雨水收集系统景观设计

 

 

一、研究背景

 

1.1水资源对城市的影响

 

万物之源是为水，《易经》、《水》篇中讲到：“大一生水”即“天生一，一生水，水生万物”。纵观整个人类演变的发展历程，自古以来水资源就是一个国家、城市繁荣的先决条件，人类最早产生的文明的地方无一不是依水而建的。

 

随着时间不断地发展，水资源对整治、经济、文化等方方面面的影响力也越来越大，同时对维持整个社会的秩序的稳定也有着关键性的作用。如果水资源匮乏了，将带来不可预计的社会恐慌，造成社会秩序的混乱，严重时还会引起城与城，国与国之间的战争。城市离不开水，它的产生和发展都是以水作为基础资源，无论是日常生活还是工业、商业发展都与之息息相关，水资源已经成为现代国家的一种战略资源，可以说一座城市的水资源存量直接影响到它未来的发展规模。

 

1.2我国城市面临的水资源问题

 

改革开放以来，我国整体发展呈现出了勃勃生机，工业化和城镇化大幅度提速，但我国是一个干旱缺水，旱涝灾害频发的国家，人均水资源量仅为世界的1/4，加之时空分布不均，人口过度集中等原因，令水资源与人类活动的供需关系出现明显的矛盾冲突，同时严重限制了城市发展的速度和规模。一方面随着城镇化加剧，原有生态环境逐步被开发建设成为水泥钢筋组成的楼房，城市大面积的采用不透水或少透水的硬质铺装，造成地表径流加剧，本土区域的水源涵养能力下降，城市干旱、城市内涝、水土流失等诸多问题随之而来，另一方面一直以来粗放式的发展理念，对单一资源的过度消耗，已经出现了明显弊端，对地下水的无计划采用、各种掺杂工业污水元素的污水废水不达标排放也对水资源方面造成了种种问题，地下水位下降，地下河消失、地面沉降、城市水资源匮乏、非点源性污染增加、原有生态系统破坏等等。在近20年中，我们更多关注的是与水资源息息相关的地下水、湖泊水资源，而对待可循环产生的雨水资源一直采用的是灰色工程疏导下的“快来快走”的处理方式，但随着这些问题出现，人们慢慢将关注点聚焦到雨水这一非常规资源上。

 

1.3我国在城市景观规划设计中遇到的问题

 

除了宏观发展层面外，在城市景观设计建设的过程中，人们仅依照自己的认知想法规划设计自己居住地城市基础设施和城市景观，不考虑、尊重原有的生态系统，大刀阔斧的建设将大自然先天的设计作品割裂替换，破坏了原有景观的整体协调性和连续传承性。早在20世纪初美国的城市美化运动就已留下警示，近年来我国不少城市的攀比性建设又要重蹈覆辙，不少城市一味的追求城市的现代美感，盲目的减少了一大批城市广场、休闲公园、景观大道。其中不少都只追求外在的体量与气势，忽略了本地经济、文化、自然环境的因素，造成严重的生态破坏与资源浪费。

 

1.4国内外研究发展与现状

 

国外研究发展现状

 

随着世界范围内水资源的日益紧缺，世界各国相继将目光投入到城市雨水资源的收集利用上来。国外对雨水收集的探索开展较早，雨水收集意识早在20世纪60年代就已出现，真正意义上的发展是在80年代到90年代开始，有关雨水收集和水资源保护的国际组织和国际会议相继成立，如国际雨水收集协会（IRCSA）、世界水大会、国际雨水收集利用大会等。一些发达国家在这一领域率先展开研究，经过几十年的发展探索，已经形成比较完善的理论体系、工程技术与管理框架，相关配套法律也已丰富完善，取得了显著的效果。其中以美国、日本、德国、澳大利亚等国最具代表意义。

 

美国在城市建设飞速发展时期，开始意识到城市雨水管理的问题并付诸实践探索。其雨水管理的发展经历了控制、净化、可持续三个阶段，由最初的解决眼前问题转变为后期的长远未来计划。随着城市居民对生态环境的需求不断增加以及相关理论工程技术、法律的不断发展完善，在科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定《雨水利用条例》。这些条例以法律形式要求开发商必须把雨水管理问题加入到开发建设中去，新开发的场地暴雨峰值不得高于地区原来的水平而且必须考虑雨水的就地排散问题。其他各州也根据本州的环境特点和主要问题，提出对雨水的相关管理措施和技术指南。1972年，美国联邦水污染控制阀提出了“最佳管理策略”，当时主要是针对污染问题，后逐渐发展成为雨水径流管理和水质净化的生态综合性措施。1999年8月，美国保护基金会和美国农业部森林管理局首次提出绿色基础设施理念，将其定位为律师基础设施是通过各要素有机联系而形成的生态网络。20世纪90年代，由美国东部马里兰州的乔治王子县和西北地区的西雅图、波特兰首次提出了“低影响开发”的理念。2000年10月，美国国家环境保护局和低影响开发中心以专著的形式发布了《低影响开发文献综述》。这些理念为我国构建海绵城市理论体系提供了基础。

日本的地理位置和人口决定了其淡水资源的匮乏，日本政府高度重视雨水这一可替代资源的收集利用。1998年8月日本召开“构筑完善水循环系统的相关部门联络会议”以协调相关部门的工作。2000年在修订《环境基本技术》时，制定出按流域分割的区域水循环技术。2003年10月日完成“构筑完善的水循环体系之实施计划”，明确指出目前存在水循环问题和解决方案。2014年7月1日起，《日本水循环基本法》生效，其主要的是为了保证水循环的全面实施，推动社会的平稳可持续发展。日本在雨水利用上走在了世界前列，各种基础设施收集来的雨水被用于城市的日常植被浇灌，城市厕所用水以及消防用水等，同时对人口高度和城市化引起的城市热岛效应也起到了缓解作用。

 

德国是澳洲在雨水利用方面走在最前沿的国家之一，有着完善的雨水收集、处理控制和渗透技术以及配套的法规体系。自上个世纪80年代开始，德国就广泛发展将雨水的收集与利用研究和技术应用结合。在1989年制定了屋面雨水利用设施标准。法律层面上，《水法》是德国的保护水资源的基本法，与之配套的还有其他法规。德国除了加强雨水资源收集利用还严格控制污水的排放，对排放污水实行收费制度。时至今日，德国的城市雨水收集已经实现标准化、产业化，雨水收集利用技术更新到第三代，从屋顶雨水的收集、截污、贮存、过滤、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备，形成了世界领先水平的雨水资源收集利用系统。

澳大利亚2/3的国土处于干旱、半干旱地区，全年降水稀少，仅有455mm，地表温度高，水蒸发速度快，经常出现干旱问题。同时受地区、气候等影响，澳大利亚的人口多居住在东部沿海地区，高度密度的城市人口给城市带来巨大的用水压力，城市污染物业随着传统的城市排水系统流入城市系统中，严重破坏了原有的自然生态体系，使原本的水循环系统难以进行维持。基于以上种种问题在20世纪90年代初期澳大利亚提出了水敏感性城市设计理念，其核心观点就是将雨水收集跟整个城市的减少相结合，维护城市水循环的稳定，保障城市水资源的充足，维持生态稳定。当时由于该理念较为超前，相关的配套技术发展还不成熟并未收到过多关注。直到90年代的中后期才逐渐被人们接受。雨水的使用在澳大利亚的局面普及程度很高，直到90年代的中后期才逐渐被人们接受。雨水的使用在澳大利亚的居民普及程度很高，居民通过水仓、地下蓄水池，存储收集来的雨水，以供应佳通非饮用水，花园浇灌用水，车辆清洗用水等使用。此举基本可以满足家庭70％的非饮用水需求，大大减少了对城市供水系统的压力，通过室外的雨水使用，还可以地下水进行补充。目前澳大利亚已经形成了完备的雨水循环利用体系，形成了以节水为核心的生活理念，实现了可持续生态城市的发展。

国内研究发展与现状

 

我国对雨水的收集利用在古代便早有体现，有着悠久的历史。古代的社会结构以农业为基础，主要受自然因素的影响，雨水对农业生产有着决定性的作用。为了掌握生产的主动权，古代先民开始探索人工收集利用雨水的方法，发明了一系列的工程技术，像在平原地区修建水库、在丘陵地区修建联通式水塘等，西北地区由于特殊的地理环境，更是创造性的发明了坎儿井、土窖等雨水集蓄贮存技术。这些技术大大改善了受自然主导的农业生产，是我国古代雨水收集利用思想的智慧结晶。

 

我国的城镇化起步较晚，现代意义的城市雨水收集利用总体上落后于国外的发达国家。学术理论方面，1996年9月9日在兰州召开的第一届雨水利用学术会议暨东亚地区国家研讨会，标志着我国在这一领域的研究正式提速，全面展开，国家政策方面，于2001年颁发了SL267-2001《雨水集蓄利用工程技术规范》国际交流方面，我国积极参加与水资源相关的国际学术会议，积极交流技术经验。2006年9月10日在北京主持召开了第五届世界水大会，经过不断地努力探索，结合国外的成功经验，2012年4月，在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中，提出“海绵城市”概念。2014年10月，住房城乡建设部组织编制了《海绵城市建设技术指南》-低影响开发雨水系统构建实行，随后在南宁、济南等16个城市开展建设试点工作。国家的大力投入，各领域专家的不懈努力已经取得显著的成效，但我国的雨水收集尚处于初期的探索阶段，缺乏综合全面的规划设计系统指导，探索方向重点还是在技术建设层面。与发达国家相比，我国在研究理论与实际建设上海存在脱节，雨水收集利用也未能在城市实现大规模的使用，尤其是设施景观化的属性还有待凸显。因此，如何全面系统地将这类设施进行综合性设计并突出其景观功能成为现阶段研究的一大热点。

 

研究目的和意义

 

研究目的

 

现阶段我国的雨水收集利用与景观设计尚处于一个较为年轻的阶段，随着国家的重视和大力支持，各领域专家的努力，针对我国的雨水收集利用理论研究大为丰富。同时多个海绵城市试点的设立也在实际建设方面积累了较多经验，但这一系统并非区域性建设能完成的，而是有城市各种空间的小范围联合形成多层次、宽领域、广覆盖式的系统，目前尚缺乏整体细化的设计理念把控。这需要多领域从业人员的携手努力，这一系统的完善无疑将对我国未来绿色生态的城市建设提供巨大贡献。本研究课题重点是在整合城市多种空间领域的雨水收集利用方法，目的是为在今后的设计过程中提供参考思路与设计方法，具有一定的指导意义和参考价值。

 

研究意义

 

景观设计中的雨水收集主要是将雨水收集系统、雨水净化系统、雨水储存系统与景观水系统、绿地水系统、中水回用系统、道路雨洪系统等有机结合，通过景观营造的手法将其融入到城市的整体水循环之中。在保证地表径流控制和雨水及时排放的前体下，结合不同地域的环境特色、地形特点、功能要素综合考虑整体的景观雨水收集利用，重点体现其富有艺术特色的自然美与形式美，设计成为集观赏、休闲和雨水收集利用于一体的城市雨水景观系统。这一系统的完善对于城市生态、社会等方面有着诸多益处，具体体现在以下几个方面：

 

（1）减轻城市原有排水、防洪系统的压力，涵养地下水源。延缓雨水的地表径流速度，减少排入市政管道系统和城市河流湖泊的雨水总量，在一些区域可以适量减少市政设施的减少，减少市政投入，同时收集储存的雨水可以反补地下水，控制地下水位的下降，防止地面沉降，增加地下压以防止海水入侵等。

（2）改善区域的生态环境，恢复保护自然生态系统，保护城市生物的多样性，同时可以改善城市热岛效应，对城市气候实现微循环调整，提高城市居民的生活质量。

（3）这一系统还有利于我国的可持续发展战略，有助于建设节约型社会，收集来的雨水可以回用到工农业生产中以及日常城市园林水景用水、居民日常洗衣、冲厕用水等，为我国的可持续循环经济提供一大助力。

 

研究的内容及方法

 

研究内容

 

本文主要研究的是雨水收集设施在城市景观中设计应用，重点是针对城市多种功能空间雨水收集的景观化系统性理论研究，主要研究内容如下：

 

（1）通过分析水资源对城市发展的重要性以及我国当前城市水资源、景观规划设计中面临的问题，结合国内外在此领域的发展和现状，明确本文的写作目的和意义。

（2）明确雨水收集利用的基本含义，通过综合多方面世界先进理念成果分析构建基础理论体系，为后续研究提供理论支撑。

（3）通过对称呼四雨水收集景观设计的设计原则、影响因素、设计体现，对设计层面的注意事项，功能体现进行综合性论述。

（4）对城市空间进行功能性划分，针对空间特色对多种空间不同元素的雨水收集利用景观设计进行具体系统化的设计指导，结合前文理轮体系进行实际应用。

（5）通过国内外各空间的成功案例分析，为接下来文章内容总结得出设计研究结果进一步的验证。

 

研究方法

（1）文献综合整理

需要阅读掌握大量相关文献，整理提炼出符合本文理论构架的理论基础。

 

（2）对比分析

通过国内外技术和理论的分析比较，找出我国在雨水收集方面的问题与不足。

 

（3）总结归纳

对国内外成功案例进行分析研究，总结归纳理论技术优点，结合本文探讨内容进行结构分析。

 

 

（4）实践探讨

经过实地调查，获取第一手资源信息，对收集到的信息进行整理分析，结合理论，针对场地问题提出设计方法意见。

 

（5）多学科交叉研究

雨水收集的景观化设计涉及多科学领域内容，包括城市规划、风景园林规划、园艺学、环境工程、景观生态学、艺术设计多们学科。综合各种学科相关理论和方法进行多学科交叉研究。

 

研究技术路线

小结

 

我国的水资源缺乏不合理应用将会严重制约整个国家的飞速发展，影响城市居民的生存环境质量。雨水作为非常规性的水资源，应用前景广阔，应用意义重大。国外的雨水体系研究应用已相对成熟，应该结合国外的优秀成果立足本国国情，探索符合中国特色社会主义可持续发展的设计方法。

 

最后：“龙康”接下来后面一篇继续讲解第2章雨水收集系统景观设计相关理论。请持续关注“龙康”资讯更新动态。