城市公园雨水的收集和利用

　　摘要

水资源短缺已经成为整个社会普遍关注的问题，如何研究水资源的可持续利用是与各行各业息息相关的重要内容；而与水密切相关的园林行业，更应该重视水资源的可持续利用研究。如何运用有效的途径与措施，实现城市公园的雨水利用是本文的研究目的所在。论文主体研究的创新之处在于以城市公园要素作为切入点，逐个分析实现城市公园雨水利用的途径与措施，并分析了可行的雨水利用设施，为城市公园设计中的雨水利用提出了基本的思路。以期为园林行业从业者在今后的工作中提供一些有价值的参考。

　　一、绪论

　　（一）研究背景及意义

城市公园的工程建设、植物养护和后期管理等都是耗水量较大的方面，节水意识淡薄，对水资源的合理利用不够重视，都将导致大量的优质水资源的浪费。首先，很多公园在规划设计的时候就没有很好的节水意识，无论是在水资源丰富的地区，还是在缺水的城市，设计都一味的强调“大气”，我们可以在很多公园内看到大草坪、大色块、大水景、大广场等耗水严重的景观，如大连市一度风靡的大草坪和模纹绿化就是很好的例证；为了能够保证这些景观的效果，付出的代价除了大量的人工，还有就是大量水资源的消耗。其次，在植物的使用上也存在着严重的误区，重人工、轻自然的现象随处可见，没有考虑到植物的生态学特性，忽视了植物的地域性特征，过分的注重新奇，导致了很多城市公园出现了既耗水又没有很好景观效果的植物群落，忽视了节水耐旱性植物的作用。另外，公园后期管理上，灌溉设施不合理、设备漏水严重、人工养护缺乏节水意识等问题随处可见。这些问题亟待解决，故而本文对该问题进行探究。

如今雨水利用的技术已经发展得比较成熟，只需要合理的运用，城市公园内完全可以通过雨水利用来解决公园内部大部分的用水，并实现雨水利用带来的生态效益、经济效益以及社会效益。因此可以说本文的探究具备较强的实践意义。

　　（二）研究内容及方法

城市公园作为城市绿地的主要组成部分之一，雨水的利用势在必行；国内外针对城市雨水利用的研究已经有了很大的发展，形成了比较完善的理论与技术体系，但是相对于城市公园而言还没有形成完整系统的雨水利用技术，如何在城市公园内做到系统有效的雨水利用仍值得探讨；本文将重点研究城市公园的雨水利用，研究的主要内容可以概括为以下几个方面：其一，水资源利用相关理论；其二，城市公园中雨水利用的途径和措施研究。

文章通过查阅文献，了解目前全球及中国水资源的概况以及城市雨水利用的发展情况；分析已有的雨水利用研究成果，了解实现雨水利用的基本策略及技术。同时从城市公园的要素着手，分析各个组成要素实现雨水利用的可行性及技术方法；再结合雨水利用设施运用，探讨完善有效的城市公园雨水利用的途径与措施。

　　二、概念界定及相关理论

　　（一）城市公园

城市公园是城市的绿色基础设施和主要开放空间，是城市居民的主要休闲游憩活动场所，也作为市民文化的传播场所。广义的城市公园泛指除自然公园以外的一切公园，包括综合公园和专类公园（如动物园、植物园、儿童公园、主题公园等）。而狭义的城市公园指位于城市范围之内，经专门规划建设的绿地，供居民日常进行游览、观赏、休息、保健和娱乐等活动，并起到美化城市景观面貌、改善城市环境质量、提高城市防灾减灾功能等作用。欧美、日本等发达国家普遍采用人均公园面积指标来反映绿地建设水平。江俊浩在对城市公园系统进行相关研究时，对城市公园给出了如下定义:城市公园是伴随着人类社会的发展，民主思想的进步而逐步产生、发展和成熟起来的，由XX或其它团体建设经营，以休闲游憩和改善城市生态环境为主要目的，同时又兼顾形象展示、科教健身、文化艺术、防灾避难等多项功能，向社会开放，有较完善的设施和良好绿化环境的城市公共开放空间。

　　（二）雨水利用

雨水利用的定义应该有狭义和广义之分。狭义上讲，直接对天然降水进行收集、存蓄并加以利用,称为雨水利用(Rainwaterutilization)。从广义上讲，雨水利用应该是指在特定的范围内，有目的地采用各种工程措施和技术手段对雨水资源进行利用和保护，主要包括收集、储存和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。

本文将以城市公园为依托研究广义上的雨水利用；因为只有广义上的雨水利用对水循环系统及解决城市内的雨水问题才具有更重要的意义。

　　三、城市公园雨水利用的途径

　　（一）结合铺地的雨水利用

1.透水铺地的雨水利用

城市公园内必不可少的存在着道路、广场等硬质景观，目前一味的对硬质景观进行硬化处理的方式已经带来了许多弊端，如提高洪涝灾害发生的概率、加剧市政排水管道的压力等等。透水铺地正是为了解决这些问题而研究出来的产物，透水铺地的使用，可以有效的缓解这些弊端；透水铺地是指具有让雨水直接渗入地下，并能使雨水还原成地下水的人工铺筑的地面。据国外研究表明，虽然渗透地面成本比传统不透水地面高出10%左右，但综合考虑因径流量减少、地面集流时间延长而导致雨水管道长度缩短及管径减小，雨水系统的总投资可减少12%~38%，而且还可产生较大的环境及社会效益。从雨水利用的角度出发，在城市公园铺地设计的时候，应该尽可能的采用透水铺地。

2.不透水铺地的雨水利用

因为考虑到透水铺地的承载力等因素，城市公园内为了满足重型车辆通行，还会有承载力相对较高的不透水铺地。不透水铺地也可以称为硬化地面，其构造层的面层不透水，或者面层、基层都不透水；这类铺地对雨水的处理是采用地面排水的形式。本文研究的是城市公园的雨水利用，不透水铺地的雨水利用当然也值得深入的探讨。不透水铺地的雨水利用可以通过雨水的收集或者将铺地上的雨水引入绿地来实现其雨水利用。

　　（二）结合绿地的雨水利用

1.绿地雨水渗透利用

绿地雨水下渗是指雨水经过绿地土壤的下渗，因此影响下渗的因素主要有土壤的特性、降水强度、绿地植被条件、绿地地形特征等；土壤的特性和降水的强度主要受基地及区域影响，人工难以改变；因此，要提高绿地雨水的渗透利用，应该从改善绿地植被条件和绿地地形特征着手。比如设计下凹式绿地。该种绿地是一种绿地雨水调蓄技术，利用下凹空间来充分蓄集下渗雨水、削减洪峰流量、减轻地表径流污染，并达到有效增加了雨水下渗时间的目的。它是一种生态的加强雨水渗透的设施，不仅能够截留渗透雨水，而且是一种结合绿地营造而不需增加额外投资、蓄渗效果明显的措施。城市公园内下凹式绿地的使用有利于周边道路或者广场上的雨水汇集进入绿地内。据研究表明，用下凹式绿地汇集周围不透水铺装区的径流，雨水下渗效果最好。也可以在大面积绿地内设置一定面积的下凹部分，加强雨水的滞留及就地下渗。下凹式绿地具有一定的储水能力，并能通过其滞蓄能力形成对雨水的控制，避免流经绿地的雨水流失，防止强径流的形成。雨水在绿地下凹处空间滞留，既保证了能够入渗的雨水量，又能有效延长雨水入渗时间，达到雨水渗透利用的目的。

2.绿地雨水收集利用

绿地雨水的收集是为了更有效的实现雨水资源调控，尤其适合在雨水分布不均的地区，绿地雨水的收集利用也显得非常必要。城市公园采用绿地雨水收集方式，做到不破坏景观的同时进行雨水的收集，也可以将雨水收集景观化，如结合小品的雨水收集设施布置，或者采用卵石散铺是形式避免收集设施的突兀。只要透水管网或者雨水收集口布置得当，可以取得比较好的雨水收集效果；另外在绿地内布置管网做雨水收集的优势是可以利用植物根系对雨水径流中的杂质起到一定的净化作用。

　　（三）结合水景的雨水利用

1.人工湖的雨水利用

人工湖确切的讲应该算是一个综合的雨水利用系统，在城市公园内，人工湖既可以直接利用雨水，又是雨水贮存的重要组成部分。一般人工湖的补水依靠的是周围河流、湖泊补水，或者利用城市供水系统供水补给，这样必然伴导致工程耗资过大及水资源的浪费等问题的产生，所以城市公园应该在人工湖的设计阶段就重视结合人工湖的雨水利用，利用生态补水的手段来解决人工湖补水问题。

2.其它水景雨水利用

其它水景指城市公园内的溪流、瀑布、泉涌、跌水、喷泉等水景景观，这些水景都是为了丰富公园景观内容、活跃公园气氛而设计的。存在的最主要问题可归结为水景需水量较大，因水质恶化而采取的处理、清理、换水工作成本高，管理维护困难等。因此笔者认为如何在城市公园水景中有效的利用雨水资源会是解决目前水景困境的合理途径之一。可采取的方式比如溪流、跌水等半自然水景。城市公园内加入溪流、跌水等半自然水景的设计，可以充分的结合地形实现雨水利用。这类水景的设计应该从两个方面考虑；首先，设计应该从生态的角度出发，使水景有机的融入到自然环境中，即使在缺水时也可以形成较好的景观，在水量从充沛时形成水景，并且能够实现雨水的下渗；其次，设计应结合周边地形营造，尽量布置在汇水线上，保证有最大的雨水供给实现雨水造景。

　　（四）结合建筑的雨水利用

1.屋面雨水收集利用

普通屋面是建筑中常用的雨水收集面，屋面雨水收集除了通常的屋顶外，根据建筑物的特点，有时候还需要考虑部分垂直面上的雨水。普通屋面为了加强雨水利用应该设计一个合理的雨水收集系统，雨水收集系统可以分为内收集系统和外收集系统；内收集系统是指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水收集系统，一般适用于跨度大、立面要求高的建筑物。在实际运用中，应根据项目的自身特定来判定采用哪一种收集方式，一般在城市公园内，受建筑体量较小、布局较分散等因素的影响，公园建筑屋面的雨水收集都可以考虑外收集系统。雨水外收集系统由檐沟、收集管、水落管、连接管等组成。受建筑屋面材料等因素的影响，建筑屋面的雨水收集还应该设置雨水弃流装置来保证收集雨水的质量。

2.屋顶绿化雨水利用

屋顶绿化作为城市立体绿化的组成部分越来越受到重视，目前，在德国新建屋顶的绿化率达到30%～40%，在日本东京，屋顶绿化率已达到45％，而就我国而言，即使在北京、上海这样经济发达的大城市，屋顶绿化率还不足1％，其它城市屋顶绿化率则更低。目前对于屋顶绿化综合效益的经济价值评价手段还多种多样，尚未形成统一，但屋顶绿化的使用，为城市公园的雨水利用开辟了一条新的生态的可行的途径；屋顶绿化对降低城市暴雨径流具有非常显著的效果，利用屋顶绿化的蓄水功能能有效防止城市内涝。

　　四、雨水利用设施

　　（一）雨水贮存设施

1.人工雨水调蓄池

人工雨水调蓄池是指为了达到收集雨水的目的，有规划的在公园内进行合理的布置，使雨水得到一个存储空间，待雨后或干旱季节再安排使用的起到雨水调蓄作用的工程设施。雨水调蓄池的使用充分展示了可持续发展的理念，一方面在暴雨时期，可以有效的减少地表径流，减轻洪涝灾害；另一方面又可以控制在合适的时间调配利用蓄积的雨水，缓解市政用水的压力。在城市公园内，可以根据基地地形，汇水量等因素综合考虑人工雨水调蓄池设置的位置及容积，做到雨水调蓄最优化。蓄水池可以采用双层材料做成，例如混凝土、塑料、聚乙烯，或者金属，他们比雨桶更大，使用也更持久。一般可以采用地下或者半地下的形式，在城市公园中一般从节省空间和景观效果等方面考虑，应优先考虑建在绿地或者铺地下面，但是应该设计有入口，方便检修。在雨水较好的雨水在进入调蓄池之前，可以利用一些简易的过滤装置滤去雨水中的粗大杂质，如卵石、格栅等；屋面、道路上污染较重的初期雨水，应该设置弃流装置做初期弃流。蓄水池的大小决定了蓄水量，也决定了调蓄能发挥出的效力，但同时也直接影响到工程的投资成本，因此蓄水池的容积设计不能盲目，必须要经过合理的计算。另外，在实际情况中，雨水调蓄池的设计为了有更强的可操作性，一般应考虑超高部分。当调蓄池设置在地下时，一般要求留有检修清污入口以及溢流口。

2.地下贮水沟

地下贮水沟的贮存原理和地下蓄水池类似，都是为了不影响景观的前提下设置的雨水贮存设施。结合生态集水渠设计地下贮水沟，既是集水沟也是贮水设施。贮存的水过滤后在重力作用下直接供给附近低标高用水场所使用，或者汇集入更大的雨水调蓄池中以作备用。在城市公园内设置地下贮水沟的优势在于不用大开挖，施工较简单，且不影响景观，同时还可以做到集水与贮水的相结合。

3.雨水筒

雨水桶用来贮存雨水，主要可以用作建筑屋顶雨水的贮存。一般材料为钢铁、塑料、玻璃纤维等；具有密封不透水、清洁、内壁光滑等特点。可以放置在地面或者采用地下、半地下形式，裸露的雨水桶应该尽量保证不能被阳光射入或者让藻类在容器内生长。雨水桶连有进水口、排水口、检查口及排水管道，在X等发达国家，雨水桶普遍用于建筑屋顶的雨水收集。雨水桶最大的优势在于成品购买安装，大小容量可选择性多，具有很强的可操作性；所以在城市公园内的建筑雨水贮存完全可以采用雨水桶的形式。

　　（二）雨水净化设施

1.工艺设施

城市公园内雨水经过收集后，根据雨水的不同用途和水质标准一般需要通过处理后才能满足使用要求，这就是雨水的净化处理系统。一般而言，常规的各种水处理技术及原理都可以用于城市公园中的雨水处理，但也要注意城市公园内雨水的水质特性和雨水利用系统的特点，根据其特殊性来选择、设计雨水处理工艺，以实现最高效率。雨水回用目的不同对雨水的要求也是不一样的，总体来说,冲厕、灌溉、生活杂用应符合城市杂用水水质标准。回用于景观用水水质应符合景观环境用水水质标准。雨水用于空调系统冷却水应达到冷却水水质标准；因此，我们应根据不同的雨水水质以及不同的使用目的选择恰当的净化工艺。

2.自然净化处理设施

雨水的自然净化处理方式也有很多种，主要是利用植物、土壤等自然介质来实现雨水的净化处理，如人工湿地、人工土壤渗滤系统等。

人工土壤渗滤系统是把雨水收集、净化、利用三者结合起来，形成一个雨水处理与景观相结合的生态系统，是一种简单节能、投资少、适应性强的雨水处理系统。雨水的土壤渗滤净化，是通过植被、土壤、微生物来净化，是一个物理、化学、生物净化的系统。目前土壤渗滤净化各方面的技术都是相对比较成熟，在城市公园内都是可行的，且都可以很好的与公园景观相结合；与物化处理相比较，更应该从生态性角度出发，大力推行雨水的自然净化处理。

　　（三）雨水蓄渗设施

1.地下浅层蓄渗设施

地下浅层蓄渗设施主要运用于土壤渗透系数太小、雨水渗透较慢、雨水在短时间内难以形成有效入渗的区域；为了促进雨水的渗透利用，采用地下浅层蓄渗技术，扩大雨水的入渗面积及提高雨水存储空间。地下浅层蓄渗设施布置于铺装或绿地下方，结合城市公园的功能设计要求，一般采用多孔材料堆砌而成，可以对公园内绿地、铺装、屋顶等雨水形成蓄渗利用。

2.渗透井

渗透井是一条埋入地下的穿孔管状构筑物，作用是将收集到的雨水渗透补充地下水源；为了防止穿孔堵塞，其周围可以采用碎石围合。渗透井可以收集屋顶、停车场和其他不透水铺装上的雨水，通过进入管进入到渗透井中。渗透井一般可以采用混凝土、塑料、金属等材料制作，宽度或深度都可以依据各地情况灵活处理，且安装方便。

　　结语

城市水资源匮乏问题及城市快速化发展带来的雨洪问题已经越来越严重，城市公园耗水严重而却尚未形成统一合理的雨水利用系统，在此背景下，本论文研究了城市公园雨水利用的技术途径与方法，当且是为后续研究抛砖引玉。