基于海綿城市理念下的山地校園景觀再設(shè)計(jì)

龐春勇 彭勇

摘要：近年來，隨著海綿城市的建設(shè)，我國城鄉(xiāng)內(nèi)澇與水生態(tài)問題日益得到改善，但我國城市眾多，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前不免單一的技術(shù)手段，未能全面有效地解決城市雨洪內(nèi)澇問題。山地校園景觀設(shè)計(jì)以海綿城市建設(shè)理念為核心，同時(shí)立足于其獨(dú)特的地形地貌、雨水徑流、土壤結(jié)構(gòu)等地域特征，在分析其現(xiàn)階段海綿城市建設(shè)重難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，因地制宜地提出相應(yīng)的解決策略，一方面有利于校園雨洪的綜合管理，另一方面對山地校園海綿化建設(shè)具有一定的科普與推廣意義。

關(guān)鍵詞：海緯城市;山地校園;解決策略;藝術(shù)教學(xué)區(qū)

海綿城市的建設(shè)持續(xù)了近4年之久，是一種解決城市內(nèi)澇的雨洪綜合管理生態(tài)措施，其建設(shè)讓水適應(yīng)人，又重新回到人適應(yīng)水的層面上來，讓城市順應(yīng)自然，與自然和諧相處，實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明的百年大計(jì)[1]。重慶作為第一批海綿城市的建設(shè)試點(diǎn)之一，面對復(fù)雜的地形地貌，相關(guān)部門提出了《重慶市海綿城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，修復(fù)城市水生態(tài)、涵養(yǎng)水資源、防止水污染、保障水安全，切實(shí)擔(dān)負(fù)起改善三峽庫區(qū)水體水質(zhì)及保障庫區(qū)水體安全的重任;重慶工程學(xué)院藝術(shù)教學(xué)區(qū)是一處典型的山地地貌，以其進(jìn)行研究，有著代表性意義。

1 海綿城市在校園建設(shè)的背景與現(xiàn)狀

海綿城市的建設(shè)理念運(yùn)用到校園之中，在國外早已有先例，如美國的喬治華盛頓大學(xué)、耶魯大學(xué)、哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)等，采用各類型的低影響開發(fā)（LID）措施，即基于微觀尺度景觀控制的BMP措施發(fā)展而來，通過雨水生態(tài)綜合管理，從源頭控制雨水地表徑流對自然環(huán)境的影響。目前海綿城市的建設(shè)理念在國內(nèi)外高校相繼進(jìn)行著，因?yàn)榻梃b于國外相關(guān)雨洪管理技術(shù)，所以在國內(nèi)校園中起步較晚，俞孔堅(jiān)的土人景觀團(tuán)隊(duì)首次將這一理念投入到沈陽建筑大學(xué)的景觀設(shè)計(jì)中，以稻田景觀形式展示，形成以景觀為載體的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，并且保留了其生產(chǎn)功能。以南京林業(yè)大學(xué)海綿校園建設(shè)為例，在保護(hù)原有生態(tài)基礎(chǔ)來建設(shè)校園環(huán)境，通過UAV攝影測量技術(shù)和3S分析技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過對校園建筑、道路、周邊水系的分析，主要以下凹式綠地、生物滯留技術(shù)、綠色屋頂、透水性鋪裝等海綿設(shè)施，并利用學(xué)校周圍的玄武湖對雨水徑流進(jìn)行集中調(diào)蓄，實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境與雨水資源的協(xié)調(diào)發(fā)展，以保證校園師生日常生活有序進(jìn)行。陳俊熹與徐煜輝在西南大學(xué)校園海綿化建設(shè)的過程中，提出了更為成熟的技術(shù)路線，充分考慮其山地地形，結(jié)合校園自身文化，以海綿城市為建設(shè)理念，以LID理念進(jìn)行“點(diǎn)——線——面”3個(gè)層級的構(gòu)建，以緩解校園內(nèi)澇問題，同時(shí)也豐富了植被種類與景觀空間層次，避免了“生搬硬套”的海綿化校園景觀方式現(xiàn)象的存在。

以上案列對校園海綿化的構(gòu)建研究，多借助于LID從源頭控制雨水徑流措施，缺乏全面系統(tǒng)分析，多停留在單一學(xué)科領(lǐng)域去打造校園海綿化設(shè)施，注重前期技術(shù)手段的構(gòu)建，對后期可能存在的不利影響研究較少[2]。所以，山地校園景觀再設(shè)計(jì)以重慶工程學(xué)院藝術(shù)教學(xué)區(qū)為案列對其進(jìn)行海綿化建設(shè)，在保護(hù)原有生態(tài)原則下，通過對地表雨水徑流量及水質(zhì)的控制難度分析，系統(tǒng)地解決校園雨洪內(nèi)澇及水生態(tài)的問題，從整體到局部，以校園內(nèi)部與外界的環(huán)境聯(lián)系，到植被的種植規(guī)劃，進(jìn)行定性與定量的綜合研究分析。

2 海綿城市理念在山地校園中建設(shè)及問題分析

山地校園海綿化建設(shè)，以原有生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行跨尺度的多領(lǐng)域的技術(shù)結(jié)合，因地制宜地共同構(gòu)建海綿生態(tài)措施，以期有效緩解校園內(nèi)澇災(zāi)害及周圍水生態(tài)破環(huán)問題。

2.1 概括

研究區(qū)為重慶市重慶工程學(xué)院藝術(shù)教學(xué)區(qū)，位于我國西南地區(qū)（東經(jīng)105°17′～110°11′，北緯28°10′～32°13′）長江中上游地帶。地形陡峭，以山地為主;氣候冬暖夏熱，降雨多集中于春夏之交，素有“巴山夜雨”之說，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候。校園坐落于樵坪山系下、花溪河畔，藝術(shù)教學(xué)區(qū)位于校園西北方，占地面積1.89km²，為其主要研究對象。

2.2 技術(shù)構(gòu)建

以校園地域條件為出發(fā)點(diǎn)，通過其地形坡度、土壤結(jié)構(gòu)、降雨特征、水資源狀況，分析下墊面、周邊水系、灰色基礎(chǔ)設(shè)施等問題，進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，并提出相應(yīng)的解決策略[3]。通過地形的高差分析，多層級地構(gòu)建生態(tài)濕塘、干濕植被草溝，合理搭配LID理念，實(shí)現(xiàn)雨水的高收低用。

2.3 山地校園地域特點(diǎn)分析

山地校園與平原相比受地形地貌影響較大，坡地陡峭，在25°～35°之間居多，天然的高差使得地表雨水徑流量快速地向低洼處聚集，校園內(nèi)部傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)早已不能滿足其排水需求。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)，該研究區(qū)域植被單一，土層淺薄，土壤中夾有大量的頁巖或泥巖碎屑，受沖刷侵蝕嚴(yán)重，蓄水保濕性弱，透水性差，是重慶市的主要低產(chǎn)土壤[4]。該地區(qū)年降雨量在1100～1450mm之間，降雨集中于5～9月份，雨勢急促，對地表沖刷力度加劇，下墊面持水性差，使得地表徑流產(chǎn)生不同程度的污染，從而侵蝕地面。當(dāng)強(qiáng)降雨時(shí)期地表積水量過大時(shí)，易發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害問題，嚴(yán)重影響了藝術(shù)教學(xué)區(qū)的道路交通安全及校園整體的生態(tài)環(huán)境。

2.4 海綿城市理念在山地校園建設(shè)中的難點(diǎn)分析

2.4.1 地表徑流的控制問題。重慶地區(qū)強(qiáng)降雨集中，風(fēng)前雨后，歷時(shí)較短，藝術(shù)教學(xué)區(qū)周圍灰色工程較多，傳統(tǒng)的排水設(shè)施落后，普遍缺乏生態(tài)景觀濕塘及下凹式綠地等基礎(chǔ)海綿設(shè)施，從而造成“隨波逐流”的局面。校園內(nèi)雨水資源無法收集，不能有效利用，使其嚴(yán)重浪費(fèi)。根據(jù)《重慶市海綿城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)導(dǎo)則》提出的要求，須控制雨水徑流，讓年雨水徑流總量控制率在70%以內(nèi)。因此，若不對該區(qū)域建造雨洪管理設(shè)施，地表雨水徑流就無法控制與利用，無法實(shí)現(xiàn)其規(guī)定的年徑流總量控制目標(biāo)。

2.4.2 地下土壤結(jié)構(gòu)問題。該校園藝術(shù)教學(xué)區(qū)的土壤貧瘠，土質(zhì)松散，內(nèi)含微生物較少，導(dǎo)致土壤自凈能力差，無法有效降解雨水徑流中的污染雜質(zhì);其下墊面多為巖石，保水性差，易造成地下水污染。由此可見，海綿城市理念在這種土壤結(jié)構(gòu)中進(jìn)行雨水的過濾與收集具有較大挑戰(zhàn)。

2.4.3 地形的陡峭問題。山地地形坡地居多且高差變化大，該研究區(qū)域也不列外，坡度極為陡峭[5]。大面積的坡地，使其大量的土地得不到合理的規(guī)劃與利用，同時(shí)不利于海綿基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，從而影響該區(qū)域的雨洪管理。如何解決這種山地縱向空間體系對海綿設(shè)施的建設(shè)的困擾，為主要問題。

3 海綿城市理念在山地校園中的建設(shè)策略

基于海綿城市理念在山地校園中的建設(shè)，結(jié)合該區(qū)域的地形地貌，可打造出具有山地特色的海綿校園藝術(shù)教學(xué)區(qū)。充分利用地形高差、植被構(gòu)建等方面來構(gòu)建雨水資源管理設(shè)施，使其功能與景觀達(dá)到有機(jī)統(tǒng)一。

3.1 山地立體海綿校園建設(shè)原則

山地立體海綿校園設(shè)計(jì)以問題和需求為導(dǎo)向，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，以校園人文、水生態(tài)保護(hù)為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過對本地塊的分析，在傳統(tǒng)開發(fā)模式下，其綜合雨量徑流系數(shù)為0.7，年徑流總量控制率約為30%，成效較差，不能滿足目標(biāo)要求。因此，可充分利用其高差建設(shè)梯田式景觀進(jìn)行多層級的雨水蓄積，構(gòu)建地下海綿蓄水設(shè)施，讓雨水得到最大化利用，通過特殊植物的搭配種植，來涵養(yǎng)水源[6]，防止水土流失，有效降解其雨水入滲帶來的重金屬污染物，體現(xiàn)其生態(tài)功能。

3.1.1 充分利用地形。研究區(qū)域地形陡峭，可結(jié)合山地地形，采用梯田式景觀設(shè)計(jì)，形成層層相疊的多層級立體化空間，使土地資源得到了最大化的利用，在周圍景觀之間有著合理的過渡。山地的高低落差特征明顯，充分利用高差[7]，打造具有山地特色的海綿校園景觀設(shè)施，讓雨水在高處收集，低處使用。梯田式形成的層級空間景觀（如圖2所示），為該區(qū)域創(chuàng)造了多處雨水匯集空間，如構(gòu)建景觀生態(tài)池、調(diào)節(jié)塘等，使藝術(shù)教學(xué)區(qū)的雨洪得到分級調(diào)蓄，同時(shí)有利于階梯式生物滯留設(shè)施的建設(shè)[8]，讓雨水徑流得到多層過濾。

3.1.2 水源與水質(zhì)控制。重慶工程學(xué)院藝術(shù)教學(xué)區(qū)多為硬質(zhì)地面，且道路老化，凹凸不平，導(dǎo)致雨水大面積在地表匯集，使其得不到再利用，同時(shí)造成了水環(huán)境的面污染嚴(yán)重。面對這一現(xiàn)狀，可利用雨水棄流裝置，初期將雨水排入生物滯留帶，進(jìn)行過濾及凈化。強(qiáng)降雨時(shí)，過多的雨水漫過薄壁堰，流向市政雨水管網(wǎng)，將其進(jìn)行截污處理。在雨水匯集地地下，建立雨水沉淀池進(jìn)行生態(tài)處理，凈化后的雨水蓄積，用于周圍植被的灌溉、道路洗刷、廁所沖洗等，不僅讓雨水資源得到了回收再利用，而且為學(xué)校節(jié)約了生活用水費(fèi)用，具有較強(qiáng)的生態(tài)性與經(jīng)濟(jì)效益性（如圖3所示）。

3.1.3 植物搭配。雨急坡陡讓藝術(shù)教學(xué)區(qū)地表沖刷力加強(qiáng)，水土流失嚴(yán)重，目前該區(qū)域的植被凌亂稀少，無規(guī)劃，保水固土的作用弱[9]。對其進(jìn)行海綿化設(shè)施建設(shè)中，地表可采用生物量大、生長快、抗病害強(qiáng)的深根系大葉本土植被。本土植被成活率高，后期護(hù)理費(fèi)用低，且時(shí)令性長，觀賞價(jià)值高，且能有效吸收雨水徑流入滲時(shí)的重金屬污染物。大量深根系植被的種植，一方面有利于保水固土，另一方面植物葉面對雨水截留，形成植被緩沖帶，減少了雨水徑流對地表的沖刷力度。建筑表層構(gòu)建垂直綠化設(shè)施，豐富了校園植物多樣性，同時(shí)對建筑有著降溫保護(hù)作用。

3.1.4 土壤改良。海綿城市建設(shè)中對雨水徑流進(jìn)行集中入滲，雖利用了生物滯留技術(shù)，通過覆蓋、植被及種植土、填料和礫石進(jìn)行過濾凈化，僅對顆粒物起到過濾，而對溶解性重金屬污染物無法去除;因?yàn)樵撛O(shè)施長期投入使用，當(dāng)表層土壤和填料吸附達(dá)到所承載的容量，那么污染物就隨雨水徑流滲人下層土壤，造成二次污染;若采取大面積換土，經(jīng)濟(jì)成本較高。對此可以采取土壤改良的方法，利用生物炭、堆肥添加劑、表面活性劑，對污染土壤進(jìn)行定期修復(fù)，其成本較低，原料易得，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性較強(qiáng)。

3.1.5 功能與景觀有機(jī)統(tǒng)一。該區(qū)域海綿化景觀再設(shè)計(jì)，建設(shè)必須以師生為出發(fā)點(diǎn)，考慮其需求。例如：文化、觀賞、交流、展覽等功能需求;同時(shí)，結(jié)合藝術(shù)教學(xué)區(qū)地形高差建設(shè)合理的山地海綿設(shè)施，如生態(tài)濕塘、雨水花園、垂直綠化等，實(shí)現(xiàn)雨水徑流的污染控制及其再次利用，以求達(dá)到功能與景觀的有機(jī)統(tǒng)一為目的，提高其實(shí)用價(jià)值與觀賞價(jià)值。

3.2 藝術(shù)教學(xué)區(qū)海綿化改造

基于海綿城市的建設(shè)理念，以地形為基礎(chǔ)，構(gòu)建具有山地特色的海綿化校園;通過各種海綿設(shè)施與其實(shí)地概況緊密結(jié)合，該建設(shè)才能充分發(fā)揮作用，達(dá)到藝術(shù)教學(xué)區(qū)解決內(nèi)澇與雨水利用的雙重效應(yīng)。

3.2.1 打造綠色屋頂。國內(nèi)屋頂綠化掀起熱潮，政府鼓勵(lì)政策相繼出臺，高校作為城市的重要組成部分，也應(yīng)積極響應(yīng)其號召。綠色屋頂?shù)慕ㄔO(shè)使建筑降溫3℃以上節(jié)省能耗30%～40%，吸收70%～80%的太陽輻射，調(diào)節(jié)該區(qū)域小氣候，綠化表層具有隔熱防水的作用，延長了建筑使用壽命，同時(shí)提高了校園的綠化率，經(jīng)分析藝術(shù)教學(xué)區(qū)建筑屋頂荷載≥250kg/m²，完全符合綠色屋頂?shù)慕ㄔO(shè)規(guī)范。為滿足重慶的氣候條件，植被的種植采用淺根系耐旱耐寒植被為主，如佛甲草，為多漿植物，含水量極高，具有良好的降溫、抗旱、節(jié)水效果，同時(shí)解決了植被在屋頂綠化中復(fù)雜的根系問題。

3.2.2 更換生態(tài)透水性鋪裝。隨著海綿城市的設(shè)施，透水性鋪裝種類繁多，為維護(hù)校園的生態(tài)平衡，可采用良好的生態(tài)透水地坪材料替代傳統(tǒng)的灰色鋪裝[10]，從源頭來控制地表徑流，實(shí)現(xiàn)雨水的最大化下滲，補(bǔ)充地下水，一方面能有效避免地表不良雜質(zhì)成分造成水環(huán)境的污染，另一方面保障了該區(qū)域師生的交通出行安全。

3.2.3 蜂窩式濕地空間。充分利用該區(qū)域地形，構(gòu)建深淺不一的濕塘，在藝術(shù)教學(xué)區(qū)結(jié)合地形打造多層級生態(tài)蜂窩狀蓄水池與濕塘等水生態(tài)設(shè)施，減少雨水外排，達(dá)到海綿蓄水的目的[11]，具有調(diào)節(jié)徑流和滯洪以及削減徑流污染物的作用，四周布置雨水管網(wǎng)，通過其植被、土壤及微生物生態(tài)處理后的雨水可再次利用。

3.2.4 利用自然調(diào)蓄。重慶工程學(xué)院東側(cè)與花溪河畔相鄰，為該區(qū)域雨水徑流提供了自然存積、滲透、凈化的大海綿體[12]，這是山地海綿校園建設(shè)中積極有利天然因素，藝術(shù)教學(xué)區(qū)的雨洪管理系統(tǒng)可以充分利用花溪河自然的流域進(jìn)行打造;7～9月份為強(qiáng)降雨期，校內(nèi)的海綿基礎(chǔ)設(shè)施無法滿足大量雨水的蓄積[13]，因此，可以讓生態(tài)過濾達(dá)標(biāo)的過多雨水排入花溪河流進(jìn)行集中調(diào)蓄，降低城市排水管網(wǎng)壓力，讓雨水回歸自然，形成一個(gè)良好的生態(tài)循環(huán)。

4 結(jié)語

海綿城市的建設(shè)理念運(yùn)用到山地校園中，要充分結(jié)合山地地形，利用地形，因地制宜地靈活打造海綿設(shè)施，與其地域性相適應(yīng)，避免造成“千篇一律”的現(xiàn)象。以重慶工程學(xué)院藝術(shù)教學(xué)區(qū)為例，通過系統(tǒng)地分析海綿設(shè)施建設(shè)中存在的弊端以解決問題關(guān)鍵所在，該建設(shè)具有緩解校園內(nèi)澇災(zāi)害及雨水資源的再利用雙重意義;一定程度上豐富了植被的多樣性，提高了該區(qū)域的觀賞價(jià)值。把其功能與景觀整合展示給大眾，形成以景觀為載體的雨洪綜合管理系統(tǒng)，打造了獨(dú)具特色的山地海綿校園。同時(shí)海綿城市的建設(shè)是一個(gè)長期的探索過程，目前還存在著前期規(guī)劃、雨水徑流入滲的二次污染、后期維護(hù)等諸多問題有待解決。（收稿：2019-07-19）

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作者簡介：龐春勇，本科，研究方向：山地傳統(tǒng)建筑，地域景觀。