下凹式绿地在城市小区的利用研究
陈守珊
河海大学水资源环境学院,江苏南京 (210098)
E-mail:摘 要:在城市小区中建设下凹式绿地具有蓄渗雨水、过滤水质、削减洪峰流量和美化环境等优点。本论对在不同设计暴雨条件下下凹式绿地的蓄渗减洪效果进行了分析和计算,结果表明:在城市小区中采用下凹式绿地是利用城市雨水资源、减轻城市河道防洪负担的有效措施。
关键词:下凹式绿地; 设计暴雨; 城市小区
1. 引言
我国水资源短缺,而每年却有大量的暴雨径流白白流失而没有加以利用。而且由于城市化的发展又使暴雨洪峰增加,加大了河道的防洪负担。若能在城市小区建设中采用下凹式绿地,不仅能减少暴雨径流的峰值,减轻城市河道防洪负担,还能增加雨水的蓄渗,把汛期雨水出流量转化为雨洪资源,对水资源的良性循环起促进作用。为此,本文以下凹式绿地为研究对象,对城市小区下凹式绿地的蓄渗减洪效果进行了分析计算。
2. 下凹式绿地
城市绿地具有三大基本功能:保护功能,即绿地对空气、水体和土壤的净化,对城市小气候环境的改善,以及对城市噪声及城市灾害也有一定的防护作用;使用和活动功能;景观功能。除上述三大基本功能外,城市绿地可以作为一种雨水利用的工程设施,用来贮留和入渗汛期雨水[1]。我国现代城市小区规划规范已有要求,小区绿地面积不应小30%。
根据绿地地面与周围地面的高程关系,绿地的形式可分为凸、平、凹三种。在城市绿地规划设计过程中,控制调整好路面高程、绿地高程和雨水口高程的关系,使路面高程高于绿地高程,雨水口设在绿地内,且高于绿地高程而低于路面高程,这样就可形成下凹式绿地[2],见示意图1。这样设置可使道路、建筑物等铺张区上的雨水径流首先流入绿地,绿地蓄满水后在流入雨水口。
图1 下凹式绿地示意图
下凹式绿地的设计最使人担心的问题是植被的被淹,而根据北京市科学研究所和园林所曾联合开展的高、平、低于路面不同形式草坪的蓄雨入渗试验和常用观赏草种的耐淹试验,结果表明:城区土质入渗能力一般较好,遇雨强超过150mm的暴雨时,基本上不积水或积水
时间很短[3]。设计下凹式绿地时,合理降低绿地高程,加大坎高,选种较耐淹的草种,可使绿地尽可能多地滞蓄汛期雨水。
3. 减洪效果分析计算
本论文以天津市城北的八一小区为模拟区域,该小区面积61万m2,其中绿地面积约为183000m2,根据不同频率的降雨过程,对小区绿地在不同立面设计条件下的蓄滞作用和降雨径流过程进行模拟计算。小区绿地采用三种立面设计,一种是绿地高于周围地面,不承纳不透水面的降雨径流,一种是绿地低于周围路面5cm,用于蓄滞、消纳屋顶、路面的降雨径流,还有一种是绿地低于周围路面10cm。
3.1 设计暴雨计算
计算中采用设计暴雨,根据《天津市水文手册》暴雨图集中所附公式和图表,分别计算得到5年一遇、10年一遇和20年一遇的设计日降雨过程。不同频率的设计降雨过程见图2。
图2 不同频率设计降雨过程分配
3.2 模拟结果及分析
根据设计要求,分别对小区绿地在三种不同立面形式下的降雨径流过程进行模拟计算,表1为小区绿地在不同立面设计时的日降雨径流系数的变化情况。由表中我们可以看出,随着设计频率的增大,小区的日降雨径流系数呈减小的趋势,在相同设计频率情况下,下凹式绿地的径流系数明显小于凸式绿地,且下凹10cm厘米的绿地小于下凹5cm的绿地。可见,采用下凹式绿地充分利用了绿地的蓄水能力,使整个降雨过程的蓄滞能力得到增强。
表1 小区绿地不同立面设计的降雨径流系数
设计频率P/%
20 10 5
日降雨量/mm
135 176 218
凸式绿地 0.721 0.765 0.791
凹式绿地 (下凹5cm)
0.493 0.570 0.666
凹式绿地 (下凹10cm)
0.315 0.456 0.556
图3和图4是3种设计暴雨下小区绿地不同立面设计的降雨径流模拟结果对比,在P=20%设计暴雨下,下凹5cm和10cm的凹式绿地比凸式绿地的径流量分别减少了31.7%和56.4%,出口洪峰流量减少了20.8%和58.5%;在P=10%设计暴雨下,径流量减少了25.5%和40.3%,出口洪峰流量减少了8.1%和39.2%;在P=5%设计暴雨下,径流量减少了15.8%和29.8%,凸式绿地的洪峰流量比下凹10cm的下凹绿地增加了2.5%。图3和图4说明改现有的凸式绿地为凹式绿地可以有效地减少径流量和洪峰流量。
从图4可以进一步发现,在P=5%时,只有当绿地设计比路面低10cm时,才能对暴雨的洪峰流量起到削减作用。因此,根据城市河道防洪一般以P=10%、5%标准设计,从径流系数的减少和暴雨峰值的削减两者综合考虑,如果设计下凹式绿地,一般需将绿地设计低于路面10~15cm,这样才能对削减暴雨峰值起到有效作用。
图3 小区绿地不同立面设计的径流量对比
图4 小区绿地不同立面设计的洪峰流量对比
4. 结论
下凹式绿地在城市的住宅小区及道路两侧都可使用, 是一种不需增加建设投入而可一
举多得的措施。对设计暴雨条件下下凹式绿地减洪效果的模拟计算结果表明: 下凹式绿地的蓄滞效果和对径流量削减效果都很好,10一遇的暴雨洪水,下凹10cm和下凹5cm的绿地比凸式绿地的径流量分别减少40.3%和25.5%,洪峰流量分别减少39.2%和8.1%。对于20年一遇的洪水,在设计下凹式绿地时,一般需将绿地低于路面10cm,才能对暴雨的洪峰流量起到削减作用。在城市小区建设中采用下凹式绿地对于增加雨水蓄渗和地下水补给量、削减暴雨径流的峰值及减少小区绿地灌溉用量等方面都具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 刘武艺.城市水生态雨洪利用模式研究[D].武汉:武汉大学,2005.
[2] 戚玉丽.雨水直接排放给嘉兴市所带来的问题[J].嘉兴学院学报,2005,17(6):75-77. [3] 赵廷红,牛争鸣.实施城市雨水资源化的基本途径[J].中国给水排水,2001,17(10):56-58.
Research on the Utilization of Sunken-lawn in Urban Plot
Chen Shoushan
College of Water Resource and Environment, Hohai University, Nanjing,
Jiangsu, 210098, China
Abstract
Sunken-lawn adopt in urban plot have the advantage of storing and infiltrating the rainwater, filtrating water quality, decreasing the peak flood, beautifying the environment and so on. In this paper the effect of storage and infiltration is calculated and analyzed under the designed storm. It is indicated that constructing sunken-lawn is an efficient measure to increase rainwater use and lighten the flood protection burden of river.
Keywords: sunken-lawn; designed storm; urban plot
作者简介:陈守珊(1981—),男,硕士研究生,主要从事城市防洪及生态水利方面的研究。