生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內(nèi),生物群落與其所處的環(huán)境所形成的相互作用的統(tǒng)一體,任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都由生物與非生物環(huán)境兩大部分組成。非生物環(huán)境是生態(tài)系統(tǒng)中生物賴以生存的物質(zhì)、能量及其生活場(chǎng)所,是除了生物以外的所有環(huán)境要素的總和,包括陽光、空氣、水、土壤、無機(jī)礦物質(zhì)……等。 水在生物圈中的循環(huán)運(yùn)動(dòng)是靠太陽能和重力而帶動(dòng)的。海洋、湖泊、河流和地表水不斷蒸發(fā),形成水蒸汽進(jìn)入大氣;植物吸收到體內(nèi)的水分通過葉表面的蒸騰作用進(jìn)入大氣中的水汽遇冷,形成雨、雪、雹等降水重返地球表面,一部分直接落入海洋,湖泊河流等水域中,一部分落到陸地上,在地表形成徑流,流入海洋、湖泊、河流或滲入地下,供植物根等吸收。循環(huán)往復(fù),即為水循環(huán)。
城市建設(shè)飛速發(fā)展,大量建筑物和道路等的建設(shè)使城市不透水地面面積快速增長。雨水徑流量將大大增加,如果不采取措施而單純考慮將雨水徑流快速排出,所需雨水管道、雨水泵站等設(shè)施的容量、輸送能力必將隨之增大,這對(duì)于城市建設(shè)是一個(gè)沉重的包袱。
此外,由于環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng),人們認(rèn)識(shí)到城區(qū)雨水的快速排出增加了接納水體的洪澇危害、河岸侵蝕和污染物的沖擊負(fù)荷,還造成合流制系統(tǒng)中污水處理廠運(yùn)行的困難及一部分雨污混流外溢而污染水體,因此對(duì)于傳統(tǒng)雨水排除的指導(dǎo)思想從另一方面提出了質(zhì)疑。
一方面是使用龐大的雨水排放系統(tǒng)將日益增長的雨水徑流排出城市,另一方面卻是城市地下水補(bǔ)給的嚴(yán)重不足。如在雨水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、用地規(guī)劃和地面覆蓋上考慮雨水滲透,合理、充分地利用雨水涵養(yǎng)地下水源,那么既能緩和城市水資源危機(jī),又能增加土壤中的含水量、調(diào)節(jié)氣候,從而改善城市的生態(tài)環(huán)境,還能減少所需雨水管系容量,即減少雨水管系的投資和運(yùn)行費(fèi)用,并減輕城區(qū)水澇危害和水體污染。實(shí)際上雨水滲透早在我國一些古城的建筑中已有所體現(xiàn),利用滲坑、滲井、滲溝使雨水就地下滲。
尊重自然界的循環(huán),涵養(yǎng)水土,維護(hù)基地的生物多樣性,是景觀設(shè)計(jì)師的重要使命。生態(tài)型也是水景設(shè)計(jì)的基本法則。
土壤和排水通道的保護(hù)
強(qiáng)調(diào)有植被的成熟土壤和低地的保護(hù)
這些自然系統(tǒng)能使雨水和徑流滲透到土壤中來維持流域的正常狀態(tài)。在低地,地下水進(jìn)入地表的排水道、河流和濕地。排水渠道和河流兩岸的穩(wěn)定植被能過濾流入的徑流,防止渠道被侵蝕,同時(shí)創(chuàng)造有利于水生態(tài)系統(tǒng)的生存環(huán)境。場(chǎng)地施工和土木工程遠(yuǎn)離排水渠道,能保存植被緩沖區(qū),并保護(hù)河流的質(zhì)量。
盡可能減少鋪裝地面
盡可能減少鋪裝地面,保留天然熟土,保留現(xiàn)有的植被減少地表徑流。包括:
(1)采用集中開發(fā)以減少道路鋪裝。
?。?)雙重負(fù)荷的停車場(chǎng),共用行駛和轉(zhuǎn)彎車道。
?。?)盡可能減小道路鋪裝的寬度。
在施工時(shí)設(shè)置淤積屏障避免沉淀物流失淤積屏障應(yīng)在施工開始之前設(shè)置,并一直保持到施工完成,所有的土壤表面都覆有植被。盡可能減少灌溉,少使用除草劑、殺蟲劑和化肥在被改造過的地區(qū)保持草地和園林會(huì)造成殺蟲劑、營養(yǎng)物和其他污染物的高度集中。
雨水滲透設(shè)施
使用可滲透的鋪裝材料
可滲透的鋪裝材料,是保持和恢復(fù)自然循環(huán)的最有力的工具。在一個(gè)典型的開發(fā)中最不透水的部分不是為人居住的建筑,而是硬地鋪裝。在偶爾通過汽車的地面使用可滲透的植被表面,如輔助停車場(chǎng)和應(yīng)急車道。
可滲透的強(qiáng)力草皮或空心鋪裝格由混凝土或塑料制成,格內(nèi)填有表層土或粒料。
用疏松的粒料、木制蓋板或精心排列的鋪地石來建造人行道的表面,如步行道和院子。
多孔瀝青的多孔表面層由一種“無級(jí)配”的粒料構(gòu)成,粒料內(nèi)部的大顆粒之間的空隙沒有被小顆粒填滿。一個(gè)無級(jí)配的石頭基層保存水,直至它滲透到下層土壤。與不可滲透的瀝青相比,多孔瀝青更易于排水,在潮濕的環(huán)境下有更好的摩擦力和外觀,同時(shí)減少眩光和汽車噪聲。
滲透地面
除了綠化面積外,人工滲透地面主要分為兩類,一類是多孔瀝青及多孔混凝土地面,另一類是草皮磚。它們可用于停車場(chǎng)、車輛較少的道路及人行道,特別適用于居民小區(qū)。
?。?)多孔瀝青及混凝土地面
典型的多孔瀝青地面構(gòu)造見圖2。表面瀝青層避免使用細(xì)小骨料,瀝青重量比為5.5%~6.0%,空隙率為12%~16%,厚6~7厘米。瀝青層下設(shè)兩層碎石,上層碎石粒徑1.3厘米,厚5厘米,下層碎石粒徑2.5~5厘米,空隙率為38%~40%,其厚度視所需蓄水量定,因它主要用于貯蓄雨水并延緩徑流。
多孔混凝土地面構(gòu)造與多孔瀝青地面類似,只是將表層改換為無砂混凝土,其厚度約為12. 5厘米,空隙率15%~25%。多孔瀝青及多孔混凝土地面自1973年在美國使用以來,得到EPA的支持,至今已廣泛應(yīng)用于發(fā)達(dá)國家,但在國內(nèi)還鮮見報(bào)道。
?。?)草皮磚
草皮磚是帶有各種形狀空隙的混凝土塊,開孔率可達(dá)20%~30%,因在空隙中可種植草類而得名。它最早于1961年用于德國,至今在國內(nèi)外均已被廣泛使用。特別多用于城區(qū)各類停車場(chǎng)、生活小區(qū)及道路邊。它除了有滲透雨水的作用,還有美化環(huán)境的效果,國內(nèi)建材市場(chǎng)上有成品出售,便于采用及推廣。
草皮磚地面因有草類植物生長,與多孔瀝青及混凝土地面相比,能更有效地凈化雨水徑流及調(diào)節(jié)大氣溫度和濕度。試驗(yàn)證明它對(duì)于重金屬如鉛、鋅、鉻等有一定去除效果。植物的葉、莖、根系能延緩徑流速度,延長徑流時(shí)間。草皮磚地面的徑流系數(shù)為0.05~0.35,取決于其基礎(chǔ)碎石層的蓄水性能、地面坡度等因素。
滲透地面成本比傳統(tǒng)不透水地面高出10%左右,但綜合考慮因徑流量減少、地面集流時(shí)間延長而導(dǎo)致雨水管道長度縮短及管徑減小,雨水系統(tǒng)的總投資可減少12%~38%。而且還可產(chǎn)生較大的環(huán)境及社會(huì)效益。
滲透池
?。?)地面滲透池
當(dāng)有土地條件且土壤滲透性能良好時(shí),可采用地面滲透池。池可大可小,也可幾個(gè)小池綜合使用,視地形條件而定。
地面滲透池有的是季節(jié)性充水,如一個(gè)月中幾次充水、一年中幾次充水或春季充水秋季干涸,水位變化很大。有的地面滲透池則是一年四季均有水。在地面滲透池中宜種植植物。季節(jié)性池所種植物應(yīng)既能抗?jié)秤帜芸购?,并視池中水位變化而定。常年存水的地面滲透池與土地處理系統(tǒng)中的濕地相似,宜種植耐水植物及浮游性植物,可作為野生動(dòng)物的棲居地,有利于改善生態(tài)環(huán)境。利用天然低洼地作地面滲透池是最經(jīng)濟(jì)的。若對(duì)池底再作一些簡(jiǎn)單處理,如鋪設(shè)鵝卵石等透水性材料,其滲透性能將會(huì)大大提高。
(2)地下滲透池
當(dāng)?shù)孛嫱恋鼐o缺時(shí),就不得不利用地下滲透池,實(shí)際上它是一種地下貯水裝置,利用碎石空隙、穿孔管、滲透渠等貯存雨水。圖3為各類地下滲透池示意,利用底部透水渠貯水的滲透池,透水渠的使用可減少所需石料并增大貯水體積??傊?,地下滲透池種類多樣,形狀各異[圖2]。
?。?)滲透管
滲透管一般采用穿孔PVC管,或用透水材料制成。匯集的雨水通過透水性管渠進(jìn)入四周的碎石層,再進(jìn)一步向四周土壤滲透,碎石層具有一定的貯水、調(diào)節(jié)作用。相對(duì)滲透池而言,滲透管溝占地較少。便于在城區(qū)及生活小區(qū)設(shè)置,它可以與雨水管系、滲透池、滲透井等綜合使用,也可以單獨(dú)使用。日本和德國在這方面有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。
集中的徑流排放
如果在場(chǎng)地規(guī)劃開始時(shí)就使用排水控制,那么在整個(gè)開發(fā)過程中就能將其經(jīng)濟(jì)地納入整體建設(shè)。
考慮將現(xiàn)有的落水管和雨水管與污水管分開
將落水管的水排入洼地或碎石坑以利于滲透。
對(duì)來自屋頂和不可避免的不滲透鋪裝的徑流進(jìn)行節(jié)制和處理,并盡可能地使之返回土壤中的自然途徑
?。?)對(duì)每一個(gè)排水途徑、水池和排水坑進(jìn)行設(shè)計(jì),以與其特殊的位置和排水區(qū)相符合。
?。?)通過水平散水使不滲透表面的徑流分散到鄰近種有植被的土壤里,從而變集中的暴雨急流為緩流。
(3)將集中的徑流轉(zhuǎn)移到有植被的洼地,而不是構(gòu)筑的排水溝或管道里。當(dāng)徑流接觸到植被和多孔的土壤時(shí),它的體積和流速均減小,污染物得過濾。與封閉的構(gòu)筑系統(tǒng)相比,這一開放的排水系統(tǒng)能增加植被的多樣性,減少灌溉用水的需求,并降低排水的流速和侵蝕程度。另外,它減少了下游的洪峰流量和徑流體積,增加了水的滲透,供養(yǎng)了野生動(dòng)物的棲息地,代表了與自然的相互作用,而且?guī)缀醪恍枰S護(hù)。
?。?)固定土壤,減小水流的沖刷速度。在原有的不穩(wěn)定水道,或平整后易侵蝕的新低洼地上,設(shè)置石頭或木頭水壩,栽上草皮和抗侵蝕的纖維植物,并種上生根迅速的水生植物,是十分見效的。底部寬的低洼地能減小能量。
?。?)利用沿著排水道的濕地和建造的水池來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有節(jié)制的排放。水池和濕地由一個(gè)淺池的坑道、一段低矮水壩和調(diào)節(jié)水流的排水組成,它們能臨時(shí)貯存暴雨水流,并且可以通過對(duì)污染物的靜置、過濾和生物降解來改善水質(zhì)。為水體提供足夠的面積,同時(shí)為不同的植物生長地和生物物理過程提供不同深度的水域,就可以獲得有效的水處理作用。
?、儆脥u和半島限定水體的形狀,擴(kuò)大水流路徑和處理效果。
?、谘刂骋坏囟蔚呐潘ǖ涝O(shè)置一系列水池和濕地,以位于排水區(qū)高處的一些微小的水塘為開端。
③在有車道穿過的洼地,以車道為擋水壩形成小塊的濕地。
(6)在地段的最低處構(gòu)筑水體時(shí)要準(zhǔn)確計(jì)算排水量防澇,在低地構(gòu)筑水體盡量防止破壞現(xiàn)有的濕地和岸邊緩沖帶。
?。?)在停車場(chǎng)周圍設(shè)置植被緩沖帶,植被緩沖帶可以緩解停車場(chǎng)和道路地表出現(xiàn)的油和沉積物。
構(gòu)筑滲水盆地
滲水盆地是地面上的封閉洼地,其中的水只能滲入土壤,別無出路。滲透是對(duì)徑流最理想的管理和保護(hù),因?yàn)榭梢酝ㄟ^土壤濾掉污染物,可以緩解下游的洪水和侵蝕,還可以為地下水和下游水體補(bǔ)給天然水。
(1)按照敞開系統(tǒng)或封閉系統(tǒng)設(shè)計(jì)滲水盆地。有些滲水盆地是敞開且長有植被的,植被維護(hù)了多孔的土壤結(jié)構(gòu)。另外一些則采用不分大小的碎石建在地面以下,其表面被改造為停車場(chǎng)或其它用途。有時(shí)采用穿孔管或預(yù)制箱來補(bǔ)充滲水盆地的儲(chǔ)水能力。絕大部分地下水盆都沒有通向底部的通道,以便檢測(cè)和維護(hù)。建設(shè)地下水盆的材料費(fèi)用高昂,因此只有在土地非常緊張,迫切需要將該地表建成雙重用途時(shí),才傾向于采用地下水盆。
?。?)靠近徑流源設(shè)置滲水盆地最為經(jīng)濟(jì)有效。
(3)應(yīng)避免使水盆靠近建筑的基礎(chǔ),也應(yīng)避免建在陡峭不穩(wěn)的坡地。
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