李 爽，劉慧民，許文婷

(東北農(nóng)業(yè)大學園藝學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

哈爾濱市居住區(qū)雨水資源化與景觀整合設計

李 爽，劉慧民，許文婷

(東北農(nóng)業(yè)大學園藝學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

以哈爾濱市“頤源庭院”居住區(qū)景觀設計為例，從雨水資源潛力分析、居住區(qū)雨水資源直接、間接利用景觀途徑3個方面詳述了居住區(qū)景觀與雨水資源化的整合設計策略。結果表明：頤源庭院5—10月可回收利用的雨水總量為14023.55 m3、總消耗用水量為20129.54 m3，收集回用雨水量能夠滿足該居住區(qū)的部分用水；通過構建“雨水花園”及“花壇雨水收集利用模式”，頤源庭院居住區(qū)可分別收集道路、綠地雨水資源7786.08 m3，屋頂雨水資源6985.03 m3。在居住區(qū)雨水資源化的同時打造出豐富的居住區(qū)景觀，可為城市居住區(qū)雨水資源管理與景觀的整合設計提供借鑒。

居住區(qū)景觀；雨水資源化；雨水花園

隨著城市建設規(guī)模、開發(fā)強度的日益加大以及城市人口的不斷增加，一方面對有限的水資源產(chǎn)生了巨大的壓力；另一方面由于越來越多的不透水硬質材料取代原有土地并得以廣泛的應用，造成城市熱島效應、地表徑流相對集中，最終導致城市水循環(huán)系統(tǒng)失衡。因此，雨水被視為城市第二大水資源。雨水資源化是將以往的雨水“排放”做法轉變?yōu)橛袃r值的雨水“收集”、“循環(huán)”及“再利用”的系統(tǒng)流程。自20世紀90年代開始，以德國為首的許多國家便開始研究城市雨水資源化利用，并形成了一套較為完善、實用的技術理論體系 。同時，德國出臺了雨水資源化再利用的相關法律體系，標志著德國的雨水利用技術的成熟[1]。 我國對雨水資源利用的研究與應用起步較晚，從20世紀90年代開始逐漸發(fā)展起來，目前少數(shù)大中城市以及居住區(qū)雨水利用系統(tǒng)已經(jīng)進入實踐與示范階段[2]。

近年來，研究人員提出了城市雨水資源收集利用與景觀規(guī)劃設計相結合理念[3]，同時城市居住區(qū)的景觀營造已經(jīng)成為人們關注的焦點，將雨水資源化理念應用于居住區(qū)景觀規(guī)劃設計中是現(xiàn)代城市雨水利用的必然走勢，能夠促進景觀作為雨水資源化的主要載體，而且進一步加強城市水體生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。本文對哈爾濱市“頤源庭院”居住區(qū)進行雨水資源利用與景觀結合的設計研究，將雨水作為居住區(qū)景觀的主要水體來源，同時將雨水資源利用融入居住區(qū)景觀設計體系中，構建雨水資源化的“生態(tài)居住區(qū)”。

1 頤源庭院居住區(qū)景觀設計案例

1.1 項目概述

該項目地塊位于哈爾濱市道里區(qū)西部的群力新區(qū)C3地塊，該區(qū)位于城市上風向、上游，與市行政中心一水相隔，臨江濱水，東起何家溝，西至四環(huán)路，南起哈雙北線，北至群力堤松花江；具有優(yōu)良的自然生態(tài)及很強的生態(tài)優(yōu)勢，為城市新地標，是哈爾濱市最具開發(fā)潛力的城市區(qū)域。

案例具體位于群力新區(qū)群力第二大道與朗江路交界處，左鄰三環(huán)路(圖1)，居住區(qū)總規(guī)劃面積96636 m2(含公共綠地小區(qū)級面積4231 m2，宅間公共綠地32365 m2)，人均公共綠地1.11 m2，綠地率大于35%。住宅用地面積為6.49 hm2、公建用地面積1.20 hm2。

圖1 哈爾濱市群力新區(qū)頤源庭院地塊區(qū)位圖圖2 頤源庭院居住區(qū)景觀空間整體分區(qū)

1.2 景觀規(guī)劃設計理念

該居住區(qū)以“曲院風荷”為設計主題理念，通過對各種不同特點空間的塑造，形成了“三區(qū)、六院、一中心”的景觀格局(圖2)。3個“活動庭院”主要以活動廣場，緩坡草地配以相對規(guī)則的綠植，形成規(guī)則的活動空間，2個“綠化庭院”以自然式的綠地配以小品及規(guī)則的活動場地，同時對“私密庭院”即別墅區(qū)的景觀進行了私密性設計，加大種植密度，體現(xiàn)該區(qū)的領域感和尊貴感，同時又各具特色，相互滲透，相互聯(lián)系。設計中充分利用架空層增加活動場地，室外公共綠地滲透架空層將其作為連續(xù)的場地進行設計。

“一個中心”位于小區(qū)南北2個主入口之間，該庭院景觀主體為一個自然形態(tài)的湖面，利用傳統(tǒng)園林的堆山理水的手法，通過草坡和流淌的小溪圍繞湖面形成濱水步道、濱水平臺、疏林草坪等不同空間，穿行其中，步移景異，最后以一組落水假山收尾。

2 “頤源庭院”居住區(qū)雨水資源可利用潛力分析

“頤源庭院”居住區(qū)景觀水面為2216.34 m2，平均水深為0.5 m，可儲蓄水量為1108.17 m3，可采用外湖(群力新區(qū)內(nèi)河)取水來補充其水量損失，內(nèi)湖通過將生態(tài)過濾帶與湖體凈化方式相結合，對水資源進行凈化與過濾。

圖3 近30 a哈爾濱市1—12月平均降水量

2.1 雨水資源潛力計算分析

哈爾濱全年平均降水量569.1 mm，降水主要集中在5—9月，7、8月降水較為集中，7 月降水量最大，為142.7 mm，10月降水量僅為25.9 mm，夏季占全年均降水量的60%[4](圖3)。

居住小區(qū)內(nèi)雨水資源收集利用主要收集小區(qū)內(nèi)部雨水匯流，而居住小區(qū)雨水匯流主要來源有屋頂匯流、道路徑流、綠地徑流3種。結合哈爾濱的實際氣候條件，從這3個方面對5—10月雨水資源利用進行潛力分析。

屋面、道路、綠地雨水徑流量(V)的計算均可采用公式[5]：V=Ad·H·φ·β，式中：Ad為匯流面積(m2)；H為設計降雨量(m)，可根據(jù)當?shù)貙嶋H降雨特性以及設計的削減雨水的目標來確定(表1)；β為初期雨水棄流系數(shù)，即除去不能形成徑流的降雨、棄流雨水等外的可回用系數(shù)，取值0.87；φ為徑流系數(shù)，根據(jù)GB 50015—2009建筑給水排水設計規(guī)范[6]，一般混凝土或瀝青路面雨水設計徑流系數(shù)φ1為0.9；綠地徑流系數(shù)φ2為0.15；屋面徑流系數(shù)φ3為0.9。

從表2可以看出，該居住區(qū)5—10月間綠地、道路及屋面的雨水徑流量相差均較大，綠地徑流量為109.39～602.71 m3，道路徑流量為313.48～1727.19 m3，屋面徑流量為383.13～2110.89 m3。雨水總徑流量7月最大，為4440.79 m3；10月最少，為806 m3。5—10月間，道路總徑流量為5715.35 m3，綠地總徑流量為2070.73 m3，屋面總徑流量為6985.03 m3。其中，道路徑流量占總徑流量的比重為38.7%；屋頂徑流量占總徑流量的比重為47.3%，所占比重較大，不可忽略不計?？赏ㄟ^引入雨水資源利用相關設施，對道路、屋頂及綠地雨水徑流進行蓄滲及利用。

表1 哈爾濱頤源庭院居住區(qū)用地情況及徑流系數(shù)

表2 哈爾濱頤源庭院居住區(qū)5—10月徑流量

2.2 居住小區(qū)水量的消耗估算

2.2.1 綠化用水量(V4) 結合哈爾濱冬季特殊的環(huán)境條件，綠化用水時間一般在5—10月間，根據(jù)GB 50555—2010民用建筑節(jié)水設計標準[7]中澆灑草坪、綠化年均灌水定額的規(guī)定，哈爾濱地區(qū)綠化類型為冷季型一級養(yǎng)護，年均灌水定額為0.5 m3·m-2·a-1。因此，哈爾濱頤源庭院居住區(qū)按冷季型的一級養(yǎng)護標準來確定灌水次數(shù)、灌水定額以及灌水周期(表3)。

表3 哈爾濱頤源庭院居住區(qū)5—10月綠化用水量

從表3可以看出，哈爾濱頤源庭院居住區(qū)5—10月綠化用水量為1359.33～4078 m3，相差較大，其中6月綠化用水量較大，為4078 m3；10月綠化用水量相對較小，為1359.33 m3。5—10月該小區(qū)設計綠化用水總量為16312 m3，月均綠化用水量為2718.7 m3。

2.2.2 噴灑道路用水量(V5) 該居住小區(qū)的道路面積為15458 m2，根據(jù)GB 50555—2010民用建筑節(jié)水設計標準[7]，選取道路澆灑用水定額為0.4 m3·m-2·次-1，早晚各澆灑1次，年均澆灑時間為100 d，計算得出年均用水量(V5)=15458 m2×0.4 m3·m-2·次-1×2×100×10-3=1236.64 m3，月均用水量為210.23 m3。

2.2.3 景觀水體用水 景觀水體蒸發(fā)量(V6)：該小區(qū)景觀主水體面積2216.34 m2，水體平均水深0.5 m，哈爾濱水面年均蒸發(fā)厚度按1200 mm計，計算得出景觀水體月均蒸發(fā)量：V6=1200 mm×2216.34 m2×1/12×10-3=221.63 m3。

2.3 水量平衡計算

由于本項目已考慮到初期雨水棄流，雨水可回用水量宜按可收集雨水總量的95%計算(表4)。

表4 哈爾濱頤源庭院居住區(qū)5—10月水量平衡計算

3 居住區(qū)景觀與雨水資源利用的結合設計與實踐

小區(qū)規(guī)劃設計中產(chǎn)生大量硬化鋪裝，導致雨水峰流量明顯增大，雨水徑流的污染也相對增加，對小區(qū)內(nèi)部的景觀水體及其水環(huán)境構成了一定威脅。另一方面，小區(qū)內(nèi)產(chǎn)生較大的雨水排放量，使其內(nèi)部排水工程設施費用增高。因此，利用居住小區(qū)內(nèi)部的雨水資源補充日常綠化用水，同時結合景觀設計，可削弱雨水徑流，避免內(nèi)澇現(xiàn)象。

道路、綠地、屋頂是居住區(qū)內(nèi)部雨水收集的主要源頭，根據(jù)雨水利用途徑的不同，該居住區(qū)采用雨水綜合利用系統(tǒng)來實現(xiàn)雨水資源化的目標與功能[8]，可以視為從雨水直接回收利用與間接滲透利用2個方面的綜合應用系統(tǒng)。

3.1 雨水間接滲透利用的景觀途徑方案——雨水花園的應用

居住區(qū)中雨水花園的應用，通過在建筑、道路及廣場周圍合理“插綠”模式設置，可提高居住區(qū)綠化率、豐富景觀環(huán)境。頤源庭院居住區(qū)中雨水花園的應用主要利用以道路、綠地徑流為源頭的雨水資源。

3.1.1 雨水花園匯水面積計算 雨水花園通常按匯水區(qū)域不透水面積的5%～7%(即匯水面積與徑流系統(tǒng)乘積的5%～7%)設計。通常將寬度4.6 m、長度12.2 m設定為其最小尺寸；最佳尺寸設定為寬度為7.6 m左右[9]。在解決平日低強度降雨產(chǎn)生的徑流的同時也要滿足強降雨的蓄水要求，通常以24 h最大降雨量100 mm的降雨為標準進行計算，頤源庭院居住區(qū)所需雨水花園匯水面積，可采用公式(1)[10]計算。

(1)

式中：Ad為匯流總面積(m2)；K為種植土滲透系數(shù)，哈爾濱可取3.5×10-6(m·s-1)；T為降雨時間，取24 h；df為種植土和填料層厚度，一般取0.5 m；h為蓄水層設計平均水深，一般為最大水深(hm)的50%(0.1 m)；fv為淹沒在水中的植被平均體積率(20%)；n為空隙率，種植土層和填料層平均為0.3。

通過計算得出頤源庭院居住小區(qū)需雨水花園面積3275.9 m2，方可滿足小區(qū)中較強降雨情況下居住區(qū)內(nèi)部道路及綠地雨水的蓄滲，占總綠地面積的10.1%。

3.1.2 雨水花園分布設計 在尊重原有地形特征基礎上，結合小區(qū)的豎向設計在低地勢區(qū)域規(guī)劃景觀水體、水溝及綠地等景觀(圖4)，同時按照自然排水與排向的特點合理適地地設計布置雨水花園，方便小區(qū)內(nèi)的雨水收集(圖5)。

圖4 頤源庭院居住區(qū)雨水花園及花壇模式分布設計圖圖5 排水方向示意圖

3.2 雨水直接收集利用的景觀途徑

3.2.1 屋頂雨水利用 本項目中屋頂雨水回收利用方式以郭鳳臺等[11]提出的“屋頂雨水收集利用典型模式”為依據(jù)，參考借鑒“屋頂花園”設計理念，綜合兩者提出 “花壇雨水收集利用模式”：利用地面花壇作為屋頂雨水的凈化裝置?；▔瘶嬙炷M屋頂花園基礎構造，但對防滲透性要求較低。花壇構造依次為植被層、種植覆土層、隔離過濾層、排水層及普通防水層(圖6)。

頤源庭院居住區(qū)花壇雨水利用模式系統(tǒng)流程(圖7)：集水區(qū)(屋頂)—輸水系統(tǒng)(落水管、排水管)—過濾系統(tǒng)(花壇、二次過濾池)—蓄水系統(tǒng)(蓄水池)—配水系統(tǒng)。在居住區(qū)每棟單元住宅建筑背面獨立設置花壇(圖4)，每個花壇之間由花壇底部的外排水管相連通，使相近花壇成“串連”形式，雨水順沿排水管流至過濾池，進行過濾凈化處理后，雨水流入蓄水池，蓄水池大小根據(jù)所對應住宅建筑屋面雨徑流水量大小設置。當降雨強度較大，雨量大小超過蓄水池的承受容量時，雨水會排入市政排水系統(tǒng)中。

圖6 花壇結構圖圖7 花壇雨水收集回用模式流程圖

3.2.2 旱溪雨水收集利用 本案例利用溪水植物和鵝卵石打造旱溪景觀(圖8)，在多雨季節(jié)，旱溪可作為明溝、明渠，收集、疏散雨水，應用旱溪收集雨水回流綠地，并在綠地內(nèi)設計收集雨水池，雨水收集后經(jīng)過濾再循環(huán)用于綠化灌溉，大大節(jié)省了綠化灌溉用水量，同時將雨水收集系統(tǒng)與居住小區(qū)景觀相融合(圖9、圖10)。

圖8 旱溪結構剖面圖

4 小結

對頤源庭院居住區(qū)場地中雨水資源利用與景觀結合設計、實踐的分析，結果表明，依據(jù)水量平衡理論以及居住區(qū)的基本情況計算得出，5—10月可收集并回用的雨水量總計為14023.55 m3，其中，7、8月雨量較大完全可以滿足居住區(qū)的日常景觀水體、綠化及道路澆灑用水，可見雨水資源可利用量較大，通過雨水資源收集方式能夠解決居住區(qū)內(nèi)部部分水源問題。頤源庭院居住區(qū)采用直接與間接的雨水收集回用方式，并將其與景觀設計相結合。雨水花園、花壇雨水收集模式、旱溪景觀的應用為居住區(qū)提供了雨天與晴天、豐水與枯水，不同景觀效果，豐富了居住區(qū)景觀，給居民不一樣的身心感受。

隨著城市雨水管理技術的不斷進步，“雨水問題”也逐漸成為城市建設中的重視話題，力求將雨水資源管理與居住區(qū)景觀設計融合在一起，實現(xiàn)在管理控制雨水的同時實踐豐富居住區(qū)景觀，搭建城市雨水生態(tài)景觀體系，從而減輕市政排水系統(tǒng)壓力。

圖9 旱溪景觀平面圖圖10 旱溪豐水、枯水景觀示意圖

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The Integration Design of Residential Area Landscape and Rainwater Resources in Harbin

LI Shuang，LIU Hui-min，XU Wen-ting

(NortheastAgriculturalUniversity，CollegeofHorticulture，Harbin150030，Heilongjiang，China)

Selecting the Yiyuan Courtyard in Harbin as an example，through the following three aspects：Potential analysis of rainwater resource，the direct and indirect used landscape approaches of residential rainwater resources，which detail the integrated design strategy of residential area landscape and rainwater resources.The results showed that：From May to October，the total amounts of rainwater recycled and reused is 14023.55m3and the total water consumption is about 20129.54 m3.The recycled and reused rainwater can meet the part of water consumption of the residential area，which offers the possibility of reference for the implementation of rainwater collection and utilization of resources.By building “rainwater gardens” and “parterre rainwater harvesting mode”，roads，green spaces rainwater resources 7786.08 m3and rooftop rainwater resources 6985.03 m3can be collected separately in Yiyuan Courtyard residential area.In considering settlements rainwater resources while the rich settlements landscape is else built，attempting to urban residential area rainwater resource management and the integration of landscape design provides reference.

residential area landscape；rainwater resources；rainwater garden

2014-03-07；

2014-04-14

中國博士后科學基金資助項目(20100480957)；黑龍江省自然科學基金項目(C2007-11)

李爽(1989—)，女，黑龍江哈爾濱人，東北農(nóng)業(yè)大學園藝學院在讀碩士，從事園林規(guī)劃與設計。E-mail：lishuang19890430@163.com。

劉慧民(1968—)，女，黑龍江龍江人，東北農(nóng)業(yè)大學園藝學院教授，博士，從事園林景觀生態(tài)與園林規(guī)劃設計。E-mail：463046053@qq.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.01.038

S731.5

A

1002-7351(2015)01-0177-06