爱华网城市雨水收集与处理系统
闫苗苗 园艺09-1090344126
一．屋顶雨水花园
1. 屋顶绿化的雨水处理作用
1）屋顶绿化可以通过储水，减少屋面泄水，减轻城市排水系统的压力
通常在进行城区建设时，地表水都会因建筑物而形成封闭层，降落在建筑表面的水按惯例都会通过排水装置引到排水沟，然后，不是输送到澄清池就是直接转送到自然或人工的排水设施，这样常用的做法会造成地下水的显著减少，随之而来的是水消耗的持续上升，这种恶性循环的最后结果导致地下水资源的严重枯竭。
同没有建造房子的地面相比，大量的降水不可能在短时间内排泄，必定造成城市内洪水的危害，如，郑州，而屋顶绿化提供了储存降水的可能性，减轻了城市排水系统的压力，同时也可以显著减少处理污水的费用。
在现代的许多城市、地区，屋顶水没有被作为很有价值的自然资源而加以利用，而是将其同严重污染的水混合在一起作为废水处理，这种在沉淀池的处理费用是相当昂贵的。
当许多屋顶多被绿化时，屋面排水可以大量减少。实验表明绿化屋顶可以使降水强度减低70%（VEITSHOEHEIM的巴代利亚园艺站），这无疑可以作为排水工程中确定下水管道，溢洪管或储水池尺寸时节省费用的根据。
2）绿化屋顶具有储水功能
绿化屋面除具有屋面排水外，可以把大量的降水储存起来，实验表明，大约有一半的降水留在屋面上，存在基层或通过植物蒸发掉.
在国外，许多城市和乡镇，已经开始将地面水和污水分开计算污水费用，而对一些封闭的面积来说，屋顶绿化至少提供了节省费用的可能性。对屋顶绿化来说，把地表水考虑在内，大多情况下，仅花一半费用就可以了。由于屋面排水的减少，下水道和储水池也可以减轻负荷。
1.雨水泵送系统；2. 雨水过滤装置；3. 雨水贮存箱；4. 排水井。
3）屋顶绿化可以使自然降水渗入地下
绿化屋顶系统本身不能把地表水渗漏掉，因为建筑系统的上部结构和下部结构是封闭的，故屋顶水应该不再引向下水道而是让其渗入地下，或蒸发掉，重新形成地下水和自然水，可见，屋顶绿化是改善城市生态环境的良好开端。
2. 国内屋顶绿化实例
西安市民郭宏伟把自己屋顶打造成“空中花园”
9月4日，精心打造“空中花园”的郭宏伟正在喂鱼食。今年2月，家住西安市世家星城的业主郭宏伟，将自己购买的小高层9楼150平方米的屋顶进行了防漏处理，建起5平方米具有雨水回收系统的鱼塘，并栽种葡萄、桂花、金银花等花木，种植西红柿、茄子、南瓜、黄瓜、辣椒等蔬菜，面积超过90平方米，整个屋顶绿色盎然，许多慕名参观的邻居称赞这里好似“世外桃源”。
远处高楼屋顶泛出渐浓的绿意、亮丽的鲜花，一派“空中花园”般的立体景致；高速公路两旁的乔灌木色彩分明，层次有致，新巧的结合让整个道路空间更加明艳；天水乍落，雨水透过地砖、草皮，淙淙地涌入地下，聚流成渊……无花不成景，无树不成荫，无水不成园。北京正在通过建设“空中花园”、乔灌草结合密植、完善雨水收集等措施，打造绿色新景观，让城市生态文明从地面延伸至空中和地下。
夏日屋顶，坐在藤蔓连结的绿荫下，只见丝瓜、葡萄爬满搭架，凌霄花吐蕊含芳，几株别致的绿色植物、数棵待绽的花卉使得这片屋顶生意盎然、别趣丛生，让人恍若置身古巴比伦的“空中花园”，凭楼远眺，丛间漫步，凉爽而惬意。
雨水收集蔚然成风雨季来临，天水下落，海淀区香泉环岛的雨水收集点宛如它的名字“云壑藏雨”，让万千雨滴或变身小型水景喷泉，或满足日常绿化灌溉，或渗透汇成地下暗河……
缺水的北京，正借助不断完善的雨洪利用系统收集“天上水”，让雨水通过地表透水砖石，蓄补涵养稀缺的地下水。据北京市水务局相关负责人介绍，目前北京市共建设雨洪利用工程1355处，蓄集雨洪能力近8000万立方米。其中城镇建设雨洪利用工程688处。全市还利用地下空间建设蓄水池，将雨水径流收集处理，用于绿化、冲厕、洗车及道路浇洒。
今年内，北京计划将雨水收集纳入地方立法，要求新开发项目一律建设雨水蓄集工程，努力建设节水型城市。“如果能够全面建立起合理的雨水利用系统，那么一年北京市能收集1亿立方米的雨水。这个数字非常大，北京市所有居民一年的生活用水也就20多亿立方米。”北京市节约用水管理中心副主任何建平表示。
二. 雨水花园
雨水花园是一种经济适用的生态滞留渗滤设施, 主要用来处理小面积汇流的较频繁事件径流雨水, 起到削减峰流量、减少径流和污染排放总量、保护下游建筑物和水体等作用, 还具有易与景观结合的特点, 可在住宅小区、停车场、公路周边和公园等场合广泛应用。
1.雨水花园的构造
雨水花园主要由5 部分组成( 见图1) 。其中在填料层和砾石层之间可以铺设一层砂层或土工布。根据雨水花园与周边建筑物的距离和环境条件可以采用防渗或不防渗两种做法。当有回用要求或要排入水体时还可以在砾石层中埋置集水穿孔管。
( 1) 蓄水层。为暴雨提供暂时的储存空间, 使部分沉淀物在此层沉淀, 进而促使附着在沉淀物上的有机物和金属离子得以去除。其高度根据周边地形和当地降雨特性等因素而定。一般多为100~250 mm。
( 2) 覆盖层。一般采用树皮进行覆盖, 对雨水花园起着十分重要的作用, 可以保持土壤的湿度, 避免表层土壤板结而造成渗透性能降低。在树皮土壤界面上营造了一个微生物环境, 有利于微生物的生长和有机物的降解, 同时还有助于减少径流雨水的侵蚀。其最大深度一般为50~ 80 mm。
( 3) 植被及种植土层。种植土层为植物根系吸附以及微生物降解碳氢化合物、金属离子、营养物和其他污染物提供了一个很好的场所, 有较好的过滤和吸附作用。一般选用渗透系数较大的砂质土壤,其主要成分中砂子含量为60% ~ 85%, 有机成分含量为5% ~ 10%, 粘土含量不超过5%。种植土层厚度根据植物类型而定, 当采用草本植物时一般厚度为250 mm 左右。种植在雨水花园的植物应是多年生的, 可短时间耐水涝, 如大花萱草、景天等。
( 4) 人工填料层。多选用渗透性较强的天然或人工材料, 其厚度应根据当地的降雨特性、雨水花园的服务面积等确定, 多为0. 5~ 1. 2 m。当选用砂质土壤时, 其主要成分与种植土层一致。当选用炉渣或砾石时, 其渗透系数一般不小于10- 5 m/ s。
( 5) 砾石层。由直径不超过50 mm 的砾石组成, 厚度200~ 300 mm。在其中可埋置直径为100mm 的穿孔管, 经过渗滤的雨水由穿孔管收集进入邻近的河流或其他排放系统。通常在填料层和砾石层之间铺一层土工布是为了防止土壤等颗粒物进入砾石层, 但是这样容易引起土工布的堵塞。也可在人工填料层和砾石层之间铺设一层150 mm 厚的砂层, 防止土壤颗粒堵塞穿孔管, 还能起到通风的作用。
三. 绿色街道
一项日益盛行的利用雨水打造水体景观的重要创新之举就是采用“绿色街道”。所谓“绿色街道”就是通过入渗池、雨水花园以及街道与人行道之间常有的浅沟来收集雨水。就像本文所提到的其他景观设施一样，“绿色街道”同样也有效地减轻了市政排水系统的压力。波特兰已将这种功能性的“绿色街道”作为城市正在实施的示范项目。一般来说，“绿色街道”设在现有城市肌理的隐蔽处或缝隙处，如学校周围、停车场、林荫大道、杂货店入口或住宅区的停车位。它们仿佛是现代城市中冰冷坚硬的街道及停车场中的“星星之火”，为城市搭建起一条处理城市雨水的生态体系。在典型的“绿色街道”中，雨水在排水沟中流经整条街道，最后注入一系列种有植被的洼地，雨水在这里经植物净化渗入土壤。降水量大的时候，多余的雨水则排入传统的城市排水系统中。
绿色基础设施（green intrastructure）是为了区别于通常在城市规划中出现的“灰色基础设施”（如下水道、地下管线等）和“社会基础设施”（如学校、医院等）而提出的一个新概念。它作为可持续发展战略的一个部分，于上世纪90年代被正式提出。1999年美国保护基金会（Conservation Fund）与农业部森林管理局联合组建的工作组将其定义为“国家自然生命支持系统，即水道、湿地、野生动物生境及其他自然区、绿色通道（greenway）、公园及其他保护区、种植场、牧场和森林，以及维系天然物种、维护空气和水资源并对美国社区的人民健康和生活质量有所贡献的荒野几其他空地的互通网络。”它同时强调，所有绿色基础设施开创计划的设计结果，都是使绿地“网”发挥整体生态作用。而城市道路系统的组织和规划，无疑成为这一体系中具有框架意义和指导性作用的重要组成部分。
作为绿色基础设施的道路系统不仅需要考虑对城市重点生态敏感区的保护与避让，同时也需要考虑如何发挥自身的连接作用，最大限度地成为生态通廊，将城市绿地、人工湿地系统和自然滨水区等绿地系统有机连通在一起。这就要求从道路的选线、断面的合理设计与功能划分、路面材料的应用、道路景观绿化策略的制定、雨洪管理、防止外来物种入侵、本地生态群落恢复等不同方面进行深入细致的综合考虑。
1.绿色街道的定义与规划设计原则
1 )绿色街道的定义:
绿色街道作为复杂的城市空间系统和生态系统的组成部分，需在设计建设中达到以下标准：
a. 将雨洪管理纳入到街景设计中来。
b. 减少直接由城市管道系统排入自然水体的地表径流。
c. 展示自然过程，成为城市生态基础设施的可见部分，并将实用与美学相结合，增加所在区域的活力和吸引力。
d. 利用行道树与地被等植物群落来有效调节雨洪冲刷所带来的污染，改善局部小气候，提高空气质量。
e. 保证道路对周边环境的影响最小，特别是当其穿越水系或其他生态敏感区时。)
综合以上定义不难看出，当代绿色街道的设计更多考虑将自然生态过程与人类活动相互融合，而不是将其完全隔离。它尽量使人与自然和谐相处，并通过显露这些被忽视已久的生态过程来引起更多的人关注和参与到保护自然，保护家园的行动中来，从而形成新的城市凝聚力。
2.绿色街道的设计规划原则
1 )在功能上：应在满足道路的正常使用和行人车辆的安全的前提下引入生态调节机制，特别是符合低冲击开发模式的城市雨洪管理系统，并采用合理科学的手段进行道路断面的综合划分。
2) 在美学上：突出地域特征，以简洁、质朴的自然材料进行组合，加入富有创造性的细节和艺术元素，体现人工与自然的完美融合，展现朴素清新之美。
3) 在材料应用上：尽量选用可渗透性强的环保材料，最大限度的减少不透水表面，努力探索新材料和新技术的运用。合理使用再生材料和清洁能源，降低管理养护成本。
4) 在项目运作上：调动广大市民的积极性和参与性，将政府组织和民间力量联系在一起，共同制定可实施性强的发展策略，并让当地居民真正参与到项目建设的各个阶段，让每个居民都能为自己对绿色家园所做的贡献而感到自豪。
3. 绿色街道的规划设计实践
1) 国外设计实践与经验
2007年十月，英国东北部小城南泰恩赛德市议会（South TynesideCouncil）发表了一份新的《街道设计导则》（Street DesignManual），用以重新唤起公众对街道景观建设的重视。彼时，在大西洋彼岸的美国纽约市也于2008年5月公布了一份长达232页的同类议案，提出要把街道建设成更好的公共空间（better publicspace），并在当月将纽约市中心的繁华的布鲁德大道（Broadway Boulevard）开辟为新的步行道路。从英国到纽约，从新西兰到阿布扎比，世界各地的大都市都在进行着雄心勃勃的各种以改变车行为主导的道路现状，建设更加生态、更具有生命力、更生活化（Livability）的城市公共空间为目标的街道新建和改造项目。绿色街道在某些具有前瞻性的城市不仅得到广泛关注，并且已经变为现实。
a.连通都市的绿色走廊——加拿大温哥华市的绿色街道规划
加拿大温哥华市是北美著名的花园城市，也是世界滨水城市的典范。早在1991年它就完成了区域内绿色街道的规划。经过细致的分析和调查，规划选择了城市中最具有代表性，与现有绿地系统联系最紧密的16条街道作为绿色街道进行建设。在规划中充分考虑了市民的出行与游憩活动的需求，且合理规划了绿色街道的布局密度，使得整个系统形成一个均匀分布的绿色网络。同时，项目也根据不同街区的具体情况选择道路的类型与不同的绿色街景设计策略。
Ridgeway(图1中标号11)是一条南北向横穿城市中心区的主要街道，它连接了城市东端的Central Park与西端的Pacific Spirit RegionalPark这两处最大的城市公园绿地，同时串联起沿途十多处重要的城市公共绿地与开敞空间，它的景观策略着重于恢复和保护具有当地特色的植物群落，以形成具有生态通廊作用的绿色空间系统。同时最大限度的发挥
b.延续历史的绿色甬道——美国波特兰市绿色街道设计实践
波特兰是美国西海岸仅次于西雅图的第二大都会，它是一个以纯净的泉水（1912年，保护水源水源地Bull Run Watershed的举动成为这个城市绿色运动的肇始）、芳香的玫瑰和卓越的城市规划与景观设计而闻名的美丽城市。它同时也是中国苏州的友好姐妹城市之一。从建城之初它就将绿色智慧融入了城市规划之中。早在1845年，Asa Lovejoy and FrancisPettygrove就将平行的街道之间的距离定为60米（相比之下西雅图为70至100米，曼哈顿的东西走向的街道之间的距离为180至240米），大多数街道为20米宽，这个适合步行尺度的街区格局为波特兰中心城区的空间系统定下了基调。1849年Landowner DanielLownsdale在此网格之中上加入了一系列约30m x 60m的公园绿地。Captain John Couch则将街道网格转向，以与穿城而过的Willamette River相协调，其结果是使得中心城区几乎一半的土地都免于被密集建筑占据的命运，并且每条街都指向河岸。1903年，著名的景观设计师John CharlesOlmstedt提出“一个没有充裕的公园系统的城市，只是一个还没有建设完成的城市。”（No city, can be considered properlyequipped without an adequate park system.）在这一思想的指导下，他为整个城市制定了充满激情而又详尽科学的公园系统规划。这一规划在波特兰近百年的绿色城市建设中发挥了巨大作用，其影响一直延续至今。
近年来，波特兰更加注重生态恢复和绿色城市建设，从政府部门到普通民众，无不以巨大的热情投入各种城市生态景观的建设中来。其中Pearl District的街区改造将城市低收入社区更新、具有历史意义的自然景观的生态恢复和绿色街道的建设紧密联系在一起，使得这一实验性项目成为同类项目中的典范。
该项目的基址原本是一片被清泉滋润的湿地。发源于波特兰西南面山区的泉水潺潺流淌至此，经过繁密林木的净化后流入穿城而过的Willamette River。该区于1860年建起了一个皮革场（tanner），以此泉水被命名为Tanner Spring。由于19世纪末波特兰的人口增长，这条清泉被迫流入管道，从此成为一条不为人知的地下暗河，周边的自然湿地也渐渐被低收入社区所占据，如今这一地区已经高于原来的水面近20英尺（约合6米）。从上世纪90年代开始，这一老旧、沉寂的社区重新引起了人们的注意，该区制定了以建立城市绿色公共空间系统为目标的更新计划。
1999年7月，知名的Peter Walker &Partners景观设计事务所为该区提供了一份极具前瞻性的概念性规划。其中包括了位于第十街和第十一街之间的三个社区公园和整个社区的以道路为主的雨水收集系统。由道路和房屋所搜集到的雨水通过各种途径汇集到三个街区公园的湿地之中，形成随着时间而变化的景观，草木的枯荣和水面的涨落，反应着自然的节律与呼吸，经过净化后的雨水重新回流到附近Willamette River。2005年，就像一百年前一样。第二个被建成的街区公园通过居民投票被命名Tanner Spring Park，以纪念这个公园通过湿地恢复而唤起人们对这一区域历史的珍贵记忆。由透水性自然材料（主要是砂石）铺成的小路穿行于本地植物构成的绿丛之间，将人们带往低洼处清浅的湿地，丰茂的水草随风起舞，参差的平台深入水面，与木质人行道旁充满工业遗迹味道的钢制围栏的流动曲线相应和，随着日光的移动在水面上投下谜一般的阴影。简单质朴却又充满艺术气息的设计，使人们重新触摸到失却已久的自然，重新发现了自己所居住的家园的可贵和可爱。断裂的自然生态水系和与场地有关的珍贵记忆被一同唤醒。于是，绿色街道变成了连通历史与现实的时光隧道。
这一实验项目的成功也促使该市更多绿色生态建设项目的进行。最新的俄勒冈可持续中心项目（Oregon Sustainability Center）联合了包括波特兰社区大学（Portland CommunityCollege）、波特兰政府组织-城市规划与可持续发展局，俄勒冈有机建筑研究会等一大批来自政府与民间的可持续发展机构，旨在将城市中心一块200，000平方英尺的旧区共同打造成一处集生态建筑、绿色街区、可持续研究与教育、娱乐休闲为一体的世界级生态街区，为21世纪崭新的绿色街道规划建设描绘出一副令人憧憬的美好愿景。
此外，澳洲的墨尔本为应对当地特有气候，加大道路雨洪管理；丹麦的哥本哈根和荷兰的阿姆斯特丹大力发展自行车为主的环保交通方式；有着巴西“生态首都”之称的库尔提巴（Curitiba）其城市面积的20%为公园用地，为了保证当地的可持续发展，出台了一系列措施，保护现有绿地系统不受破坏。严格的立法将居住区的建筑占地面积控制在50%以下，并大力发展公共交通，开辟连接公园的步行街道系统，在城市公共空间禁止使用非透水性铺装材料。政府更通过专项税收补贴道路两侧的私人林地和私家花园的建设。这些看似微小的努力都不断积蓄成一股新的力量，逐渐从有形的城市环境扩大到生活方方面面，深刻影响了人们的思维方式和对待自然的态度。国外绿色街道的实践不仅有政策的支持、舆论的导向还有最重要的公众的参与，由此才不断创造出更新更好的绿色城市空间。
4.植物对于雨水的收集和净化功能。
Ontario(图1中标号13)是几乎与Ridgeway垂直的一条贯穿城市东西的主要街道，它同时也穿越几个主要的居住社区。在这条街道的改造中，当地的居民发挥了极其重要的作用。他们从方案之初就参与到项目中来。自己动手参与建造雨水花园成为社区最宝贵的绿色财富，也成为每一个居民的骄傲。
Carrall street(图1中标号4)是连接Coal Harbor和English Bay这两处滨水区的重要街道，它也是城市自行车道系统的一部分。在温哥华的几乎所有滨水区都规划有自行车道，并形成与绿色街道系统相互交叉，互相联系的交通网络，从而极大地促进了城市交通方式向更环保更健康的方式转变。同时在道路两侧增设了生态边沟，大大减少了城市地表径流的流失，净化了污染物。
城市道路雨水收集
3.2 国内绿色街道项目与实际问题
中国目前正处于经济发展的关键时期，一方面政府为刺激制造业的持续增长积极推动汽车行业的发展，使得中国成为世界上最大的汽车消费国之一。另一方面，城市的生态环境问题也已经引起从政府到民众的高度关注，人们越来越希望拥有更加绿色健康的城市环境。
这一矛盾在笔者所工作生活的深圳也同样突出。为了应对挑战，深圳选择了“精明增长”策略和底冲击开发模式。运用加大城市雨洪管理和合理的道路更新改造措施加强对雨水的收集利用，同时将道路的生态改造与景观改造相结合，发掘丰富发滨海景观资源，大力发展集生态、游憩与交通功能为一体的新型绿色道路体系。笔者所在的景观事务所长期关注生态技术和理念在实际项目中的创新性应用，不久前也将绿色街道技术引入了深圳一处著名的滨海景观大道的改造投标项目，在5公里的滨海城区道路改造中首次尝试引入生态雨水收集系统，制定了合理的道路断面（如图9所示），除车行道外的道路部分被划分为生态边沟（1.2-1.9米）—自行车道（1.8米）—植物中分带（0.6米-0.8米）—人行道（1.2米）—雨水花园（1.2米-4米）—道路边界几个组成部分，硬质地面也采用了透水性的新型铺装材料。并大量引入本地草本植物与地被，进行合理的生态群落配置，通过综合景观和工程手段，大大提高道路对雨水的渗透吸收。增加道路绿地和生态系统的自我净化能力。
然而，像许多带有一定实验性的生态设计项目一样，最终方案并没有被采用，还是按照通常做法进行了施工。这也反映出绿色街道（包括其他生态景观技术）在推广应用上的困难。究其原因，主要有以下几个方面：
a.绿色街道前期设计建设成本高于普通道路，而见效期又较长，对于许多追求立竿见影的政绩工程来说往往并非首选。
b.中国的高速城市化并未给未来预留足够空间，已建城市基础设施与绿色街道之间的衔接存在一定困难。
c.缺乏有效的公众参与机制，因眼球效应而走红的所谓地标建筑与标志性工程的影响力要远远高于普通的城市道路建设。无法最大限度的发挥公众对绿色街道建设的监督、建议、管理维护等重要作用。
d.政府引导性不强，至今为止，仍然没有一部关于绿色街道设计的行业规范或是针对建设绿色街道的鼓励政策。
这一切都导致了绿色街道要想从图纸变为现实还有很长的路要走。
总结:
雨水收集与利用系统应该是一整套完整的雨水收集、处理与应用系统。它应包括城市屋顶绿化雨水处理系统，屋前、空地雨水花园地表水收集系统和街道道路径流雨水收集与净化系统，只有各个系统紧密配合，公同建造才能形成一个完整、循环的城市雨水系统，才能更好地达到节约资源，保护水源的目的。
