农业观光园雨水应用思索
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本文作者：杨芳绒 芦晶晶 李卓 苏志国 郭楠 单位：河南农业大学林学院
近几年来，随着中国城市化进程日益加快，长时间居住在城区的人们渴望去感受和体验田间的农业生活，大量的农业生态观光园也迅速建设起来，成为中国现代规划进程中的新兴体。针对目前城市水资源短缺的现状，雨水利用技术在农业生态观光园中的利用也是重要环节。纵观目前雨水利用理论，大部分都是应用在居住区、城市绿地、街道等方面，而在农业观光园中进行相应的技术研究较少。因此，笔者以此为切入点，研究农业生态观光园的雨水利用措施，以期对以后的区域规划建设提供一定的参考。
1农业生态观光园的概念及发展特点
1.1农业生态观光园的概念
生态观光农业是一种以农业和农村为载体的新型生态旅游业。近年来，伴随着农业产业化的发展，现代农业不仅具有生产，还具有改善生态环境质量，为人们提供观光、休闲、度假的生活。随着收入、闲暇时间的增多，生活节奏的加快以及竞争的日益激烈，人们渴望多样化的旅游，尤其希望能在典型的农村环境中放松自己。吃农家饭、住农家屋、做农家活、看农家景便成了新的热点。因此，农业与旅游业边缘交叉的新型产业——观光农业应运而生，拓展了农业发展的新空间，开辟了旅游业发展的新领域。在20世纪70年代，观光休闲农业就日本、美国、台湾等发达国家和地区形成产业规模。进入20世纪90年代，随着中国人民生活水平的提高，观光休闲农业在国内也应运而生。
1.2农业生态观光园的特点
生态观光农业园主要是以发展养殖、种植园为最主要的经营项目，养殖和种植品种力求做到新、奇、特。在养殖品种中，可引入市场销售情况较好、人人爱吃的动物及特色品种。种植项目应引进速生、抗病丰产、好看、好吃，或外观奇特的产品。在生态观光农业园内，游客不仅可以吃到各种山珍野味，品尝到珍奇水果、蔬菜，还能看到各种动物表演，同时还能烧烤、垂钓、采果、制作栩栩如生的标本，使农产品在各种休闲、参与的项目中就地消费。利润和效益是普通种养业的5~10倍。农业生态观光园是一个复合式产业实体，并非人们常说的生态农业、旅游农业、高效农业概念上的某一体系。它是建立在现代农业基础之上，结合现代农业建设的实践经验，符合社会经济可持续发展和人们情趣变化的需要而提出。农业生态观光园是以市场为指导，以地区优势为基础，以高新示范园区为桥梁，以产业化经营为主线，将直接效益与观赏效益、长远效益与社会效益融合为一体的现代农业新体系。它具有5大基本特点：市场化、专业化、一体化、高新化、示范与观赏性[1]。
2雨水利用
2.1雨水利用的概念
雨水利用是指针对因建筑屋顶、地面硬化导致区域内径流量增加，而采取的对雨水进行就地收集、入渗、储存、利用等措施。收集的雨水可以作为绿化、浇洒道路、补充景观用水及冲厕用水等[2]。
2.2雨水利用的特点
雨水利用的特点表现为：（1）雨水资源来源于自然循环，可免费、快捷使用；（2）利用雨水渗透和储留能够适当提高地下水位，补充地下水的涵养量，可有效控制沿海地区的海水入侵、地面沉降等，保护生态环境；（3）雨水资源可用于城市绿化、园林、花坛等生态用水，是生态用水的理想水源，也是节水的有效办法。
2.3雨水利用的分类
雨水利用按利用方法主要可分为3类：雨水的直接利用法、雨水的间接利用法、雨水直接与间接相结合的利用法。直接利用表现在雨水收集、雨水贮留、雨水处理等；雨水的间接利用表现为雨水渗透等技术，结合式利用是把收集、贮留以及渗透结合起来，形成一个完整的雨水利用体系。
2.4雨水利用的途径
雨水利用途径的指导思想为“雨水是资源，综合利用在前，排放在后”[3]。其利用应根据具体的生态环境用水和建筑物分布的特点，因地制宜的建造雨水直接利用和间接利用工程，以达到充分利用城市雨水、提高雨水利用能力和效率的目的。雨水利用的途径可分为利用大面积集雨、利用渗透设施集雨、对收集的雨水和降雨就地利用、对城市的雨污分流、建立单独的城市雨水系统、雨水是城市生态环境用水的理想水源。
2.5雨水利用的技术
城市雨水利用系统可分为分散式住宅雨水收集利用中水系统、分散式的雨水渗透系统、屋顶花园雨水利用系统、建筑群或小区集中式雨水收集利用中水系统、集中式雨水渗透系统、生态小区的雨水综合利用系统。雨水利用技术可分为雨水收集技术、雨水贮存技术、雨水渗透技术、雨水控制与处理技术。
3雨水利用措施在农业生态观光园应用
3.1景观建筑的雨水利用
建筑屋面雨水的收集及利用是解决严重缺水城市的绿化用水、水体景观的重要手段。屋面雨水收集主要包括屋面雨水汇集系统和屋顶绿化系统。屋面雨水汇集系统是将建筑整个屋面作为集雨面，通过汇集—运输—净化—贮存的方式来利用雨水资源[4]。
3.1.1景观建筑雨水的直接利用屋顶绿化可以改变建筑环境景观，降低热岛效应，改善建筑的小气候环境，也可降低屋面径流系数，有效地削减雨水流失量。屋顶绿化系统可以提高雨水水质，并使屋面径流系数减小到0.3，有效地削减雨水径流量；可以吸收部分雨水，增加城市雨水的回收利用[5]。既可用于平屋顶，也可用于坡屋顶，屋顶花园可以适用于各类用途的建筑。进行屋顶绿化，对农业生态光观光园来说，不仅改善生态环境质量，为人们观光、休闲、度假的生活增添一处新景观；还具有减少雨水排放、优化排放雨水水质的功能。
3.1.2景观建筑雨水的间接利用利用建筑屋面做集雨面收集的雨水径流，采用各种透水性地面、渗透管沟、渗透井、渗透池等技术措施以截留、下渗雨水，补充园区地下水，减少雨水资源的流失，缓解地面沉降，减少水涝；但必须解决好屋面雨水的污染问题，减少建筑屋面雨水污染可以通过改善屋面防水材料或利用初期雨水弃流设备，建筑屋面采取水泥砖等非污染性材料，避免用沥青油毡类型等表面铺装防水材料，也可利用人工花坛、绿地等设施来截纳、净化屋面雨水中的污染物。
3.2园区绿地的雨水利用
3.2.1利用园区绿地景观水体设置下凹式绿地公园的绿地设计中，常常会设计溪流、河道、人工湖等水体，充分利用这些水体，配以适当的引水设施，能很好地蓄存雨水径流[6]。在农业生态观光园内建设不同的景观水面，在雨水汇流面积较大时，利用绿地内的河湖水面等蓄水量较大的开阔水面，将雨水汇集、贮存，依靠水体的自净能力或建设人工湿地系统，来改善水质并加以利用。这样不仅丰富了园区景观，也为绿地、养殖区、种植园用水，道路洒水，消防用水储备了水源。#p#分页标题#e#
3.2.2加大雨水就地入渗量及土壤的蓄水量，增加地下水资源绿地雨水应当尽可能就地入渗，同时最好设计为下凹式绿地接纳各地的雨水。绿地接纳各地的雨水时，应当满足下列要求：（1）绿地就近接纳雨水径流，可以通过管渠输送到绿地；（2）绿地应当低于周围路面100mm，并有保证雨水进入绿地的措施，如渗透池、渗透孔、渗透槽、渗透管等加大对雨水的渗透量；（3）提高园区绿地中植被覆盖量[7]，降低径流的流速、流量、延长滞留时间，绿地的植物应选择耐淹的植物。Veneklaas等[8]在哥伦布的安第斯山脉的海拔2550m、3370m的2处山区的热带雨林用1年的时间研究了雨水径流。低降水量和低蒸发率地区，绝对渗透量并不比其他地区低，说明在城区种植植物可以起到截留水分的作用；（4）使用透水铺装材料和透水结构建造绿地内的道路广场；构建下凹式绿地，增加雨水在绿地中的滞留时间：一方面提高雨水在土壤中的贮存及入渗量，节约园林用水，增加地下水资源量[9]；另一方面，可充分利用土壤对雨水的截污、过滤作用，提高下渗于水的作用，改善地下水环境。
3.2.3建设漏水型园林水体在雨水和其他水源条件充足的情况下，可以在农业生态观光园中建设漏水型园林水体，使雨水得以回灌地下水。一般情况下，园区绿地中为了水源使用及管理便利，将水池水底及池壁固化，形成密封的不透水池。这种水池切断了水体与外界的自然交换和渗透，削弱了水体的自净能力和生态功能，极大地浪费了水资源。因此，在进行园林设计时，结合园区地形及场地情况，建造生态河岸或人工湿地，提高水体自净等生态功能。同时，可以进行水量核算，通过技术措施来控制渗漏量，并及时补充足够的水以保证水体的景观效果。
3.3园区道路广场的雨水利用
城市绿地中，道路广场面积所占比例较大，因此采用透水性路面是降低雨水径流量的措施之一，也是降低地表径流的最重要措施之一。因地制宜地设置透性路面，具有一定的削峰减排作用，主要方法是在行车道、人行道、广场、停车场等人工地面，尽量采用多孔沥青或混凝土、草皮砖、连锁砖铺面等透水性铺面[10]。在农业生态观光园道路、广场等铺设时，采用近年来研发的陶瓷透水砖，由其铺设的场地在下雨时能使雨水快速渗透到地下，增加地下含水量，调节空气湿度，净化空气；尤其是高强度陶瓷透水砖，强度高、耐滑、防滑性能好；采用透水沥青路面，其高空隙率的磨耗层，能使雨水可渗入路面之中，由路面中的连通空隙向路面边缘排水，且使用寿命长，各项性能都比传统沥青路面高，不会增加投入。因此，合理选择透水性铺装材料，可以有效减小由于硬质铺装的面积对园区降雨径流及生态环境造成的影响，在不降低场地设计功能的情况下，促进雨水下渗，用以控制地下水位，改善地下水环境。
3.4园区雨水净化技术
从建筑屋面、园区绿地、道路广场等地方收集到的雨水径流，在二次利用以前，都要进行雨水的净化。在天然降水过程中，地表径流时很多杂质，根据这些杂质对环境和人体健康的影响，将其分为耗氧废料、植物营养物、沉积物、致命生物、有毒矿物质和无机化合物等。为了控制雨水水质，必须进行净化处理。
3.4.1物化处理工艺根据不同地区雨水水质及使用目的，选择相应的物化处理工艺。将收集的雨水利用混凝、沉淀池及过滤器，清除水中的悬浮物和胶体杂质，再经过过滤池处理，除去水中的有机物、致命生物、沉积物等，之后在水中投入化学药剂如磷酸钠、硫酸镁，且加碱调pH值呈中性，产生磷酸铝沉淀，除去水中的乳化油，获得相对稳定的水质[11]。
3.4.2人工湿地、水体处理系统Jamieson等[12]通过对人工湿地除氮的研究得出：湿地处理系统在通风的条件下，可以达到50%的除氮率，如果在开始的系统处理单元中继续通风，氮的去除率将达到93%。Traver等[13]通过对人工湿地的研究，指出传统的滞留盆地将被人工湿地所取代，但要完全取代传统的滞留盆地还需对人工湿地进行深入研究。人工湿地对BOD、COD、SS有较好的去除效果，人工湿地由填料和土壤混合组成填料床，废水可以在床体的填料缝隙中流动，或在床体的表面流动，并在床的表面种植具有处理性能好，成活率高，抗水性能强，成长周期长，美观及具有经济价值的水生植物，形成一个独特的生态系统，通过植物根系分泌物吸附、过滤和沉淀水中的化合物、悬浮物；直接吸收氮、磷及重金属元素等；水中微生物亦可辅助净化水质[14]。另外，利用水体的自净能力或建设人工湿地来净化水体、改善水质。
3.4.3土壤过滤法土壤过滤法是利用土壤中的有机质、微生物以及植物等的作用对雨水进行处理的一种方法。土壤过滤对COD、N、P、重金属等有较好的去除效果。根据雨水本身水质，应选择不同类型的土壤进行净化[15]。
4结论与讨论
农业生态观光园区雨水综合利用系统根据植物栽培学、生态学、工程学、经济学的原理，通过园区建筑屋面、绿地、道路、广场雨水的直接利用与间接利用系统，达到节约园区水资源的目的。截止到目前，中国各城市实施的雨水利用仅局限在居住区、城市绿地、城市道路等地，但是如果将这些技术措施应用在农业生态观光园中，特别是中西部较为干旱缺水的地区，最大限度地利用雨水资源，可有效地改变缺水的现状，补充涵养地下水，改善生态环境，实现经济效益与环境效益的最大化。这才是缓解目前城市水资源短缺局面的有效途径，有利于城市水资源的循环及可持续发展。