)，再加上缺乏有效的維護(hù)，已經(jīng)導(dǎo)致85%的堤岸受到腐蝕，產(chǎn)生了高昂的清潔費(fèi)用。2010年3月2日，環(huán)保機(jī)構(gòu)將郭瓦納斯運(yùn)河列為國(guó)家優(yōu)先項(xiàng)目名單，同時(shí)也是污染黑名單，這使它成為美國(guó)環(huán)保局希望找到解決措施的重點(diǎn)對(duì)象之一。郭瓦納斯運(yùn)河海綿公園是一多功能開放式公共空間，可以減緩、吸收、滲透地表徑流，治理污染的雨水，促進(jìn)其與周邊環(huán)境的友好發(fā)展。通過(guò)機(jī)構(gòu)與個(gè)人的合作，采納居民

12、、社區(qū)、市州聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)意愿，借助于景觀設(shè)計(jì)手段，表達(dá)出對(duì)城市問(wèn)題的關(guān)注，并提出了應(yīng)對(duì)之法。紐約市多使用雨污合流下水道，在暴雨期間，降雨與城市污水一同流入排水設(shè)施中，但是在大暴雨期間，雨水與污水就會(huì)溢流到郭瓦納斯運(yùn)河，每年排入運(yùn)河的水量超過(guò)了1100000m3。改建的海綿公園設(shè)計(jì)將雨水轉(zhuǎn)移到水管理中心、戶外空間、與植物緩沖帶，這些地區(qū)可以滯留，滲透部分雨水，減小進(jìn)入合流下水道的雨水。海綿公園提出了意象城市縫合計(jì)劃，通過(guò)將公共空間與私人土地相連，為沿著運(yùn)河2400m的娛樂(lè)空間設(shè)計(jì)一條連續(xù)的步道，而將現(xiàn)有的街道作為入口，連接步道與濱水區(qū)，為居民提供各種各樣的開放性空間，包括社區(qū)花園、公共展示

13、空間和臨時(shí)性市集等。這個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃占地4.6hm2，其中約3.2hm2的步道與游憩空間，約1.4hm2的濕地。案例中選用的植物可適應(yīng)惡劣的環(huán)境，降解污水中的重金屬。此外，周圍的濕地也可以吸附有毒物質(zhì)、重金屬、細(xì)菌等。場(chǎng)地的研究和資料的收集多關(guān)于城市水處理系統(tǒng)，項(xiàng)目研究了現(xiàn)存的城市排水系統(tǒng)，流域邊界、水生植物群落、水中污染物、水體修復(fù)策略、透水材料、土壤滲透性和與水相關(guān)的一些公共項(xiàng)目。此外還深入了解了現(xiàn)有的城市雨水徑流狀況和排水原理，制定了直接吸收雨水徑流的策略，確定了通過(guò)植物修復(fù)凈化徑流的手段，最終維持濕地的生態(tài)環(huán)境。在這個(gè)案例中，海綿公園的雨水管理設(shè)計(jì)是基于對(duì)下水道與雨水系統(tǒng)的重新組合，減少了

14、對(duì)昂貴的工程的依賴。除了經(jīng)濟(jì)獲益之外，海綿公園還將雨洪管理與重要的歷史古跡、游憩區(qū)和社區(qū)服務(wù)設(shè)施等文脈整合到了一起，不僅營(yíng)造了城市開放性空間，還保護(hù)了環(huán)境。值得一提的是，這個(gè)方式適宜應(yīng)用在市政稅收按齡收費(fèi)的成熟城市，以及工業(yè)發(fā)展落后的污染區(qū)域。在設(shè)計(jì)中，海綿公園的環(huán)境已經(jīng)成為雨水處理的系統(tǒng)之一，針對(duì)破敗的基礎(chǔ)設(shè)施，提出了切實(shí)可行的修復(fù)策略，兌現(xiàn)了一個(gè)更加清潔的未來(lái)。四、結(jié)論與展望發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于雨水的收集利用經(jīng)歷了多年的技術(shù)研究與實(shí)踐，不僅將傳統(tǒng)的水處理工藝用于雨水的處理與回用，而且不斷的將景觀設(shè)計(jì)與雨水處理相結(jié)合，使得對(duì)于雨水的處理高效化、節(jié)能化、模塊化，使得用地面積和投資都有所降低,這也應(yīng)該成

15、為我們未來(lái)的研究方向。雖然國(guó)外雨水資源利用的技術(shù)比較先進(jìn)，可以學(xué)習(xí)和借鑒，但是鑒于我國(guó)自身特殊的自然條件，不可能完全照搬照抄，所以國(guó)內(nèi)的城市雨水利用的理論和技術(shù)還處于不斷摸索的階段，相關(guān)專著非常少，在一些方面還有待進(jìn)一步深入研究。例如城市可利用雨水資源量的計(jì)算及其合理調(diào)配，水力計(jì)算及其設(shè)計(jì)參數(shù)的合理確定，雨水水質(zhì)對(duì)地表水、地下水的影響機(jī)理,雨水利用工程對(duì)生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系的建立，雨水利用區(qū)劃與適宜的利用模式，雨水利用與城市最佳水面率的關(guān)系等。此外，我國(guó)雨水利用相關(guān)法規(guī)與政策還不夠完善，尚需要借鑒國(guó)外先進(jìn)的雨水利用理念，同時(shí)先進(jìn)的理念推廣需要加大國(guó)家在政策方面的支持力度。就如在雨水綜合利用與城

16、市排水、城市內(nèi)澇、污染防治的相關(guān)政策；雨水綜合利用與水資源、城市供水、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、城市規(guī)劃、建筑、小區(qū)的相關(guān)政策等等。參考文獻(xiàn)1 賀妍基于雨水利用的城市公園景觀設(shè)計(jì)研究學(xué)位論文.2013.2 王思思.國(guó)外城市雨水利用的進(jìn)展J.城市問(wèn)題,2009(10).3 楊芳絨，潘盼，李延.國(guó)內(nèi)外城市雨水資源化利用措施分析J.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010(2).4 鐘素娟，劉德明，許靜菊.國(guó)外雨水綜合利用先進(jìn)理念和技術(shù)J.福建建設(shè)科技.2014(2).5 車伍，楊正，趙楊等中國(guó)城市內(nèi)澇防治與大小排水系統(tǒng)分析J.中國(guó)給水排水，2013,29(19):13-15.6 董長(zhǎng)柏.城市雨水利用的技術(shù)與分析J.城市建設(shè)理論研究.2014(1).7 黃志敏.分析國(guó)內(nèi)外城市雨水利用現(xiàn)狀及趨勢(shì)J.城市建筑.2014(8).8 Wallace,CoreyD.andRyanT.Bailey,2015.Susta