1.2 国内外海绵城市建设现状与发展

1.2.1 国内对雨洪资源利用研究进展

1.2.1.1 我国古代对雨洪资源的研究

在我国,雨洪资源的收集利用已有较长的历史,如北京故宫的排水系统、北海团城的雨洪渗排系统以及中国古典园林中利用雨水造景等都是雨洪资源收集利用的成功实践,见图1.6和图1.7,同时也说明了自古以来雨洪资源的重要性。

图1.6 故宫太和殿

图1.7 石龙头排水口

北京故宫的太和殿、中和殿、保和殿分别位于三层台基之上,在台基周围栏杆的底部设计有1142个雕琢精美的石龙头排水口。雨量较大时,最上台基汇集的地表径流通过石龙头排水口流出,与下一台基的地表径流一起经过排水口再流入第三层台基,最终将汇集的地表径流排入台基周围的石槽排水沟。这种逐层外排的设计模式不仅保证了各台层良好的排水条件,还形成了“千龙喷水”的壮丽景象,展现了皇室的恢弘气势。

北海团城是清乾隆在整治永定河时修建的行宫,是一个封闭的、孤立的系统。由于团城的地面高出北海湖水水面5.64m,古树很难依靠地下水资源存活,只有从天然降雨中得以补给,见图1.8和图1.9。因此,团城地面采用铺装倒梯形青砖和深埋排渗涵洞的做法,充分利用天然降雨来补充城内水资源,不仅为城内的古树营造了适宜的生长环境,还可做到降雨时地表不产生雨水径流,是我国古典园林中雨洪资源储存利用的经典之作。

此外,在我国古典园林的设计中也常常利用雨水来营造景观,如苏州环秀山庄的“飞雪”景点,见图1.10和图1.11。利用假山来承接屋檐雨水,雨水从山顶呈瀑布状泄流而下,营造坐雨观瀑之意象。拙政园西部的水塘中种植有大量荷花,其借用雨水下落的声响,创造出了“留得残荷听雨声”的景观意境,其旁的建筑因故命名“留听阁”。

图1.8 北海团城

图1.9 团城古树

图1.10 环秀山庄“飞雪”

图1.11 拙政园“留听阁”

1.2.1.2 我国现代对雨洪资源的研究

我国对雨洪资源这一领域的研究起步较晚。1996年我国召开了第一届全国雨水资源利用学术讨论会。北京市在2003年颁布了《关于加强建筑工程内雨水资源利用的暂行规定》,其中明确指出:建设工程的附属设施应和雨水利用工程相结合。草坪绿地应设计建设为雨水滞留设施,景观水池应设计建设为雨水储存设施。2014年10月住房和城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,其中规定了将雨洪资源纳入城市绿地系统规划中。

近年来,我国城市雨洪资源的应用领域发展迅速,许多大中城市在绿地建设中也结合雨洪资源进行了探索和尝试。例如北京奥林匹克公园,其水系面积约占84.2hm2,总蓄水量可达130万m3,是我国目前最大的雨洪资源景观工程。奥林匹克公园的雨洪资源收集利用系统是依据场地降雨特点、地形地貌以及周边环境而设计的以渗透为主的工程,其所涵盖的工程技术也较为全面。以龙形水系作为整个公园的骨架,将下凹绿地、树阵广场、透水铺装等穿插其中,通过大面积的景观水系和分散的雨洪渗透收集设施,来共同调节整个公园的水系统循环。

1.2.2 国外对雨洪资源的研究进展

从20世纪80—90年代开始,一些发达国家就意识到了快速城市化对城市生态环境造成的负面影响,并开始关注和研究城市雨洪问题,探索全新的雨洪资源管理模式,合理化地利用城市雨洪资源。美国、德国、日本等国在这一领域走在探索的前列。

1.2.2.1 美国

美国在雨洪资源方面的研究具有较长的历史,其主要着眼于雨洪的截留、过滤和储存,把提高场地自然渗透能力作为目标,在设计中强调与植物、石材和水体等天然景观相结合。美国颁布的《雨水利用条例》中规定,新建的开发区都要执行“就地滞洪蓄水”政策,改建项目的雨水下渗量不得低于未改造时的水平。同时,为了保证雨水水质,排入城市市政管网的雨水必须经过一定时间的过滤和沉淀。美国相关雨洪管理理论的形成,扩大了城市雨洪资源的应用范围,不仅涵盖大尺度的流域规划,而且还注重小尺度的分散式布置,从源头控制地表径流,营造更加宜人的生态景观。如今美国很多地区,如俄勒冈州、马萨诸塞州、马里兰州等地的城市都建设了雨洪资源应用的技术设施。其中,塔博尔山中学雨水花园最为著名,见图1.12和图1.13,获得国内外众多设计奖项,通过雨水花园、下凹绿地、植被浅沟、旱溪等一系列措施,将雨洪资源融入到校园景观环境的设计中,利用室外空间作为课堂,让学生近距离观察和体验雨洪收集利用的过程,广泛推广可持续发展的理念。

图1.12 细沙走廊

图1.13 雨水花园

1.2.2.2 德国

德国早在20世纪80年代就开始创立和完善雨洪资源应用的管理政策和技术规范。1989年《雨水利用设施标准》出台,这标志着德国最早的雨洪资源技术规范的形成。目前,德国已形成了一个完整的雨洪资源应用体系,其中不仅包括行业标准、实用技术规范还有相关的管理法规予以支持,如场地在建成后的雨水径流量不得超过建成前的径流量,进而达到“排放量零增长”;新建的项目(工业、商业、居住区等)都应该设计有雨洪资源利用设施,不然,当局政府将征收雨洪排放费和雨洪设施使用费。在技术措施方面,德国主要利用下凹绿地,植被浅沟,绿色屋顶和大面积景观水体来调蓄雨洪。

以德国波茨坦广场为例,见图1.14和图1.15。其水域面积约占总用地19%,最多可收集容纳1.5万m3的雨水。该项目将储存在地下蓄水池中的雨水作为场地内景观用水的来源,通过净化和处理,将雨水用于场地内绿色植物的灌溉和生态水景的营造,将广场打造成为了具有生命力的现代城市开放空间。

1.2.2.3 日本

日本作为典型的能源节约型国家,在20世纪80年代初推广“雨水渗透计划”,来缓解因过度开采水资源而引起的地基下沉等城市问题。研究人员开发了一系列透水性整体路面,并将其应布置于公园广场,城市道路和停车场等硬质场地上,从而提高了路面对雨水的渗透能力。1992年,日本颁布了“第二代城市排水总体规划”,正式将雨水渗沟、透水铺装和渗水塘作为城市总体规划的重要组成部分,并要求不论是新建或改建的大型公共建筑,必须设计有雨洪渗透设施,在制度层面上规定了在城市规划和景观设计上要结合雨洪资源的要求。

图1.14 波茨坦广场水景一

图1.15 波茨坦广场水景二

在日本,最常见的雨洪收集调蓄设施就是绿色屋顶和多功能调蓄池。绿色屋顶不仅可以减少地表径流,还能够增加城市的绿化面积,由于其施工操作相对简单便捷,被广泛地应用于房屋的建设中。枯山水庭院可以看做是日本最早的雨水调蓄池,见图1.16和图1.17。对现代城市雨洪景观设计起到了很大的参考借鉴价值。庭院中以岩石、砂砾和苔地作为主要构园要素,化石为山,化砂为水,模拟出山水相间的景象。当汛期来临时,地面上的砂砾和苔地可以很好地过滤渗透雨水,净化补充地下水资源,同时又呈现出别样的洼地景观。而日本现代的雨洪调蓄池多与活动场地相结合,在丰水期和枯水期时呈现出不同的景观效果。如日本长津川蓄水池公园,在丰水期时发挥雨洪调蓄功能,枯水期时则可以提供活动场地供居民使用。

图1.16 日本枯山水

图1.17 长津川蓄水池公园