（ 福建農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)園林學(xué)院，福建 福州350002）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口逐年增加，我國(guó)城市用水緊張的問(wèn)題也越來(lái)越明顯。水資源的日益短缺，水質(zhì)的不斷被污染和破壞等種種問(wèn)題，使得水資源變得彌足珍貴，然而，每年卻有大量的暴雨徑流白白流失，而且會(huì)帶來(lái)區(qū)域性的洪澇災(zāi)害，若能將這部分水資源加以利用，不但能減輕防洪負(fù)擔(dān)，又能促進(jìn)水資源的良性循環(huán)。下凹式綠地不僅能增加雨水的下滲量，減輕洪澇危害，還能將不透水匯水區(qū)的水通過(guò)滲透作用補(bǔ)充地下水，把汛期雨水轉(zhuǎn)化為雨洪資源，同時(shí)，又具有能夠凈化地表徑流，減輕城市面源污染，調(diào)節(jié)氣候和遏制熱島效應(yīng)等諸多功能和優(yōu)點(diǎn)。

1 下凹式綠地的功能及結(jié)構(gòu)

1.1 下凹式綠地的功能

下凹式綠地在城市小區(qū)和道路兩旁都可以使用，是城市雨洪利用的重要措施之一。下凹式綠地具有3大基本功能。最顯而易見(jiàn)的是景觀功能，下凹式綠地可美化城市環(huán)境，使城市與大自然更好地融合，讓居民置身其中時(shí)，能感到身心愉悅和放松。其次，還有活動(dòng)和使用功能，供人們娛樂(lè)休閑。第三，下凹式綠地還有保護(hù)功能，即對(duì)空氣的凈化、土壤沙塵的固定和凈化、對(duì)氣候環(huán)境的改善、對(duì)噪聲的防護(hù)、對(duì)水體凈化等。除此之外，下凹式綠地還可以作為一種蓄水防汛的工程措施，用來(lái)貯存和滲透汛期雨水[1]。

1.2 下凹式綠地的結(jié)構(gòu)

城市綠地根據(jù)其與周圍地面的高程關(guān)系，可以分為3種：凹、凸、平。下凹式綠地指的是，在城市綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，使路面高程高于綠地高程，而雨水口的高程在兩者之間。這樣的設(shè)計(jì)可以使周圍的雨水徑流首先流入綠地，綠地蓄滿水后才會(huì)流入雨水口，大大地增加了雨水下滲時(shí)間。下凹式綠地的蓄水效果非常好，實(shí)驗(yàn)表明，暴雨強(qiáng)度不超過(guò)150mm時(shí)，基本上積水時(shí)間很短或不積水[2]。

2 下凹式綠地蓄滲效果的影響因素

2.1 下凹式綠地的下凹深度

下凹式綠地的深度實(shí)際上是指下凹式綠地與路面或者溢出口之間的高度差。蓄水效果與下凹深度成正比，深度越深，效果越好，增大了雨水滲透時(shí)間，減緩徑流洪峰，從而起到蓄水調(diào)節(jié)作用。但是，下凹式綠地的深度也不是越大越好，下凹式綠地多種植抗?jié)承椭参?，但是下滲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成植物根系破壞且會(huì)造成安全隱患。下凹深度過(guò)小，則不利于蓄水，下滲時(shí)間得不到保證[3]。

2.2 下凹式綠地的面積比例

低勢(shì)綠地面積與總面積的比例對(duì)蓄滲效果影響顯著。低勢(shì)綠地外排水率為零時(shí)的綠地面積，稱為臨界面積。當(dāng)綠地面積大于臨界面積時(shí)，雨水零排放；當(dāng)綠地面積小于臨界面積時(shí)，雨水有外排。隨著低勢(shì)綠地的占地面積的增長(zhǎng)，土壤的滲透率增大，雨水徑流量則越來(lái)越小，所以低勢(shì)綠地在全部總面積下所占的比例增大有利于實(shí)現(xiàn)雨水蓄滲零排放、改善生態(tài)環(huán)境等?，F(xiàn)今我國(guó)雖然城市綠地總量可觀，但普通綠地居多，蓄滲能力有限，使得大部分雨水資源不能被有效利用。若適當(dāng)增加下凹式綠地，可大大提高雨水的蓄滲效果和利用效率。

2.3 滲透系數(shù)

滲透系數(shù)是影響蓄滲效果的重要參數(shù)之一。土壤的滲透系數(shù)取決于土質(zhì)、植被、孔隙度等因素，決定著綠地的滲透能力。不同草地、林地、降雨量、降雨強(qiáng)度、地形、土地利用方式以及人為擾動(dòng)等因素也會(huì)對(duì)土壤的內(nèi)部性質(zhì)產(chǎn)生影響。不同結(jié)構(gòu)、不同土質(zhì)、不同植被覆蓋的綠地的滲透系數(shù)差異很大，最小的為普通草坪，其滲透系數(shù)為2.5×10-7m／s，而林草地的蓄滲效果最佳，可達(dá)5×10-5m／s。二者蓄滲雨水徑流能力相差2個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，滲透系數(shù)對(duì)下凹式綠地的蓄滲能力有很大的影響。

2.4 設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期

設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期指的是設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的周期，大于或等于該值的暴雨強(qiáng)度可能出現(xiàn)一次的平均間隔時(shí)間，單位為年，用a表示。重現(xiàn)期與頻率成反比。設(shè)計(jì)暴雨的重現(xiàn)期是統(tǒng)計(jì)平均概念，通俗地講就是這么大的雨量多少年出現(xiàn)1次[4]。

暴雨重現(xiàn)期影響到下凹式綠地集蓄匯水區(qū)徑流量的大小。設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期越大，進(jìn)入綠地的徑流量越大，綠地的雨水滲透率越小。對(duì)同一設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期，同一綠地土壤滲透系數(shù)，系統(tǒng)綠地面積率越大，綠地的下凹深度越小。當(dāng)綠地土壤滲透系數(shù)相同，系統(tǒng)綠地面積率相同時(shí)，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期不同時(shí)，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期越大，則土壤滲透系數(shù)越小，下凹深度越大。

選擇設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期，應(yīng)該根據(jù)排水設(shè)計(jì)規(guī)范和當(dāng)?shù)貙?shí)際需求。設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期越大，下凹深度越大，需要的成本費(fèi)用也越高。一般情況下，選擇1a、3a、5a的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 綠地植物耐淹時(shí)間

綠地植物耐淹時(shí)間與綠地下凹深度及綠地土壤滲透系數(shù)有關(guān)。下凹式綠地的下凹深度和面積比例計(jì)算完成后，其最不利條件下，綠地蓄滿水時(shí)，雨水全部下滲所需要的時(shí)間要與綠地植物耐淹時(shí)間作比較，所需時(shí)間不能超出綠地植物耐淹時(shí)間。如果超過(guò)綠地植物耐淹時(shí)間，則需增加下凹式綠地面積率，增大土壤滲透系數(shù)，條件允許的話，可以直接更換土壤。在減少雨水滲透時(shí)間的同時(shí)，不能忽略成本問(wèn)題。如若一味增大下凹式綠地面積，其日常維護(hù)的耗水量非常大，在缺水地區(qū)就應(yīng)當(dāng)慎重，此時(shí)，則應(yīng)考慮其他雨水利用措施。

3 模擬暴雨條件下下凹式綠地的雨水蓄滲效果計(jì)算

3.1 暴雨公式

一般暴雨過(guò)程可以用公式表示為：

式中：I為一段時(shí)間內(nèi)的降雨強(qiáng)度；t為降雨時(shí)間；b、n為地區(qū)參數(shù)；s為不同時(shí)期出現(xiàn)的雨力。因此時(shí)間t內(nèi)總降雨深度H為：

因此，順勢(shì)降雨強(qiáng)度用i表示為：

考慮諸多因素，而且采用徑流系數(shù)法計(jì)算匯水區(qū)雨力，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，則取總雨力為：

式中：S為綠地及其他匯水區(qū)疊加時(shí)的總雨力；α表示徑流系數(shù)；A為匯水區(qū)面積，m2；Ag為綠地面積，m2。

3.2 綠地凈雨深

綠地雨水下滲的初期下滲率較大，后期則趨于穩(wěn)定。為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用平均下滲率μ來(lái)計(jì)算，產(chǎn)流歷時(shí)用tc表示，則有

設(shè)計(jì)暴雨條件下，綠地土壤的下滲率決定了降雨損失強(qiáng)度。綠地凈雨深

3.3 綠地雨洪流量

綠地的雨洪過(guò)程指的是匯水區(qū)入流過(guò)程和暴雨過(guò)程的疊加[5]?？紤]到時(shí)間差問(wèn)題，所以用綠地雨洪流量的瞬時(shí)最大值乘以一個(gè)修正系數(shù)來(lái)表示綠地雨洪流量，用Qm表示綠地雨洪流量峰值，β表示修正系數(shù)(一般取0.9），即

3.4 綠地溢流流量

雨水口溢流流量峰值為qm，用W表示于洪總量，V0表示綠地最大需水量，Vm表示調(diào)洪量，r表示漲洪歷時(shí)和雨洪歷時(shí)的比例，則

3.5 降雨攔蓄效果分析

綠地降雨攔蓄率用η表示，h′為水深，則

3.6 減峰效果分析

綠地減峰率用ρ表示，則根據(jù)綠地雨洪流量峰值和溢流流量峰值可以計(jì)算

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)正在大力倡導(dǎo)建設(shè)綠色城市、綠色建筑，下凹式綠地與國(guó)際先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念理念相符，其對(duì)洪澇災(zāi)害的防御、雨洪資源的利用，對(duì)水資源的凈化，對(duì)城市的保護(hù)等功能對(duì)可持續(xù)發(fā)展有著重大的意義。下凹式綠地能實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水資源水質(zhì)、水量的控制、促進(jìn)水資源的良性循環(huán)，是融合安全、生態(tài)、資源、環(huán)境等為一體的綜合設(shè)計(jì)。

[1]車 伍，張 燕，李俊奇，等.城市雨洪多功能調(diào)蓄技術(shù) [J].給水排水，2005，31（9）：125-129.

[2]任樹(shù)梅，周紀(jì)明.利用下凹式綠地增加雨水蓄滲效果的分析與計(jì)算 [J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，5（2）：50-54.

[3]程 江，徐啟新，楊 凱，等.下凹式綠地雨水滲蓄效應(yīng)及其影響因素 [J].給水排水，2007，33（5）：45-49.

[4]李俊奇，車 伍，遲 蓮，等.住區(qū)低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)及其影響因素分析 [J].給水排水，2004，30（9）：41-46.

[5]葉水根，劉 紅，孟光輝.設(shè)計(jì)暴雨條件下下凹式綠地的雨水蓄滲效果 [J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，6（6）：53-58.