濕熱地區(qū)海綿校園生態(tài)景觀設(shè)計(jì)*
——以廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院為例

羅 中 覃俏梅 黃東兵 曾振宇 彭莉霞

（1. 廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510520；2.廣東如春生態(tài)集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510670）

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)快速城鎮(zhèn)化，導(dǎo)致城市地面不斷硬質(zhì)化，城市逐漸喪失了水生態(tài)系統(tǒng)功能，進(jìn)而過(guò)度依賴城市雨水管網(wǎng)，城市內(nèi)澇頻繁發(fā)生。2014 年，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》提出：海綿城市是指城市可以像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和面對(duì)大自然災(zāi)害等方面具有一定的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需水時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用[1]。通過(guò)一系列的海綿城市建設(shè)措施，可以極大緩解城市內(nèi)澇，增加城市雨水存儲(chǔ)，促進(jìn)自然水循環(huán)。

在海綿城市研究與實(shí)踐方面，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了相對(duì)完善的應(yīng)用體系：美國(guó)LID—— BMPs 體系（LID，Low Impact Development；BMPs， Best Management Practices）從源頭上對(duì)城市雨水進(jìn)行控制，投入成本低，管控效果較好，因此被廣泛采用；澳大利亞水敏感性城市設(shè)計(jì)（WSUD：Water Sensitive Urban Design）理念則將城市水循環(huán)作為整體進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)分析，統(tǒng)籌管理，實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境可持續(xù)發(fā)展；新西蘭低影響城市設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)體系（LIUDD: Low Impact Urban Design and Development）同時(shí)借鑒了美國(guó)和澳大利亞的模式，包含了低影響開(kāi)發(fā)，同時(shí)對(duì)不同區(qū)域制定不同的排放規(guī)定；新加坡ABC 水資源計(jì)劃在該國(guó)修建了17 個(gè)水庫(kù)收集雨水，并將全國(guó)三分之二的地面作為雨水收集區(qū)[2-3]。我國(guó)關(guān)于海綿城市的系統(tǒng)研究起步較晚。《城市景觀之路：與市長(zhǎng)們交流》一書最早提出“海綿城市”理念，并將“海綿”比喻為可以應(yīng)對(duì)城市洪災(zāi)、旱澇等問(wèn)題的河流、濕地等自然開(kāi)放空間[4]。伴隨著城市雨水問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，我國(guó)政府從2014 年開(kāi)始重新審視和反思城市雨水管理的問(wèn)題，相關(guān)政府職能部門著手開(kāi)展城市雨水管理的相關(guān)法規(guī)建設(shè)，如《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》《關(guān)于推薦海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》和《廣州市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃（2016-2030）》等[1,5-6]。

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，尤其是中國(guó)政府科教興國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，推動(dòng)了多層面對(duì)高等教育需求的日益高漲，由此引發(fā)中國(guó)高等教育的大規(guī)模擴(kuò)張，國(guó)內(nèi)很多高校利用換建或擴(kuò)建的方式購(gòu)置大量的土地，用于自身發(fā)展需求，出現(xiàn)新校園建設(shè)高潮，與此同時(shí)也引發(fā)雨水管理、水資源循環(huán)等問(wèn)題，因此“海綿城市”理念被引入校園建設(shè)。國(guó)外關(guān)于“海綿城市”理念在校園內(nèi)的研究、建設(shè)已累積幾十年，形成了較為完善的校園可持續(xù)發(fā)展理論。我國(guó)最早將“海綿城市”理念和校園結(jié)合，首次提出“海綿校園”理念的是胡穎[7]，此后，關(guān)于“海綿校園”的研究逐年增加，研究?jī)?nèi)容主要有校園整體環(huán)境空間、水循環(huán)系統(tǒng)、景觀元素等方面的規(guī)劃設(shè)計(jì)，且多以北方地區(qū)的校園作為研究案例，濕熱地區(qū)的校園研究案例非常少，僅許曉倩、王明潔等和潘俊洪等的研究涉及到海南、珠海和茂名某高校的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究[3,8-9]。廣東是我國(guó)城市內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)，海綿校園的研究開(kāi)展和案例分析刻不容緩。

本文從廣東高校內(nèi)澇的現(xiàn)實(shí)情況出發(fā)，以廣州天河區(qū)廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院為案例進(jìn)行現(xiàn)存問(wèn)題分析。根據(jù)海綿城市理念，校園內(nèi)生態(tài)景觀建設(shè)存在以下問(wèn)題：（1）吸水滲水方面：校園西校區(qū)為師生活動(dòng)主要區(qū)域，道路和廣場(chǎng)均為硬化地面，容易積水。另外，校園內(nèi)的建筑屋頂均無(wú)雨水集蓄系統(tǒng)，一般通過(guò)排水管排到地面，加劇積水；（2）凈水蓄水方面：校園內(nèi)較多區(qū)域存在邊坡裸露問(wèn)題，沒(méi)有植被，凈水蓄水功能低下、甚至缺失；東校區(qū)還有大片山體由于重新開(kāi)發(fā)，新栽種的植物還未形成穩(wěn)定的植物群落，難以發(fā)揮凈化水質(zhì)、防水土流失的作用。校園內(nèi)缺乏雨水凈化和集蓄系統(tǒng)，景觀灌溉均使用自來(lái)水，沒(méi)有形成自循環(huán)，水資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。本文針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行規(guī)劃和改造設(shè)計(jì)，旨在解決校園內(nèi)吸水滲水以及凈水蓄水的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)校園可持續(xù)發(fā)展。

1 廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院概況

1.1 項(xiàng)目概況

廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院位于廣州市天河區(qū)廣汕一路297 號(hào)，校園占地面積約40 萬(wàn)m2，緊鄰廣汕公路，附近有華南快速干線，交通便利。學(xué)院周邊有廣東省林業(yè)科學(xué)研究院、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所、廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院、廣東省龍眼洞林場(chǎng)等單位。

廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院校園總體包含東、西兩個(gè)校區(qū)，兩個(gè)片區(qū)功能互補(bǔ)，其中東校區(qū)總用地面積27 萬(wàn)m2，主要為生態(tài)林地，用于戶外教學(xué)；西校區(qū)總用地面積近14 萬(wàn)m2，主要為教學(xué)用地，用于日常教學(xué)、研討與學(xué)生住宿。

1.2 氣候條件

廣州屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫22.2℃，最高平均溫度28.7℃，最低平均溫度9-16℃，年平均溫差小，夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒，雨熱同期，降雨充沛，年平均降水量1 300-2 600 mm[8,10]，降雨主要集中在3—8 月[11]。

2 項(xiàng)目總體規(guī)劃原則、目標(biāo)及定位

2.1 規(guī)劃原則

2.1.1 整體規(guī)劃原則 在符合標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)用地范圍內(nèi)進(jìn)行整體統(tǒng)籌規(guī)劃，強(qiáng)調(diào)“海綿城市設(shè)計(jì)理念”，對(duì)整個(gè)校園進(jìn)行合理布局和設(shè)計(jì)。

2.1.2 可持續(xù)性原則 在盡量保留原有植物和綠地的情況下進(jìn)行改造規(guī)劃，正確處理開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)的關(guān)系，確保整個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì)成果能可持續(xù)發(fā)展。

2.1.3 綜合性原則 綜合考慮學(xué)院的教學(xué)、生活、生產(chǎn)和生態(tài)功能，充分滿足不同人群對(duì)各個(gè)功能的需求，同時(shí)考慮緊急和實(shí)際維護(hù)情況，做到生態(tài)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

2.2 規(guī)劃目標(biāo)

廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院以教學(xué)辦公和試驗(yàn)示范基地為基礎(chǔ)，以海綿生態(tài)為特色，把校園風(fēng)光和生態(tài)海綿結(jié)合在一起。規(guī)劃目的在于體現(xiàn)海綿校園示范性，同時(shí)為教師和學(xué)生提供教育、文化、生態(tài)、休閑等功能。

2.3 規(guī)劃定位

針對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)存問(wèn)題，我們結(jié)合“海綿城市”理念，在滲、吸、凈、蓄水幾個(gè)方面提出相應(yīng)措施，以期打造具有生態(tài)特色的海綿校園。本規(guī)劃將學(xué)院定位于以海綿型規(guī)劃設(shè)計(jì)為主，兼顧觀光，游憩相結(jié)合，充分發(fā)揮海綿型校區(qū)的示范作用，建設(shè)一個(gè)兼具生態(tài)、生產(chǎn)、生活于一體的海綿型校園。立足對(duì)雨水的合理收集、處理、貯蓄，通過(guò)下沉式綠地、綠色屋頂和雨水花園等各類彈性空間場(chǎng)地，形成一個(gè)具有特色的“慢”、“回”、“彈”的海綿型校區(qū)。

2.4 項(xiàng)目規(guī)劃依據(jù)

根據(jù)《廣州市海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》表4.2.1[12]，本項(xiàng)目年徑流總量控制率為75%，設(shè)計(jì)降雨量為30.3 mm。

本項(xiàng)目匯水面情況和綜合雨量徑流系數(shù)見(jiàn)表1。不同匯水面類型的綜合雨量徑流系數(shù)取值依據(jù)《廣州市海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》表4.2.7，綜合雨量徑流系數(shù)通過(guò)不同下墊面雨量徑流系數(shù)加權(quán)平均計(jì)算。

根據(jù)《廣州市海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》，需要計(jì)算規(guī)劃區(qū)域內(nèi)所有海綿設(shè)施的調(diào)蓄容積V規(guī)劃和規(guī)劃區(qū)域內(nèi)所需要的調(diào)蓄容積V調(diào)。

根據(jù)《廣州市海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》公式4.2.2 計(jì)算可得V調(diào)為1 042.14 m3。

根據(jù)《廣州市建設(shè)項(xiàng)目雨水徑流控制指引》[13]公式6.6.2-3 計(jì)算透鋪裝容水量Wp為67.5 m3,其中透水人行道面層、基層、墊層的厚度分別不低于100、200 和150 mm，有效孔隙率均不低于15%。

根據(jù)《廣州市建設(shè)項(xiàng)目雨水徑流控制指引》[13]公式6.3.2-2 計(jì)算雨水花園下凹區(qū)域蓄水量U 為275 m3，其中設(shè)計(jì)的雨水花園積水區(qū)平均水深不低于0.25 m，種植土壤過(guò)濾層區(qū)域面積不低于1 100 m2。

根據(jù)《廣州市建設(shè)項(xiàng)目雨水徑流控制指引》[13]公式6.2.2-3 計(jì)算植草溝蓄水量U 為45 000 m3， 其中植草溝橫斷面積不低于1 500 m2，總長(zhǎng)度不低于30 m。

表1 匯水面情況和綜合雨量徑流系數(shù)Table 1 The area of underlying surface and volumetric runoff coefficient

因此V規(guī)劃為 45 342.5 m3，遠(yuǎn)大于規(guī)劃區(qū)域內(nèi)所需要的調(diào)蓄容積V調(diào)，因此該項(xiàng)目規(guī)劃的海綿設(shè)施的調(diào)蓄容積能夠滿足年徑流總量控制率的要求。

3 項(xiàng)目主要規(guī)劃內(nèi)容

3.1 生態(tài)景觀總體規(guī)劃

從圖1 可知本項(xiàng)目的海綿示范區(qū)集中在西校區(qū)，以透水鋪裝路面、廣場(chǎng)、具有綠色屋頂?shù)慕ㄖ杭坝晁▓@為主。東校區(qū)則以生態(tài)修復(fù)與水源涵養(yǎng)示范為主，其中一半面積為自然山體、人工湖和人工濕地，另一半則為實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室、試驗(yàn)溫室群和試驗(yàn)示范地。

本項(xiàng)目主要分為6 個(gè)功能區(qū)（圖2），即教學(xué)辦公區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)、教工生活區(qū)、體育活動(dòng)區(qū)、生態(tài)溝實(shí)訓(xùn)區(qū)及東部規(guī)劃區(qū)。西校區(qū)的教工生活區(qū)基本維持現(xiàn)狀，重點(diǎn)對(duì)教學(xué)辦公區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)進(jìn)行新建改造，包括下沉式綠地、綠色屋頂、透水鋪裝等海綿設(shè)施。東校區(qū)則依照重點(diǎn)保護(hù)原則，維護(hù)區(qū)域生態(tài)景觀格局，保留原有的大片綠地，開(kāi)展相關(guān)的水土防護(hù)、自然山體修復(fù)、人工濕地及生態(tài)溝示范等建設(shè)，僅在兩處規(guī)劃海綿設(shè)施。

3.2 雨水管理系統(tǒng)規(guī)劃

結(jié)合原始地貌，合理規(guī)劃了西校區(qū)學(xué)生宿舍區(qū)、教學(xué)辦公區(qū)和東校區(qū)生態(tài)溝實(shí)訓(xùn)區(qū)及保留綠地的豎向設(shè)計(jì)，使校園內(nèi)的雨水經(jīng)綠色屋頂、透水鋪裝、下凹式綠地和植草溝等海綿設(shè)施，向雨水花園聚集，實(shí)現(xiàn)雨水蓄積（圖1-3）。西校區(qū)的學(xué)生宿舍區(qū)的海綿設(shè)施以綠色屋頂和透水鋪裝為主，教學(xué)辦公區(qū)的海綿設(shè)施則以雨水花園為主。東校區(qū)在原有綠地基礎(chǔ)上規(guī)劃了生態(tài)植草溝及下沉式綠地。各個(gè)海綿設(shè)施之間以排水溝建立聯(lián)系，引導(dǎo)雨水向西校區(qū)的雨水花園集中，并接入市政管網(wǎng)（圖1）。

3.2.1 公共綠地改造規(guī)劃 下沉式綠地可以有效的減少洪澇災(zāi)害，在降雨時(shí)，下沉式綠地可以將雨水進(jìn)行滯留和儲(chǔ)存，減少了雨水徑流對(duì)市政排水管道的排水壓力，有效緩解城市內(nèi)澇災(zāi)害，而且下沉式綠地可以將雨水就地入滲，有效地補(bǔ)給地下水資源，同時(shí)也避免了頻繁的澆灌綠地，節(jié)約城市中的水資源。

針對(duì)校園存在吸水滲水困難的問(wèn)題，東校區(qū)保留綠地的局部改造為下沉式綠地，雨水通過(guò)生物滯留和生物凈化完成生態(tài)水循環(huán)，同時(shí)利用溢水井將多余的雨水輸送到排水系統(tǒng)（圖4）。針對(duì)校園存在的凈水蓄水問(wèn)題，東校區(qū)的生態(tài)溝實(shí)訓(xùn)區(qū)改造為生態(tài)植草溝，將雨水進(jìn)行收集、凈化、儲(chǔ)存，改善水質(zhì)，便于二次利用。

此外，西校區(qū)地勢(shì)北高南低，因此于教學(xué)辦公區(qū)規(guī)劃了大型雨水花園，承接校園內(nèi)排水溝收集輸送的多余雨水，構(gòu)建節(jié)水環(huán)保的雨水循環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)前文的項(xiàng)目規(guī)劃依據(jù)，該雨水花園下凹區(qū)域蓄水量U 為275 m3，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，本項(xiàng)目的綠化、場(chǎng)地清洗及相關(guān)設(shè)施用水量約114.2 m3/d。雨水花園滿載時(shí)，蓄積的雨水可供校內(nèi)綠化、綠化、場(chǎng)地清洗及相關(guān)設(shè)施使用2 天。

圖1 總體規(guī)劃設(shè)計(jì)Fig. 1 Comprehensive design

圖2 功能分區(qū)Fig. 2 Functional zones

圖3 核心景觀結(jié)構(gòu)雨水管理示意Fig. 3 Structure diagram of important landscape units

3.2.2 道路、廣場(chǎng)改造規(guī)劃 透水鋪裝可以使雨水進(jìn)入透水鋪裝的內(nèi)部，貯存適量的雨水或隨內(nèi)部的排水管道排出，減少洪峰流量，削減徑流系數(shù)。學(xué)生宿舍之間的道路和有利于人員疏散的大面積的廣場(chǎng)改造成透水混凝土鋪裝，增加雨水下滲、削減峰值徑流。在條件許可的情況下，在透水鋪裝的基層設(shè)置PVC 排水盲管，利用土基頂部2%的坡度，使多余的雨水順著基層流入管道，使飽和的雨水順利排出，減少對(duì)滲透鋪裝結(jié)構(gòu)的 破壞。

3.2.3 綠色屋頂改造規(guī)劃 綠色屋頂指在建筑物的天臺(tái)、屋頂以及露臺(tái)上種植綠色植物，起到綠化和生態(tài)循環(huán)的一種綠化方式，主要包含結(jié)構(gòu)層、防水層、根阻層、排水層、過(guò)濾層、蓄水層、種植基質(zhì)層以及植被層幾部分[14]。

校園內(nèi)的建筑物主要集中在西校區(qū)，均為平屋頂建筑，缺少雨水集蓄系統(tǒng)。針對(duì)此問(wèn)題，將其改造為海綿式綠色屋頂，利用屋頂植物和生長(zhǎng)基質(zhì)吸收部分雨水，多余的雨水可通過(guò)管道系統(tǒng)排到排水溝，有效減少屋頂徑流負(fù)荷。美化校園、凈化雨水的同時(shí)，也可作為綠色生態(tài)、節(jié)能減排的海綿景觀示范區(qū)。

3.2.4 生態(tài)護(hù)坡改造及植被修復(fù) 生態(tài)護(hù)坡的植被有加筋固土、防止水土流失、改善環(huán)境的功能，由于校園內(nèi)邊坡裸露的位置地勢(shì)高低錯(cuò)落，部分地段存在一定的高差，需要建設(shè)生態(tài)護(hù)坡，以滿足對(duì)斜坡或邊坡進(jìn)行支撐保護(hù)的需求。小于45°的護(hù)坡種植速生耐貧瘠、根系發(fā)達(dá)的草本和灌木，坡度為45-60°的護(hù)坡則需要增加構(gòu)架，坡度大于60°的則要在護(hù)坡下部建擋土墻，上部增加構(gòu)架。

圖4 下沉式綠地結(jié)構(gòu)示意Fig. 4 Structure diagram of depressed green

自然山體通過(guò)森林的林冠、枯枝落葉和森林土壤的生物物理作用，可減小地表徑流量和徑流速度，增加土壤攔蓄量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水污染物的過(guò)濾和凈化，以及對(duì)降水的水流量調(diào)節(jié)和水質(zhì)改善功能。針對(duì)東校區(qū)山體改造、植被破壞的現(xiàn)狀，在遵循適地適樹(shù)原則下，盡量選擇深根系、根量多、根域廣、林冠層郁閉度高的樹(shù)種，如鐵冬青Ilex rotunda、菩提樹(shù)Ficus religiosa、風(fēng)鈴木Handroanthus albus、嘉寶果Plinia cauliflora、澳洲堅(jiān)果Macadamia integrifolia、桃金娘Rhodomyrtus tomentosa 等，栽植成地帶性的群落結(jié)構(gòu)。在山腳處結(jié)合區(qū)域開(kāi)發(fā)，修建小型人工湖和人工濕地，構(gòu)建東校區(qū)的雨水集蓄系統(tǒng)，增強(qiáng)東校區(qū)對(duì)暴雨的有效緩沖能力。

4 結(jié)語(yǔ)

盡管我國(guó)海綿城市建設(shè)剛剛起步，面臨的雨洪問(wèn)題也復(fù)雜多樣，但國(guó)外基于低影響開(kāi)發(fā)的雨洪管理理念依然對(duì)我國(guó)城市建設(shè)具有較高的適用性和借鑒。我國(guó)應(yīng)結(jié)合校園特點(diǎn)和相應(yīng)的排水要求，因地制宜地采用低影響開(kāi)發(fā)措施，開(kāi)展適合校園特點(diǎn)的低影響開(kāi)發(fā)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)研究。

結(jié)合海綿城市建設(shè)要求和校園的特點(diǎn)，按照因地制宜和經(jīng)濟(jì)高效的原則選擇徑流總量控制為主要目標(biāo)，從適宜性、控制目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性、景觀效果等多方面對(duì)各類低影響開(kāi)發(fā)措施在校園層面的應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比分析，校園的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施包括透水鋪裝、綠色屋頂、下沉式綠地、植草溝等。

本文以廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院為案例進(jìn)行現(xiàn)存問(wèn)題分析，針對(duì)校園內(nèi)吸水、滲水、凈水和蓄水方面的問(wèn)題，進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃和改造設(shè)計(jì)，旨在解決其現(xiàn)存的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)校園可持續(xù)發(fā)展。該案例可為海綿校園研究增加一定素材，為同類型校園建設(shè)和改造提供思路，也為廣州市海綿城市建設(shè)提供一定的理論基礎(chǔ)。