海绵城市建设理念：通过建设一系列发挥生物滞留雨水能力的措施，不仅能吸排雨水，同时还能净化雨水，防止洪涝灾害，实现水的循环利用。

生物滞留设施通过植物、土壤和微生物系统，可以达到蓄渗、净化雨水的目的。

生物滞留设施有两种：简易型生物滞留设施和复杂型生物滞留设施。


△简易型生物滞留设施结构示意图

△复杂型生物滞留设施结构示意图

问题思考：

生物滞留设施具体有哪些？

这些生物滞留设施是如何起作用的？

在国内外又有哪些应用实例呢？



生物滞留设施的分类
1
绿色屋顶
▲绿色屋顶的定义：

绿色屋顶起源于在巴比伦时期出现的“空中花园”，美国早应用在现代建筑中，1959年一位美国风景建筑师在一座６层楼的顶部楼顶上建造了绿色秀丽的空中花园。

设计师做了防水渗透处理，敷上土壤，配植乔木花草，并设置了靠椅和小凳供人休息，为楼房屋顶的绿化开了先例。



以屋顶、露台、天台或阳台为平台，育花种树、铺植绿草，建造园林景观，绿色屋顶可以达到美观、经济的目的。



绿色屋顶分为简单式和花园式。简单式绿色屋顶的基质深度一般不大于150mm，花园式绿色屋顶在种植乔木时基质深度可超过600mm。


△简单式绿色屋顶


△花园式绿色屋顶



▲绿色屋顶发挥作用的原理：

绿色屋顶，是“海绵城市”建设中屋面雨水集蓄的重要场地。


总体上讲绿色屋顶就是屋顶项目的一种延伸。新的屋顶包含一套具备防水、防根系蔓延、具备排水设施、过滤层、轻量级生长支持介质及植物自体的完整体系。



屋顶绿化构造层自下而上通常分为防渗漏层、隔根层、保湿层、蓄排水层、过滤层、种植（土壤）层、植被层等。





△典型绿色屋顶构建详图



适用性：绿色屋顶适用于符合屋顶荷载、防水等条件的平屋顶建筑和坡度≤ 15°的坡屋顶建筑。

优缺点：绿色屋顶可有效减少屋面径流总量和径流污染负荷，具有节能减排的作用，但对屋顶荷载、防水、坡度、空间条件等有严格要求，成本较高。



▲绿色屋顶的应用实例：

1丨芝加哥市政厅的绿色屋顶



芝加哥市政厅的绿色屋顶花园让它与众不同。自从修筑屋顶花园后，市政厅的空调费用降低，周边空气质量提高。屋顶的花园内还养殖蜜蜂，每年政府都义卖产出的蜂蜜，募集到的钱用于建设青少年课外活动项目。



2丨加州科学院的山丘形绿色屋顶


这里精心地设计7个模仿山势起伏的隆起山丘，屋顶种植了170万株当地植物，它们每年可吸取757万升的雨水，省去人工灌溉的麻烦，多余的雨水还可用来冲洗厕所。

3丨代尔夫特理工大学


荷兰代尔夫特理工大学的图书馆于1997年建成，建筑矗立在一面斜坡上，草坪从地面一直蔓延至建筑屋顶的边缘，这个设计使得人们可以在整个屋顶上行走。

2
下沉式绿地
▲下沉式绿地的定义：

下沉式绿地是海绵城市的重要应用，经常被用于道路、停车 场、学校周围，以降低地面径流量，减少洪涝灾害。

下沉式绿地有狭义和广义之分。

狭义的下沉式绿地又称为低势绿地、下凹式绿地，其典型结构为绿地高程低于周围硬化地面高程5~25cm左右，雨水溢流口高于绿地且低于硬化地面。




△狭义下沉式绿地构造示意图



狭义的下沉式绿地可以是路边植草沟、树池。





广义的下沉式绿地泛指具有一定的调蓄容积，且可用于调蓄和净化径流雨水的绿地，主要包括渗透塘、湿塘、雨水湿地、调节塘。




△雨水渗透池

雨水渗透池大小视水量和地形条件而定，也可以几个小池联合使用。




△湿地、池塘

▲下沉式绿地发挥的作用及原理：

下沉式绿地内设置有雨水溢流口，且雨水溢流口高程在绿地与地面高程之间。由于下沉式绿地高程较低，硬化地面上的雨水会流向绿地，在绿地上汇聚，绿地上的植物、土壤会截流和净化雨水，无法容蓄的雨水会排入雨水管网，作为地下水的补充。


△下沉式绿地构造示意图



适应性 :下沉式绿地可广泛应用于城市建筑与小区、道路、绿地和广场内。对于径流污染严重、设施底部渗透面距离季节性高地下水位或岩石层小于1 m及距离建筑物基础小于3 m（水平距离）的区域，应采取必要的措施防止次生灾害的发生。

优缺点：狭义的下沉式绿地适用区域广，其建设费用和维护费用均较低，但大面积应用时，易受地形等条件的影响，实际调蓄容积较小。

▲下沉式绿地的应用实例：



1丨2016 ASLA 通用设计类荣誉奖: 阿卡迪亚大区生态门户－路易斯安那圣兰德游客中心



2丨2010ASLA景观专业奖通用设计荣誉奖——天津桥园的深水池




秋季深水池景观。



3
雨水花园
▲雨水花园的定义：
“雨水花园”的概念出现于上世纪90年代，美国马里兰州的乔治王子郡，开发商在建住宅区的时候希望用一个生态滞留与吸收雨水的场地——称为“雨水花园”来代替传统的雨洪优管理系统（BMPs）。


△波特兰唐纳德溪水公园（2010年，4000㎡）



之后，该区每一栋住宅都配建有30~40m²的雨水花园，建成后的追踪监测显示，雨水花园平均减少了75%-80%地面雨水径流量。



从定义上说，雨水花园是自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地，汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，逐渐渗入土壤，涵养地下水，或补给景观用水、厕所用水等城市用水。



狭义的雨水花园仅为规模有限、结构简单的浅凹绿地，适用于小区或私宅绿化。


△由内而外一般为砾石层、砂层、种植土壤层、覆盖层和蓄水层。同时设有穿孔管收集雨水，溢流管以排除超过设计蓄水量的积水。



而广义的雨水花园则包括具有调蓄和净化雨水径流能力的下沉式绿化设施。

如下图中的墨尔本爱丁堡雨水花园，在调蓄的同时运用生物净化手段对径流进行阶梯式处理，为其所在公园提供了大量灌溉水。




▲雨水花园发挥的作用及原理：

通过绿地中的树木和灌木对雨水进行吸附、降解、后下渗补充地下水，雨水花园是局部管理雨洪的有效方式。但它不仅仅是一种手法，更是一种理念绿色健康的生活理念。



适用性：生物滞留设施主要适用于建筑与小区内建筑、道路及停车场的周边绿地，以及城市道路绿化带等城市绿地内。

优缺点：生物滞留设施形式多样、适用区域广、易与景观结合，径流控制效果好，建设费用与维护费用较低；但地下水位与岩石层较高、土壤渗透性能差、地形较陡的地区，应采取必要的换土、防渗、设置阶梯等措施避免次生灾害的发生，将增加建设费用。

▲雨水花园的应用实例：

雨水花园的表现形式可以是多种多样的。主要分为两种类型。

以控制雨洪为目的的雨水花园，主要起到滞留与渗透雨水的作用，这种结构相对简单。一般用在环境较好、雨水污染较轻的地域，如居住区、建筑内部花园等。


△建筑内部雨水花园





△居住区庭院雨水花园

第二种是以降低径流污染为目的。该类型雨水花园不仅是滞留与渗透雨水，同时也起到净化水质的作用。适用于环境污染相对严重的地域，如城市区域、停车场等地。

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1丨澳大利亚爱丁堡雨水花园（2012年，700㎡）

解决公园中央的树木水分供给的60%，解决了墨尔本旱季公园缺水的问题。


2丨768创意产业园区阿普雨水花园设计



△雨落管、开口路牙、台地、景观水池、浅洼绿地以及地下贮水池，共同组成了一个集收集、过滤、下渗、回用于一体的雨水花园系统。


△可以看到屋面雨水经由雨落管聚集到弃留池，沉淀杂质，后经溢流口优先流入景观水池，景观水池与地下贮水池相连通，通过泵形成动态水景。



3丨清华大学胜因院

胜因院位于清华大学大礼堂传统中轴线南段西侧，始建于1946年，是清华大学近代教师住宅群之一。累年的校园变迁，使得胜因院局部低洼，加之缺乏市政排水设施，内涝问题严重。


胜因院改造项目以用雨洪管理的设计理念和方法缓解内涝问题。共设6处雨水花园，根据其高差关系，设置好各自的溢水口，以砾石沟或浅草沟连接，形成联动调蓄作用。

4
植被缓冲带
▲植被缓冲带的定义：

植物缓冲带指的是坡度平缓的植物区，经过植物阻拦及种植土的渗透作用，降低地表水流的流速，清除地表水的部分污染物。


▲植被缓冲带发挥的作用及原理：

雨水经植被拦截及土壤下渗作用减缓地表径流流速，并去除径流中的部分污染物。


△植被缓冲带坡度一般为 2%-6%，宽度不宜小于2 m。

▲植被缓冲带的应用实例

1丨纽约州立大学石溪分校西蒙斯几何物理中心


△采用植被缓冲带截断面源污染



2丨上海松江辰山植物园


3丨泸溪天桥山