海绵型住宅绿地中水元素的设计研究

发布时间：2016-09-28 06:35

第一章   文献综述 

1.1 研究背景 
在改革开放的背景下我国的 GDP 在过去的 37 年里年均增长率均接近 10%，在 2010年更是超越日本成为继美国之后的世界第二大经济体，即便是这几年经济增长速度持续放缓的情况下 2015 年的 GDP 增长率也达到了 6.9%（李愿，2015）。在经济迅猛发展的势头下，人民生活质量水平得以不断提高，截止到 2015 年的统计数据表明目前我国城镇化率已达到 56.1%，城镇常住人口高达 7.7 亿。城镇化率的不断提高，城镇人口的不断增加，推动着我们现代城市的快速发展与建设，城市的经济繁华、优质教育、生活便捷又进一步加快城市化的速度。在城市建设的迅猛发展下，城市边界线不断增长，由一环扩张的七环，饼越摊越大。城市愈发现代化、交通愈发便捷、钢筋混凝土愈发多，地下管网愈发繁杂；于是我们的城市越来越热、水资源越来越紧张、城市看海越来越常见，这一系列的城市问题慢慢将众人的注意力从 GDP 上转到关注城市生态环境问题。 人们开始意识到城市生态问题的解决刻不容缓，发现水资源并不是用之不竭取之不竭的，“海绵城市”的生态建设理念在基于解决城市水资源问题的这种需求下深入人心的。它强调的是尽可能少的对原生态环境影响，从源头上减少雨水径流，增加地下水补给量等。我国政府也在海绵城市建设这方面开展了相应的大量工作。习近平总书记在 2013年 12 月 12 日的《中央城镇化工作会议》的讲话中强调：“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来”。在 2015 年 4 月我国启动 16 个城市进行试点“海绵城市”建设的工作，今年 4 月 22 日在  《2016 年海绵城市试点竞争性评审》会议上,又有 14 个城市入选第二批海绵城市建设试点，由此可见政府在海绵城市建设这块投入量很大，，也反映出我国目前的城市水资源生态形势十分严峻。 但是城镇居住人口依旧在不断增加，城镇化速率也并没有减缓，这便加快了城市住宅区的建设。因为我们亘古不变的的亲水性和对生活环境质量诉求的不断提高，于是城市住宅区中涌现出大量的人造水体景观，反而又进一步加剧了我国城市的水资源生态问题。因此我们提倡现代居住绿地中的水元素设计需要与海绵城市的生态建设理念相结合。由于我国现在还处在海绵城市建设的初级阶段，相关理论创新和实际实践还极其缺乏，因此借以本论文的研究来进行海绵型住宅绿地中水元素设计的初步探索很有必要。
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1.2 研究的目的与意义 
长久以来，无论是基于居住生活用水的考虑还是城市防守安全性的考量，水资源都是宅基地的选择和城市建设的重要考虑因素之一。当历史的车轮往前推进，人们从基本的物质粮食转向对精神粮食的需求，于是对水资源的需求慢慢的由将其视为基本生活资料转变为生活质量提高的必要因素，就能看古典私家园林中出现了大量的造山理水活动。但是社会发展到现在，会发现我国现代城市居住区中水元素的设计与我国城市水资源的丰富程度产生了巨大的矛盾，我们生活的各个方面（日常生活、工业、农业、服务业……）都需要越来越多的水，却发现我们找不到可以利用的水资源。一方面我们想通过人工水景的营造，打造一个好山好水好风光的优美乐活居住环境，另一方面却又不得不面对水资源短缺、水体景观运营不利、水资源浪费现象严重等事实，所以我们急需学习如何更高效的利用水资源。中东国家以色列在节水技术这方面做得很不错，但他们主要是针对于农作物的灌溉，对于园林景观设计师而言我们可以学习他们的灌溉技术，将其用在我们园林植物的浇灌上。但现实情况的复杂程度远超于如何高效节水。我们目前急需解决的不仅仅只是园林植物灌溉的问题，而是如何来平衡水资源和水景二者之间大的矛盾关系，让居民们在享受知性生活的同时，不会为水资源的浪费或增长的物业费而苦恼。因此希望通过本论文的研究，能在引入海绵城市建设的概念后找到一条现代住宅绿地中水元素设计的生态路径，让园林景观设计从业者在打造依山伴水高品质人居环境的同时解决居住区中雨水资源浪费、生活污水浪费（所有的废弃物只是放错了位置的资源）、水景资源浪费等问题，实现人与自然的和谐共生。同样在我国海绵城市建设还处于初步探索的阶段，相关理论与实际应用更是有待研究发展，研究、探讨如何以更加生态、更加科学、更加人性化的方式设计住宅绿地中的水元素更是我们每一个景观设计师的责任，对使水资源的使用和人工水体景观的营造达到平衡、人居环境的有效改善，实现人与自然的和谐相处，彰显居住区的生态水平也具有重要意义。所以也希望凭借本论文关于水元素在住宅绿地中这样一个小范围内的设计理论和研究实践工作来抛砖引玉的推动我国其他绿地类型中包含海绵城市生态建设理念的水元素设计，进而大范围内推动我国海绵城市的建设工作，为进一步加快我国海绵城市的建设增砖添瓦。 
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第二章国外住宅绿地中水元素设计的特色案例分析 

因为国内基于低冲击设计理念的设计研究与实践起步较晚，虽国家、政府正在努力推进这项工作，不少城市也在积极开展海绵城市的建设，有着大量的人力、资金、技术的投入，但目前仍是处在一个初步发展阶段，还鲜见优秀的海绵型住宅区设计案例，因此对西方国家（德国、美国、澳大利亚）中包涵海绵城市生态建设理念的优秀生态居住区设计案例分析对我们而言有着极其重要的借鉴意义。 

2.1 德国——Kronsberg 生态城区 
Kronsberg 居住小区因为绝佳的场所性关系在 1960 年代就被列为城市开发建设的重点地段，然则直到 2000 年世界博览会德国的举办，才真正意义上促成了 Kronsberg 城区规划的实施和建设。它的规划面积有 150 公顷，作为 2000 年汉诺威世界博览会的组成部分，是在《21 世纪议程》可持续发展的指导思想下采用全新概念规划设计的生态绿色小区，以便世博会期间可以用来接待四方来宾，会后又可以为当地的 15000 名居民的提供 6000 套住房。 Kronsberg 居住小区上的水元素设计特色在于通过碎石蓄水层、雨水滞留过滤系统、渗水盆、雨水池、滞水渠等雨洪管理措施做到了降雨几乎完全不流失，同时又兼顾园林景观。资料显示：在该小区中收集的雨水主要用于园林景观用水（灌溉、水景），1994年还没有开发建设时自然状况下的降水流失量为 14mm/a，开发建设完成后流失量也只有 19mm/a（在非生态理念下建设的普通居民小区中雨水流失量平均值为 165mm/a），径流系数并没有发生较大的改变（孙静，2007）。 
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2.2 水元素设计特色
无花果小区中通过建造地下蓄水池对屋顶雨水进行收集来补充室内用水。收集的屋顶雨水首先会流经初期雨水池，这个过程中雨水会得到初步过滤，然后再进一步流到钢筋混凝土结构的地下蓄水池中。地下蓄水池的组成除了进水口外，还包括淤泥清理室、低水位监测器、取水口和溢水口。当室内用水有需要时就可以将净化过的雨水通过装有压力传感器的水泵从取水口抽出来。低水位监测器的作用在于为保障居民用水，当水位过低时就会从其他地方（注水池）补充水量。在降雨量多余蓄水池设计的容积时，多余的水会首先排到周边做过雨水过滤渗透基础的绿地里和注水池中，以便尽最大的可能对地下水进行补充和收集雨水。注水池又称补注池，它是比地下蓄水池更大的一个蓄水池，资料显示注水池设计面积为 0.25 公顷，在 50 年一遇的大暴雨面前也可以做到滞留住所有雨水。它的表面被草坪覆盖，同时有 0.75 m 厚的滤水砂，存储的雨水除了用于地下蓄水池的补水外，还被用于居民的私家花园灌溉和汽车清洗用水。 
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第三章   海绵型住宅绿地中水元素的设计 .... 12 
3.1 海绵型住宅绿地中水元素设计涉及的水源类型 .... 12 
3.1.1 雨水（Rain Water） ..... 12 
3.1.2 中水（Reclaimed water） .......... 12 
3.2 海绵型住宅绿地中水元素设计的方法技术 ..... 13 
3.2.1 下沉式绿地（Sunken Green） ......... 13 
3.2.2 透水性铺装（Permeable Pavement） ..... 16 
3.2.3 绿色建筑( Green Building） ...... 17 
3.3 与海绵型水元素相关内容的引申研究 ...... 18 
第四章   龙湖湾水元素设计实地勘察分析 .... 22 
4.1 研究对象的基本情况简介 ..... 22 
4.1.1 龙湖湾区位环境 .... 22 
4.1.2 龙湖湾水元素设计的原则 ......... 23 
4.2 龙湖湾水元素设计现状分析 ........ 23
4.3 龙湖湾水元素设计实地调研分析结论 ...... 27 
第五章   海绵型住宅绿地中水元素的设计研究——以龙湖湾为例 ...... 28 
5.1 水元素设计的目标 .......... 28 
5.2 水元素设计的策略 .......... 28 
5.3 龙湖湾水元素基于海绵型概念的设计 ...... 29 
5.4 龙湖湾基于海绵型概念水元素设计的经济性分析 ....... 37 

第五章海绵型住宅绿地中水元素的设计研究——以龙湖湾为例 

5.1 水元素设计的目标 

通过实地调研得到的结论是龙湖湾的规划方案缺乏对雨水、自然溪水、生活污水的相关设计，人工水景的水源虽然有循环利用的设计，但来源单一（只有靠城市给水系统中的自来水补给）且要价昂贵，并且缺乏关于水景结冰期应对方案的设计。再来就是缺乏对该规划区域中生物净化功能实现的设计。因此海绵型龙湖湾的水元素设计要解决以上问题：即“融雨水、生活污水、自然水系、人工水系、植物种植为一体的水元素生态设计”，以此来降低人工水系对城市给水系统中自来水的需求量、减少生活污水排入城市排水管网的排放量、解决雨水资源的浪费和地下水得不到涵养的困境、以及植物的生物净化功能得不到完全彰显的窘境。基于我们要的设计目标是要打造一个更加生态的、基于海绵城市建设理念的水元素生态循环体系，所以设计的策略有以下几点：根据海绵城市建设技术指南，该地属于Ⅱ地区，年径流总量控制率 α 介于 80%-85%，虽然年降雨量仅有 550 mm 左右，但通过运用海绵城市建设的雨水花园和绿色屋顶的雨洪调控技术来实现雨水的收集与利用显得尤为重要。考虑到雨量的不多的问题，雨水的利用主要用于地下水涵养和水景水的补给，即利用透水性铺装最大限度的回补地下水和通过植草沟等生态设施将雨水汇集到水池内，经净化后参与景观水循环龙湖湾居住小区有独栋、联排、双拼别墅群总共 61 套，按每户 4 人、每人平均日用水量为 0.132m3（饮水 2L；沐浴 80L：衣服清洗 10L；洗漱 10L；做饭 10L；卫生间冲水 20L）计算，龙湖湾居民月用水量大约需要 966.24  m3，生活污水的日排放量大约是 878.40  m3，此外居民还需要额外计算清洗车辆的用水量。如果可以对生活污水进行回收利用，（忽略损耗问题）每月的回收量可达到 732.00 m3，月用水量将减少 146.40 m3，生活污水完全可以实现“零排放”。回收净化后的生活污水可以全部用于卫生间冲洗、居民洗车、居住区植物灌溉（绿地率达 70%，即绿地面积有 38500  ㎡，以绿地每日灌溉量为 2.00 L/㎡（王启山等，2007），龙湖湾每月灌溉所需的水量为 2310.00 m3）。单纯通过中水的回收来灌溉园区植被就可以每个月节约 1464.00 元的花销，此时植被灌溉用水还有 1.58 吨/月的缺额。考虑到用水安全性和心理需求，中水管道将采用独特的标识来加以区分。 

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结语 

国际社会上有不少人士都认为：“21 世纪内，水资源会成为人类生存和发展越来越重要的资源，也会像石油、粮食等战略物质般，引起国际间的争夺和冲突”（柳中明，2016）。或许有人会认为这是危言耸听的说法，但非洲一些发展中国家的情况已验证水资源的洁净与人民生活健康水平息息相关。目前中国水资源的现实情况是：①水资源短缺问题日益凸显；②多地水资源短缺、地下水开采过渡；③城市留不住雨水，地下水得不到补给；④城市雨洪调控力度不佳，城市雨洪看海时有发生；⑤水资源分布不均衡，南多北少。因此我国在此时大力推进海绵城市建设工作具有特殊意义。相较于西方其他国家，我们还处在海绵城市建设的起步阶段，还有很多问题亟待解决，无论是在主观层面的理念创新亦或是在客观层面上的技术跟进。园林景观设计师更是应当紧跟步伐，结合海绵城市建设的生态理念来积极推动我国海绵城市建设的发展。 现代城市住宅区中从居民日常生活到居住环境景观品质的营造都涉及着丰富的水元素，且居住绿地作为城市绿地中重要的一部分，在住宅绿地中开展海绵型水元素设计的研究为促进我国海绵城市的建设工作提供了相关理论依据和实际实施方法，对解决目前面临的水资源问题具有理论与现实的双重意义。 本论文基于对海绵型住宅绿地中水元素设计的研究，相关结论如下： ①住宅绿地中水元素的设计应物尽其用，不能造成水资源使用不合理或是存在浪费现象，相应设计措施应包括水资源各方面的需求量估算、水资源使用顺序的合理详细规划、符合国家节水标准建筑材料的使用等； ②基于海绵型概念的住宅绿地水元素设计，应当是“雨水友好型”的水元素设计，通过结合基地条件（包括透水性铺装材料的使用、适宜的低冲击基础设施的建设），来充分践行海绵城市建设中提倡的雨水“滞留、过滤、渗透、净化、回补”； ③基于海绵型概念的住宅绿地水元素循环体系应当是一个合理的、基于自然的、囊括住宅区内所有水元素类型的水循环系统，即将居民生活用水、污水排放、水景用水、水景打造、自然雨水、地表水、地下水融为一体的水循环体系； ④海绵型住宅绿地中水元素的设计应当是经济型的水元素设计，即便是前期的建设可能花费较大，但从长远计算一定是优于现代普通住宅绿地水元素设计的； ⑤基于海绵型住宅绿地中水元素的设计方法，对龙湖湾别墅区进行局部的海绵型水元素设计，通过使用雨水友好型铺装材料、对中水进行充分利用、引入生物净化水质的方法等为该小区的水资源的使用提供的更加生态的路径。 
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参考文献(略)

本文编号：125096