基于地域自然生態(tài)的當(dāng)代住區(qū)水景設(shè)計策略研究雨水花園與生態(tài)水池設(shè)計策略下城市住區(qū)水景的思考

基于地域自然生態(tài)的當(dāng)代住區(qū)水景設(shè)計策略研究雨水花園與生態(tài)水池設(shè)計策略下城市住區(qū)水景的思考

在環(huán)境破壞日益嚴重、資源緊張的情況下，“低碳生態(tài)”已成為全球的熱點。許多國家已明確規(guī)定了建筑節(jié)水的操作方法。2006年，中國正式實施了綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)。然而，在景觀設(shè)計中的節(jié)能理念似乎是落后的。水能柔化環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候、濕潤空氣,因此水景成為住區(qū)景觀中必不可少的元素之一。目前住區(qū)水景大部分依靠自來水供給,由于成本過高,很多住區(qū)僅在節(jié)假日開放水景。而常年蓄水的人工水景由于水體不流動,受到灰塵、落葉等的污染,水體往往變質(zhì)發(fā)臭,夏季蚊蟲滋生,旱季容易干涸。如何解決水源、水質(zhì)問題;如何利用雨水的收集來補水;如何解決水景在非雨季時干涸的尷尬等問題成為住區(qū)水景設(shè)計中的焦點。目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界提出很多設(shè)計概念,也開展了各種試驗,雨水花園和生態(tài)水池是其中最重要的內(nèi)容之一。1雨水花園和生態(tài)池塘的起源和原則1.1雨水花園的概念雨水花園(圖1)是自然形成的或人工挖掘的,兼具審美性和生物保水功能的滲透性淺口綠地,被用于匯聚并吸收來自屋頂或地面的雨水,是一種生態(tài)的可持續(xù)的雨洪控制與雨水利用設(shè)施。它是一種別致的景觀,兼具雨季及非雨季的雙重景觀特征,能有效地去除徑流中的懸浮顆粒、有機污染物以及重金屬離子、病原體等有害物質(zhì);營造的小生態(tài)環(huán)境可以為昆蟲與鳥類提供良好的棲息環(huán)境,從而達到生態(tài)平衡;通過植物的蒸騰作用調(diào)節(jié)環(huán)境中空氣的濕度與溫度,減輕熱島效應(yīng),改善周圍的環(huán)境條件。它必須具備以下幾個要素:1)喬木、灌木與地被;2)至少450mm深的生長媒介;3)貯水池;4)平整的下層保水層;5)至少150mm管徑的排水管;6)溢流系統(tǒng);7)貯水池具有良好的防水層;8)小水池作為次要的貯水池;9)良好的匯水措施;10)地表水外排到市政管網(wǎng);11)在公共設(shè)施交叉處設(shè)置適當(dāng)?shù)膿跛O(shè)施。真正意義上的雨水花園形成于20世紀90年代。塔博爾山中學(xué)的雨水花園是波特蘭市可持續(xù)性暴雨水管理最成功的案例之一(圖2)。它把一個未充分使用的瀝青停車場改造成一個具有創(chuàng)新性的雨水花園。這個花園集藝術(shù)、教育和生態(tài)功能于一體,不僅把一個“灰色空間”轉(zhuǎn)變成“綠色空間”,同時也解決了當(dāng)?shù)鼐用竦南滤涝O(shè)施問題。1.2生態(tài)水池的概念雨水花園中的雨水經(jīng)過層層收集過濾后需要一個水池來儲存,如果采用常規(guī)的社區(qū)水池做法,處理后的雨水會再次變質(zhì),無法達到凈化水體的目的。生態(tài)水池就是為解決這一難題而提出來的。生態(tài)水池是適于水下動植物生長,美化環(huán)境、調(diào)節(jié)小氣候、供人觀賞的水景,它的起源要追溯到自然界中的池塘。自然界中池塘是動植物生活的重要場所,是人類社會不可或缺的地貌,更是人類生活的重要鄉(xiāng)土景觀元素。而原始的池塘由于景觀效果粗糙,在城市住區(qū)水景設(shè)計中一直被忽視。但是在國家“節(jié)能、生態(tài)、低碳”的思想引導(dǎo)下,“生態(tài)水池”的概念應(yīng)運而生,其實質(zhì)就是要求水景自身能形成一個生態(tài)平衡體系,達到自凈,同時盡量采用雨水補水達到節(jié)能的效果。其核心內(nèi)容為:1)新型的無能耗的水源補充;2)水體自成一個生態(tài)鏈,達到自凈。成都活水公園的3個養(yǎng)魚塘就是生態(tài)水池的典范(圖3)。水體中的污染物質(zhì)在通過雨水花園的過程中經(jīng)過吸附、過濾、氧化、還原及微生物分解作用而逐步降解為可供動植物群落生長繁殖的養(yǎng)分。經(jīng)過這幾個過程處理過的水經(jīng)過幾個流水雕塑依序進入3個魚塘。魚塘中種植了浮萍、鳳眼蓮、睡蓮等經(jīng)試驗篩選出的具有較強的凈化水質(zhì)及生長能力、又有觀賞價值的水生植物,同時在魚塘中放養(yǎng)觀賞性魚類及青蛙等,既形成一個在有水環(huán)境中共生的動植物群落,又形成良好的自然生態(tài)景觀。2住區(qū)水景環(huán)境特征重慶屬亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū),四季分明,常年平均氣溫17.7℃,雨量充沛,年降水約1100mm,降水主要集中在5—9月,約占年降水量的70%。水景成為住區(qū)景觀不可缺少的元素。然而,目前重慶很多住區(qū)的水景只是簡單地挖個池子,建座假山,圍一圈大理石,放幾盆綠色植物,再噴噴水、養(yǎng)養(yǎng)魚而已。由于缺乏必要的生態(tài)鏈,活水變死水、死水變臭水,水質(zhì)惡化,藻類蚊蟲滋生,隱患重重。1)水源幾乎完全依靠人工補水。2)水體易變質(zhì)發(fā)臭。3)雨水未收集利用。4)非雨季觀賞性差。從以上4點可以看出,“水源、水質(zhì)、節(jié)約型、觀賞性”是目前重慶住區(qū)景觀迫切需要解決的問題。3生態(tài)水池的設(shè)計在全球資源越來越緊張的今天,城市住區(qū)除建筑本身的節(jié)能外,住區(qū)水景設(shè)計從雨水的收集方式到雨水滲透、回收、再到集中利用,在當(dāng)今景觀設(shè)計中已有越來越多的嘗試,如2010年上海世博園周邊水池的景觀處理,就利用了生態(tài)水池的概念(圖4)。中冶·北麓原處于重慶的兩江新區(qū),是集多種住宅形式于一體的城市居住區(qū)。為響應(yīng)“生態(tài)、低碳”的節(jié)能號召,中冶·北麓原住區(qū)在景觀設(shè)計中,摒棄了傳統(tǒng)水景的做法,緊扣雨水花園和生態(tài)水池的概念,第一次在住區(qū)景觀設(shè)計中進行了“生態(tài)、低碳”的理念嘗試,使景觀水體自然生態(tài),且達到良好的視覺景觀效果。3.1雨水花園設(shè)計中冶·北麓原住區(qū)場地北高南低,順應(yīng)地形的坡度,布置了2條帶狀雨水花園。第一條是連續(xù)的水景,長約600m,最寬處約10m,最窄處約1.5m,平均深度為0.3m,沿途高層和洋房屋面雨水直接排入此水景中;第二條以點狀形式設(shè)置在各個洋房組團內(nèi),有大有小,大的水面面積約200m2,深約0.6m,小的水面面積約20m2,深約0.3m,水景之間采用暗管連通,組團內(nèi)的洋房屋面雨水直接排入其中;在雨水花園的尾部有一個面積約1000m2的生態(tài)收集池(圖5)。從端部到集中水池,屋面雨水及地表水沿途匯集到溪流中,一方面通過跌落池進行沉淀,另一方面通過植物過濾來凈化水質(zhì)。沿途種植植物的區(qū)域分為密植區(qū)和疏植區(qū),二者交錯布局,不僅能凈化水質(zhì),也能調(diào)整視線效果。小型集中水池分段穿插在雨水花園中,形成雨水花園的節(jié)點,各個水池面積約在100~250m2之間,水深在0.5~1m之間,形式和造型各異,各個水池口部設(shè)計特色水閘(圖6)。雨水超過水閘高度后再溢流入下一個花園,形成跌水,減緩流水速度,沉淀雜質(zhì),凈化水質(zhì)。在雨水花園的中間段種植不同的水生植物,柔化土壤,同時對水體起凈化作用。收集凈化后的水可再次利用,比如澆花等。600m長的雨水花園有的地方是板材鋪地,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,不同的鋪裝配合點綴不同的橋、特色平臺,形成不同的景觀,帶給居民不同的感受。3.2雨水花園—雨水花園的設(shè)計策略傳統(tǒng)意義上的雨水花園一般是軟底,雨水匯集后通過表面的沙土迅速滲透到土壤下,一部分雨水通過埋入渠下的帶孔水管收集后被再次利用,另一部分就回歸到地下水?？紤]到中冶·北麓原場地內(nèi)地下水位較低,若只采用管道收集部分雨水無法滿足集中水景的需要,所以雨水花園沒有采用軟底讓雨水滲透,而是分層碾壓,用150厚的C25素混凝土澆筑池體,然后分別覆上200mm厚的黏土和250mm厚的種植土供水生植物生長。從源頭的小收集池,經(jīng)過密植區(qū)、疏植區(qū),經(jīng)歷幾個水池的過濾沉淀,最終匯入集中的生態(tài)水池。雨水收集是雨水花園的重點,屋面、道路、地表是收集的重點部位,屋面雨水從立管到建筑底部的收集槽,道路與地表雨水的坡度等這些問題需要結(jié)合場地仔細推敲。1集水式水池屋面雨水、空調(diào)冷凝水通過落水管流入建筑下方的蓄水池,水滿后溢流入導(dǎo)流渠,穿過綠地和鋪裝,從特別設(shè)計的出水口流向雨水花園的水渠中,最終匯集入集中水池。2種非滲水型鋪裝道路雨水收集有2種情況,一種采用滲水性鋪地做法,讓道路雨水迅速排走。另一種是非滲水性鋪裝,通過道路坡度匯集到路邊的雨水花園,部分滲漏,部分通過沉淀過濾匯入集中水池。停車場與商業(yè)街是大面積硬質(zhì)鋪裝的場所,雨水流速快,容易產(chǎn)生積水,所以在2個車位之間設(shè)置雨水花園,讓雨水能快速滲入其中。3雨水花園的設(shè)計思考中冶·北麓原有大面積的疏林草地,大面積草坪的雨水隨坡度匯入雨水花園,部分滲漏,部分沉淀過濾后匯入集中水池。通過以上方式把雨水收集起來,導(dǎo)入水渠中。設(shè)計上首先解決雨水管、雨水口、雨水井蓋、雨水井、水道水池(沉淀、過濾、儲存等)等雨水基礎(chǔ)設(shè)施的景觀化,做到別致且有設(shè)計感。在設(shè)計雨水花園的功能和組成部分過程中,重點從以下幾個方面思考:1)不僅考慮雨水花園的功能性,還要考慮其景觀性;2)不僅要考慮雨季的景觀,還要考慮無水時的景觀;3)水溝中預(yù)設(shè)的帶孔水管,增加造價;4)水生植物的種類;5)對于長距離的雨水花園,如何劃分區(qū)段,要如何增加趣味性和情趣性;6)收集池的解決;7)收水口、擋水口的別致設(shè)計;8)溢流水的解決,尤其是大暴雨的時候,雨水滲透不及時,如何使雨水快速進入市政管網(wǎng)。根據(jù)設(shè)計重點結(jié)合地形條件就非常容易確定雨水花園的構(gòu)造(圖7)。3.3水景生態(tài)設(shè)計雨水花園可以為大的水體景觀提供水源,解決傳統(tǒng)的靠自來水補充的浪費問題,節(jié)約能源。雨水花園過濾凈化后的雨水需要一個收集點,集中收集點就是一個大的水景,如果解決不了集中水景水質(zhì)的穩(wěn)定性,就解決不了當(dāng)初節(jié)能的意圖。通過分析,保證集中水池水質(zhì)的穩(wěn)定性必須做到以下2個方面:1)水體自凈需要有一定體量;2)能自身形成一種平衡的生物鏈。為解決以上2個問題,設(shè)計及施工從以下2個方面著手:1)通過查找傳統(tǒng)數(shù)據(jù)得知水體需達到1000m3以上才會有自凈功能。該水池蜿蜒曲折,長約45m,最寬處約30m,最窄處約10m,池中心深1.5m,水面面積約1000m2,水體容量約1200m3;2)為了形成生物鏈,設(shè)計摒棄了水景常用的鋼筋混凝土池底,本打算直接采用自然黏土池底,但該集中水景處于高回填區(qū),保水性非常差,未來沉降會比較大,防水要求很高,既要解決生態(tài)性,又要解決保水性。通過對水生植物生長習(xí)性的研究,決定嘗試一種新的做法:集中水池范圍內(nèi)通過重型機械每0.5m為一層分層碾壓,壓實系數(shù)必須達到0.92,接著做200厚C25的混凝土(內(nèi)配φ6的鋼筋),然后在混凝土壁上涂抹1.5mm的滲透結(jié)晶型防水劑,最后覆蓋500mm的黏土,黏土為植物生長提供足夠的營養(yǎng)。池中均勻配上3處噴泉,為水體提供動力,增加氧氣。水池內(nèi)部選擇水質(zhì)凈化能力較強的植物形成良好的群落生境,充分發(fā)揮水生生態(tài)系統(tǒng)對水的凈化能力,加上收集的水體都是通過過濾,水質(zhì)干凈,集中水體完成1年多,達到良好的效果。生態(tài)水池周圍及水中配置的植物需要仔細研究,植物不僅能調(diào)節(jié)水質(zhì),還能固定池底的土壤。結(jié)合重慶的氣候特征,選擇合適的水生植物種類,一般選擇的有高桿燈心草、細葉燈心草、菖蒲、西伯利亞鳶尾、狼尾草等。這些植物在春夏繁茂,景觀效果較好;冬季枯萎會有一