海綿校園的初步探索

張信哲，馬江萍，田滿園，陳佳敏，蘇潤

（西安培華學(xué)院）

1 引言

我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們的生活發(fā)生了非常大的改變，但一切事物都有好壞之分。人群聚居、工業(yè)聚集，越來越多的鋼筋混凝土樓房和水泥地面取代了植被和土壤，使土地結(jié)構(gòu)和地下水位發(fā)生了巨大的變化。城市中的灰色空間侵占了原有的綠地，破壞了生態(tài)環(huán)境。硬化的水泥路面吸收大量的太陽輻射，地面溫度升高，導(dǎo)致熱島效應(yīng)的產(chǎn)生。此外，硬質(zhì)鋪裝阻隔了雨水下滲，只能通過地下管網(wǎng)排出，這便增大了市政管網(wǎng)的排水壓力，加劇了內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，一系列水環(huán)境問題的出現(xiàn)都提醒著我們要注意和關(guān)注雨水資源。校園作為相對(duì)獨(dú)立和有特殊性的城市空間子系統(tǒng)，在資源利用效率方面發(fā)揮著巨大的示范性作用。一方面高校校園有著綠地率高、包容性強(qiáng)的特點(diǎn)，另一方面由于人口密度大導(dǎo)致對(duì)水資源的需求量大。如果不重視對(duì)雨水資源的有效利用，任其隨意排放，不僅會(huì)增大市政管網(wǎng)壓力還會(huì)導(dǎo)致資源的極大浪費(fèi)。而海綿校園的建立，利用高校自建景觀水體和綠地空間來管控雨水資源，在滯留雨水、促進(jìn)雨水進(jìn)行下滲的同時(shí)還可以減小校園供水壓力和雨水管網(wǎng)的排水壓力。

2 海綿校園的概述

海綿城市和海綿校園都是通過雨洪管理的相關(guān)技術(shù)措施來解決城市或者校園的排水節(jié)水問題，提高人們保護(hù)水資源的意識(shí)，減少市政管網(wǎng)的排水壓力。所以海綿校園和海綿城市的建設(shè)背景、建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)條件是一致的。因此，海綿校園可以通俗的理解為：應(yīng)用海綿城市的相關(guān)理論和技術(shù)措施，將已經(jīng)建好和即將建設(shè)的校園打造成像海綿一樣具有一定彈性的校園，既可以有效的應(yīng)對(duì)暴雨災(zāi)害對(duì)師生安全、學(xué)校設(shè)施的影響又可以降低水源污染，提高景觀環(huán)境，給師生一個(gè)更安全、舒適的教學(xué)生活 環(huán)境。

3 西安培華學(xué)院海綿校園初步改造方案

3.1 西安培華學(xué)院現(xiàn)狀分析

3.1.1 校園年均氣候及降雨量

西安培華學(xué)院位于陜西省西安市，占地面積130.4 萬平方米。每日平均最低氣溫9℃，最高氣溫22℃，全年平均氣溫為：9℃～22℃。每年平均降水量隨著年際的變化而發(fā)生變化。多雨年和少雨年的降雨量差別很大，兩者之間最大的差值可達(dá)595mm。降水的季節(jié)分配也極不均勻，有78%的降雨量集中在5 月～ 10 月，其中7 月～9 月的降雨量即占全年將雨量的47%，且時(shí)有暴雨出現(xiàn)。每年雨季大概在中秋和國慶前后。每年平均相對(duì)濕度在65%左右。年平均風(fēng)速1.6ml/s，全年盛行風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)。連續(xù)十年的平均年降水量在560mm 以上。

2.1.2 土質(zhì)情況

西安培華學(xué)院主要以黃土為主，黃土只要以粉粒和親水弱的礦物為主，具有大孔結(jié)構(gòu)，天然含水量小，具有粘粒的強(qiáng)結(jié)合水連結(jié)和鹽分的膠結(jié)連結(jié)，在干燥時(shí)可以承擔(dān)一定荷重但是變形不大，但浸濕后，土粒連結(jié)顯著減弱，引起土結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生濕陷變形。

2.1.3 用水設(shè)施情況

①西安培華學(xué)院主要以德國先進(jìn)凈水設(shè)施為主，過濾掉水中≥50μm 的固體顆粒，剔除掉絕大部分溶解在水中的金屬離子，使總金屬離子含量≤0.5mol/L。建立了3000 余平水庫，平衡壓力，杜絕峰值壓力對(duì)管道的沖擊，保證師生用水補(bǔ)給。

②管理嚴(yán)格規(guī)范，專職管理人員負(fù)責(zé)每日檢測水樣，并定期將水樣送檢國家衛(wèi)生部門制定資質(zhì)機(jī)構(gòu)做全項(xiàng)檢測，確保殺菌、滅藻、消毒、去除異味落到實(shí)處。

③通過蓄能穩(wěn)壓罐設(shè)施可以有效維持和緩解系統(tǒng)壓力，起到平衡用水量和壓力的作用，有效的避免了安全閥頻繁開啟，自動(dòng)補(bǔ)水閥頻繁補(bǔ)水的現(xiàn)象。真正的做到了節(jié)能作用，確保學(xué)生用水安全。

2.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

傳統(tǒng)的校園景觀設(shè)計(jì)往往偏重空間景觀的設(shè)計(jì)，在雨水管理上卻未考慮到整體性和科學(xué)性，最終造成校園內(nèi)澇問題比較嚴(yán)重。所以在打造海綿校園時(shí)必須要達(dá)到以下目標(biāo)：①建立雨水管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨水的循環(huán)利用。通過先進(jìn)的雨水管理系統(tǒng)設(shè)備和管道設(shè)計(jì)，優(yōu)化雨水管網(wǎng)，提高校園的儲(chǔ)水和凈水能力。②根據(jù)校園布局和氣候特點(diǎn)，選擇合適的綠色植物來增強(qiáng)校園景觀的觀賞性。不同的植物有著不同的生存環(huán)境，因此，在海綿校園景觀設(shè)計(jì)中選擇一些適合本校環(huán)境的植物以便提升植物的生存率。同時(shí)也要滿足師生的文化和視覺需求。③控制雨水流量，提高經(jīng)濟(jì)效益。在高校中，由于人口密度大，綠化率高，灌溉用水較多，所以對(duì)水資源的需求量也比較大。因此水費(fèi)的支出成為了高校消費(fèi)的重要組成部分。通過海綿校園的改造來控制雨水的流量，節(jié)約雨水用于澆灌綠色植被，沖刷道路等，降低高校的水費(fèi)支出[1]。

2.3 改造方案

2.3.1 綠地改造

將西安培華學(xué)院的綠地可以改造成下凹式草地、雨水花園或生態(tài)植草溝，并且設(shè)計(jì)礫石溝，緩解連續(xù)降雨對(duì)鋪裝材料造成的徑流壓力[2]。

1）生態(tài)植草溝

指設(shè)置在地表的溝渠，在校園中，可以用來收集和處理暴雨后的雨水。生態(tài)植草溝因其施工成本低，適用于不透水材料的路面且易于和多種景觀組合，所以，可以替代雨水管渠。

2）雨水花園

雨水花園是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)?；▓@，對(duì)雨水有一定的過濾和凈化作用，經(jīng)雨水花園凈化后的雨水，一部分會(huì)慢慢地滲入地下用來補(bǔ)充地下水，一部分可以用來灌溉植被和衛(wèi)生用水。

3）下凹式草地

利用草地和地面之間形成的高度差，可以儲(chǔ)存一定量的雨水。下凹式草地具有造價(jià)低，排水性能好、容易和排水系統(tǒng)融合等特點(diǎn)，因此應(yīng)用廣泛。綠地改造充分利用大自然對(duì)雨水的凈化、滲透、蒸發(fā)和儲(chǔ)存等功能來減少雨水二次污染，促進(jìn)雨水滲透，補(bǔ)充地下水源。

2.3.2 道路及廣場改造

廣場和操場是學(xué)生活動(dòng)的主要場所，為了提高學(xué)生的使用度，需要將雨水及時(shí)排除。所以可以采用大面積透水鋪設(shè)材料，在場地邊緣可以設(shè)置線性小水池，減少雨水在地面停留的時(shí)間，避免造成積水。

2.3.3 建筑改造

西安培華學(xué)院有著大量的建筑物，屋頂可以建設(shè)雨水花園，也可采用垂直綠化的方式建造高位花壇以便屋頂雨水可充分回收利用，它不僅豐富了校園的景觀元素，而且增加了綠化率和活動(dòng)場所。也為學(xué)生提供了一個(gè)很好的實(shí)踐教學(xué)的場所。

2.3.4 雨水的調(diào)配與儲(chǔ)蓄

道路的雨水可以存入線性小水池中，當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，可以通過地面找坡的方法自然匯入周邊的綠化內(nèi)[3]，當(dāng)屋面雨水達(dá)到最大限度時(shí)可以通過雨水立管或者短距離植草溝轉(zhuǎn)輸?shù)叫钏貎?nèi)，一部分雨水也可以通過原有的檐溝外排水流至周邊綠地，運(yùn)動(dòng)場所面積較大，積水較多，可以采用排水溝排入蓄水池中。綜合樓門前的廣場，格物樓門前的廣場和網(wǎng)球場前的綠化的地下都可以分別設(shè)置蓄水池，以便儲(chǔ)存雨水。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的雨水收集系統(tǒng)和雨水排放系統(tǒng)是合為一體的，而在海綿校園的概念中，雨水收集系統(tǒng)和雨水排放系統(tǒng)是彼此獨(dú)立的，收集系統(tǒng)將雨水收集起來，轉(zhuǎn)入儲(chǔ)存系統(tǒng)，當(dāng)學(xué)校建設(shè)需要用水時(shí)，儲(chǔ)存系統(tǒng)在將雨水釋放出來，這樣就大大提高了雨水的回收利用對(duì)水資源的保護(hù)起到了很好的效果。

海綿校園的建立旨在拓展校園景觀設(shè)計(jì)的維度，促進(jìn)學(xué)生對(duì)雨水管理、雨水資源利用和水生態(tài)過程的系統(tǒng)認(rèn)知，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，進(jìn)而樹立正確的環(huán)境倫理觀。高校景觀環(huán)境的雨水收集利用，不僅需要符合科學(xué)、生態(tài)、藝術(shù)以及教育的原則，也應(yīng)當(dāng)反映當(dāng)今校園生態(tài)建設(shè)的需要、技術(shù)發(fā)展、審美觀念與新的價(jià)值取向。