綠色設(shè)施對校園水資源可持續(xù)發(fā)展的效用

許臣思

(華中科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，湖北 武漢 430074)

1 教育與可持續(xù)發(fā)展

聯(lián)合國教科文組織在1997年給教育一詞這樣的定義:教育的目標(biāo)是，使人更聰明、更有知識，更好地了解、道德、負(fù)責(zé)任、關(guān)鍵是能夠繼續(xù)學(xué)習(xí)。教育也是社會，通過對世界，特別是其缺點和不公正現(xiàn)象，提供關(guān)鍵的反射和促進(jìn)更大的意識和認(rèn)識，探索新的視野和概念，并發(fā)明新的技術(shù)和工具。教育也是傳播知識和開發(fā)技能、行為、價值觀念和生活方式，所需的更改所帶來的手段和促進(jìn)公眾支持如果人類是要改變其航向，留下的走向日益增長的困難和可能發(fā)生的災(zāi)難，并開始實現(xiàn)可持續(xù)性高峰攀登的熟悉路徑將需要持續(xù)和根本性的變化。教育，簡而言之，是人類最大的希望和努力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最有效手段。

如果教育是促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展最有效的手段，那么當(dāng)校園的環(huán)境質(zhì)量提高，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展，就能夠比較有效地實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

通過美國校園規(guī)劃發(fā)展的歷史看，校園的環(huán)境正變得像美麗的城市［1］。起初美國校園規(guī)劃是從英國傳統(tǒng)學(xué)院的規(guī)劃復(fù)制而來的，然后發(fā)展逐漸形成了自己的特色。通過研究校園的可持續(xù)發(fā)展不僅幫助提高校園環(huán)境，更有助于發(fā)展校園文化。

2 校園環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展

校園環(huán)境是除了教育水平以外最能直接顯示學(xué)校水平的方面。校園是一個非常復(fù)雜的尺度范圍，它一方面是學(xué)生和教師學(xué)習(xí)和工作的場所，同時又是大規(guī)模人群的居住社區(qū)。校園可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)今校園發(fā)展的最重要的組成部分，它包括以下幾個方面的可持續(xù)化:建筑設(shè)計、景觀(綠色基礎(chǔ)設(shè)施)設(shè)計、交通規(guī)劃和政策的制定。通過制定可持續(xù)戰(zhàn)略和實施更多綠色項目，大學(xué)和學(xué)院發(fā)展會朝著可持續(xù)校園的目標(biāo)更近一步。而實現(xiàn)這一目標(biāo)的最有效的手段則是將重點放在綠色基礎(chǔ)設(shè)施上。通過研究綠色設(shè)施的價值和影響確定綠色基礎(chǔ)設(shè)施對校園可持續(xù)化發(fā)展的價值，將為未來中國校園的規(guī)劃與景觀設(shè)計起到重要作用。

3 綠色設(shè)施的基本含義與作用

3.1 研究的重要性

建筑師丹尼爾·威廉斯［2］認(rèn)為，可持續(xù)設(shè)計能提供創(chuàng)建解決方案，解決經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境挑戰(zhàn)的方法，與此同時，可持續(xù)發(fā)展也對提高校園生活質(zhì)量方面發(fā)揮著很多重要的作用。

綠色基礎(chǔ)設(shè)施作為整個校園綠色系統(tǒng)的連接部分，它可以在每個基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程與附近建設(shè)和諧的影響一定范圍以及氣候。另一方面它也可以作為一個整體，當(dāng)足夠的綠色基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋了整個校園，整個校園乃至校園周邊的環(huán)境都將得到大幅度的提高。

3.2 水資源的重要性

水是人體的重要組成部分，人的體重平均57%的部分是水。水也是地球上的基本部分，地球表面約70%是由水覆蓋的，以及海洋持有約96.5%的地球上所有的水。水同時也存在作為水汽空氣中、在河流和湖泊、融化的冰蓋和冰川、地面為土壤水分和含水層［3］。水是一切活物的基本要求。水是光合作用和呼吸作用的根本。最后，水可以是測試綠色基礎(chǔ)設(shè)施的很好的表現(xiàn)。

3.3 研究與水資源處理相關(guān)的綠色設(shè)施

人們已認(rèn)識到綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的城市所發(fā)揮的重要性。在城市中的綠色基礎(chǔ)設(shè)施就隨處可見，例如雨花園、屋頂綠化、風(fēng)暴水公園、生態(tài)洼地和其他相關(guān)的結(jié)構(gòu)。校園規(guī)模的綠色基礎(chǔ)設(shè)施是對較小的規(guī)模環(huán)境的影響。因此，它提供了更好的模型和校園發(fā)展及規(guī)模較小的鄰域發(fā)展的解決方案。它也鼓勵更多機(jī)構(gòu)打造綠色基礎(chǔ)設(shè)施，使其達(dá)到走向可持續(xù)的鄰里。

3.4 綠色基礎(chǔ)設(shè)施定義

賴文科恩［4］給了像這樣的綠色基礎(chǔ)設(shè)施的定義:它構(gòu)成了一個健康的生態(tài)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)聯(lián)系著土壤、水、空氣、植被和動物的生命。綠色基礎(chǔ)設(shè)施作為景觀中優(yōu)質(zhì)的元素給人類的居住環(huán)境提供服務(wù)。其包括為陰涼處提供雨水過濾的濕地，對建筑物進(jìn)行降溫的樹木等等。綠色基礎(chǔ)設(shè)施可作為城市景觀，存在天然的庇護(hù)與修復(fù)所。綠色基礎(chǔ)設(shè)施所具有的管理雨水，改善氣候變化的職能非常有利于低碳發(fā)展。雨水花園、屋頂綠化、生態(tài)洼地、透水地面和滲透型鋪地都是綠色設(shè)施。

4 案例分析——佛羅里達(dá)大學(xué)綠色設(shè)施

佛羅里達(dá)大學(xué)是一個典型的可持續(xù)發(fā)展型校園，其為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作出了巨大的努力。最有名的計劃之一就是再生的水系統(tǒng)，佛羅里達(dá)大學(xué)自1948年以來經(jīng)營自己的污水處理廠。校園所使用的99%的灌溉水都來自這一設(shè)施。另一項計劃是自然保育區(qū)土地管理(再生水)計劃，其中包括在校園內(nèi)的所有主要濕地保育區(qū)。保護(hù)區(qū)土地管理(再生水)計劃文件現(xiàn)有的條件，并指定為自然保護(hù)區(qū)的管理活動。這些保護(hù)區(qū)定義為具有養(yǎng)護(hù)的未來土地使用指定在校園總體規(guī)劃之中。包括濕地邊界、洪泛區(qū)邊界、樹冠覆蓋率、陡峭的斜坡、考古遺址以及其他自然和人為的功能表示邏輯分離線之間使用。

4.1 佩里倉庫屋頂綠化

2007年4月植被被種植在佩里倉庫屋頂，這項工程旨在收集雨水，然后將雨水通過植物與自然的循環(huán)以空氣蒸發(fā)和植物蒸騰的形式重新釋放到大氣中。最終綠色屋頂不僅能回收雨水還能改善空氣質(zhì)量(見表1)。

表1 佩里倉庫綠色屋頂?shù)臄?shù)據(jù)

屋頂綠化是旨在消除任何使用飲用水的同時收獲雨水的“閉環(huán)”系統(tǒng)。此綠色屋頂?shù)呐潘ㄟ^管道將所收集的雨水存儲在兩個6 m3的水箱。從水箱的水通過附近水箱和適用于通過滴灌系統(tǒng)的種植屋面泵傳遞回屋頂。滴灌系統(tǒng)是設(shè)在屋頂上并設(shè)有自動關(guān)閉裝置，用以在雨量大的情況下自動減少灌溉用水。

佛羅里達(dá)大學(xué)位于北中央佛羅里達(dá)州的蓋恩斯維爾。蓋恩斯維爾平均全年降水114 d，每年共有51.1 in的降雨量。根據(jù)佩里綠色屋頂?shù)膱蟾?，由屋頂收集雨水的系統(tǒng)可供應(yīng)2/3的灌溉用水，其余部分由佛羅里達(dá)大學(xué)的再生水系統(tǒng)提供。

4.2 生態(tài)洼地——西南健身中心

西南健身中心建成于1994年，并于2011年完成擴(kuò)建。2009年啟動的擴(kuò)建項目，達(dá)到了LEED金牌認(rèn)證的最低要求，使其成為佛羅里達(dá)大學(xué)校園所有項目的一個優(yōu)秀范例。

在此項目中100%的雨水都將會被收集，收集的方式包括兩部分，一是建筑物的屋頂和排水渠管道，二是生態(tài)洼地的收集。生態(tài)洼地中使用的所有植物都是本地植物，生態(tài)洼地所使用的灌溉用水均來自佛羅里達(dá)大學(xué)再生系統(tǒng)。

雨水從屋頂上的管道和建筑物表面的管道收集系統(tǒng)流入洼地基地。洼地本身被排水渠分隔為六個區(qū)域并相互聯(lián)通，這六個區(qū)域的深度自東向西增加。收集的雨水將流至這六個連接的洼地中。然后水會流入或者滲透到洼地中的西南角上的最大的洼地。雨水將在洼地中被儲存72 h，然后再流到校園的排水系統(tǒng)。在這72 h內(nèi)，植物與土壤將運用自己的生態(tài)功能去凈化所收集來的雨水。

此生態(tài)洼地有效的減少了該區(qū)域內(nèi)雨水的表面徑流。其次，在不耗費任何能源的條件下凈化所收集的雨水。最后，生態(tài)洼地的植物也合理的消化了大部分收集的雨水。

5 結(jié)語

5.1 數(shù)據(jù)分析

來自佛羅里達(dá)大學(xué)的兩個案例研究重點都是雨水收集。佩里倉庫的綠色屋頂使用的灌溉用水60%是其自身收集的雨水。通過構(gòu)建這綠色的屋頂，建筑物屋頂?shù)臒岱瓷錅p少、綠色植被的覆蓋被擴(kuò)大，熱島效應(yīng)也得到了降低。雖然在蓋恩斯維爾雨水并不匱乏，但是仍然不足以提供所有的灌溉用水。此外，雖然有備份源的水源，并且水源也來自再生水系統(tǒng)，但是這個綠色的屋頂也在消耗額外用水。理想情況下，屋頂所收集的雨水將供應(yīng)所有它需要的灌溉用水。

5.2 校園發(fā)展綠色基礎(chǔ)設(shè)施

可持續(xù)性發(fā)展已變得越來越重要，因為通過可持續(xù)生活不僅為我們正生活的自然環(huán)境做貢獻(xiàn)，也給下一代子孫提供便利。在校園環(huán)境和高等教育環(huán)境下的可持續(xù)發(fā)展，也將會為學(xué)生和教師創(chuàng)造一個更光明的未來。一方面，綠色基礎(chǔ)設(shè)施是學(xué)生、教師和工作人員不能沒有的硬件，另一方面，它也對環(huán)境發(fā)揮了非常重要的作用。

5.3 建立一個完整的雨水處理標(biāo)準(zhǔn)

由于缺乏雨水管理的水質(zhì)和水量的標(biāo)準(zhǔn)，因此建立一個完整的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，以測試雨水凈化和收集的質(zhì)量和檢測數(shù)量是必要的并且將會很有幫助。標(biāo)準(zhǔn)制定應(yīng)考慮到在不同的校園當(dāng)?shù)夭煌臍夂蚝筒煌奶烊毁Y源。同時也有助于實現(xiàn)在不同地區(qū)推動可持續(xù)發(fā)展。

［1］Turner，PV.Campus:An American Planning Tradition.New York:Architectural History Foundation.Cambridge，Mass，MIT Press，1984.

［2］University of Florida.(n.d.).Conservation Area Land Management(CALM)Plans.Retrieved from http://www.facilities.ufl.edu/planning/calm/index.php.

［3］Williams，D E.Sustainable Design Ecology，Architecture，and Planning.New York:John Wiley and Sons，2007.

［4］Why do plants need water http://www.letusfindout.com/whydo-plants-need-water.