基于“LID”理念的高校綠地節(jié)水控制路徑探析

張可躍，馬軍俠，劉俊延

（1.漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 漢中 723000；2.寧強(qiáng)縣高寨子街道辦農(nóng)綜站，陜西 寧強(qiáng) 724400）

0 引言

全球水資源短缺問題已成為影響社會經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素。隨著人口增長、工業(yè)化進(jìn)程加速及氣候變化的影響，水資源的需求不斷增加，而可用水量卻日益減少，這一問題不僅僅影響到干旱地區(qū)，降雨相對充沛地區(qū)若不未雨綢繆，未來不容樂觀，高效開展節(jié)水控制已成為許多地區(qū)面臨的普遍挑戰(zhàn)。確保水資源的有效管理和合理利用，對于促進(jìn)全球的社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。而高校作為“用水大戶”，尤其需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，采取有效措施以降低水資源的壓力。

全球高校在水資源利用方面展現(xiàn)出不同的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)。加州大學(xué)戴維斯分校在水資源管理方面采取了積極的措施。他們實(shí)施了全面的水資源管理計(jì)劃，包括雨水收集、廢水回用和高效灌溉系統(tǒng)[1]。這些措施顯著減少了校園的總體水消耗，同時(shí)提高了水資源的可持續(xù)利用。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)“紅軸”景觀設(shè)計(jì)運(yùn)用了隱形蓄水系統(tǒng)模式，地勢低洼處用耐水淹植物結(jié)合天然石塊形成旱溪景觀[2]，將節(jié)水、蓄水等措施不露痕跡地與校園的綠地建設(shè)和景觀營造嵌合在一起，成功將雨水收集與利用同園林綠地中的水景工程、地形改造、地下蓄水和植物造景相結(jié)合，遵循了景觀的整體性，營造了自然與人文相結(jié)合的高校教學(xué)科研環(huán)境。

然而，許多高校在水資源利用上仍面臨諸多問題。以漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，首先是水資源利用相對孤立，缺乏從長遠(yuǎn)的視角和策略進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，導(dǎo)致水資源的低效率使用。其次，許多高校未開展次水與雨水的回收利用，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。另外，高校在應(yīng)對極端天氣和氣候變化方面也面臨挑戰(zhàn)。干旱或洪澇等極端天氣事件對校園水資源管理系統(tǒng)提出了更高的要求，需要高校具備更強(qiáng)的應(yīng)對和調(diào)整能力。

1 “LID”下的高校節(jié)水控制理念

“LID”，即低影響開發(fā)。在這一理念指導(dǎo)下，高校節(jié)水控制與建設(shè)強(qiáng)調(diào)在資源有限的情況下，通過技術(shù)與管理創(chuàng)新和可持續(xù)的方法有效控制和節(jié)約水資源。這包括采用低成本且高效的節(jié)水技術(shù)，如通過科學(xué)規(guī)劃與改造，實(shí)施雨水收集系統(tǒng)和次水回用，以及改善現(xiàn)有設(shè)施的水效率。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)教育的重要性，提高師生員工對水資源保護(hù)的意識和參與度。

低影響開發(fā)下的高校節(jié)水建設(shè)理念主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）生態(tài)優(yōu)先。高校節(jié)水建設(shè)應(yīng)當(dāng)以生態(tài)保護(hù)為首要，注重保護(hù)校園內(nèi)的自然水體、濕地和植被，避免對校園生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。

（2）循環(huán)利用。在水資源利用上，應(yīng)鼓勵(lì)采用雨水收集、污水處理再利用等技術(shù)手段，最大限度實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用，減少對外部水源的依賴。

（3）科技創(chuàng)新。鼓勵(lì)引入前沿科技和創(chuàng)新技術(shù)，如智能節(jié)水設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)等，提升水資源利用效率和管理水平。

（4）宣傳教育。倡導(dǎo)師生廣泛參與，通過教育和宣傳活動，培養(yǎng)全校師生的節(jié)水意識，激發(fā)大家共同關(guān)注和參與水資源管理。

（5）綜合管理。建立健全水資源管理體系，整合校園景觀規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、供水設(shè)施更新等，全面推進(jìn)節(jié)水。在低影響開發(fā)理念下，高校應(yīng)堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，將節(jié)水視為校園可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，從而實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水并促進(jìn)校園可持續(xù)發(fā)展[3]。

2 高校綠地節(jié)水控制路徑探析

2.1 次水回收

規(guī)劃次水收集系統(tǒng)，將收集來自游泳館、洗手間、淋浴和洗衣用水收集起來，經(jīng)過處理后用于灌溉和清潔等。高校實(shí)施次水收集系統(tǒng)，可能面臨多種挑戰(zhàn)。首先，如何選擇合適的次水處理技術(shù)，這不僅要求系統(tǒng)既高效又環(huán)保，還需考慮到技術(shù)的適應(yīng)性和可靠性。其次，經(jīng)濟(jì)成本是一個(gè)重要考慮因素，因?yàn)榻⒑途S護(hù)次水收集系統(tǒng)需要顯著的初期投資，以及長期的運(yùn)營和維護(hù)費(fèi)用。

2.2 雨水收集

雨水收集系統(tǒng)包括綠色屋頂、雨水花園、下凹綠地和硬質(zhì)透水地面的鋪裝與建設(shè)。通過建設(shè)雨水收集系統(tǒng)，可同時(shí)收集屋頂和地面的雨水，用于灌溉和其他非飲用用途[4]。常見雨水收集路徑有：

2.2.1 屋頂花園

綠色屋頂具有節(jié)能減排功能，可以蓄積大量雨水、控制屋面徑流，同時(shí)降低徑流污染程度。對于平屋頂建筑，在建設(shè)綠色屋頂前必須確保屋頂荷載、防水性能等符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。而對于坡屋頂建筑，建設(shè)綠色屋頂必須滿足坡度不大于 15°等要求。漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院的校內(nèi)建筑大多為平屋頂，可以在辦公樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍等建筑建造屋頂花園，開展綠色植物種植，削弱徑流速度與峰值，收集、儲蓄屋頂和平臺雨水用來灌溉現(xiàn)有綠化植物。

2.2.2 雨水花園

雨水花園是一種生物滯留區(qū)，通過模擬自然水文的滲透過程，能夠有效控制雨水的地表徑流。在校園綠地中的低洼地區(qū)種植濕生植物，可有效滯留雨水、削減雨水徑流量、減慢徑流流速。降雨時(shí)，地表產(chǎn)生的雨水徑流進(jìn)入雨水花園，便可緩慢滲透，使其滯留在土壤中，首先滿足現(xiàn)有植物干旱時(shí)對水分的需求量，更多的土壤無法含蓄的水量則可繼續(xù)滲透，使地下水因此得到補(bǔ)充。雨水花園還可以布置在低洼處、大量匯集雨水區(qū)域的上方位置，能夠有效削減匯入集水區(qū)域的徑流量。

漢中地處濕潤多雨地區(qū)，有豐富的植被種類可供選擇，可以按照沉水、浮水、挺水和濕生逐步設(shè)計(jì)植物種類。而那些地處半干旱或干旱地的高校，雨水花園里的植物不僅要滿足耐水濕，同時(shí)也要滿足耐旱，最好選擇可粗放管理的本地植物種類。

2.2.3 下凹綠地

下凹綠地具有天然透水能力，可利用其下凹地勢阻斷雨水在地表繼續(xù)流動，并能積蓄一定量的雨水讓其緩慢滲透。下凹綠地可以在校園大量使用、具有施工復(fù)雜程度低、建設(shè)成本低、節(jié)約灌溉用水等優(yōu)點(diǎn)。除了可以減少雨水徑流流量和凈化雨水外，下凹綠地還在間接轉(zhuǎn)化地表水、雨水、土壤水及地下水，能有效讓校園水循環(huán)系統(tǒng)保持平衡。設(shè)置下凹綠地時(shí)，需清楚了解路面、綠地、雨水溢流口三者高程之間的關(guān)系。首先，路面高程要高于綠地高程，利用地勢引導(dǎo)和積蓄雨水。其次，雨水溢流口應(yīng)設(shè)置在綠地內(nèi)，溢流口高程要高于綠地高程，但要低于路面高程，這樣做是為了防止當(dāng)雨量過大，綠地過度積水，植被根系受到損壞。實(shí)際上，設(shè)置了雨水溢流口后，下凹綠地中過多積蓄的雨水便可以被輸送到另外的排水系統(tǒng)[5]。

2.2.4 透水鋪裝

據(jù)統(tǒng)計(jì)，與植物種植綠地相比較，同樣的降雨量下，透水鋪裝地面多出 2 ～6 倍的雨水徑流流量。透水鋪裝的透水性能取決于各墊層結(jié)構(gòu)材料及土壤的土質(zhì)、孔隙度等，在滿足校園基本功能的情況下，應(yīng)盡量在校園中鋪設(shè)透水材料，如道路、廣場、停車場等區(qū)域。漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園公共活動空間中有近5 萬m2可采取透水磚鋪裝的各類廣場、步行道路，可結(jié)合雨水收集系統(tǒng)一體化建設(shè)。

2.3 傳輸設(shè)施

2.3.1 植草溝

植草溝一般呈線性布局，是指溝內(nèi)栽種著植被，集控制流量、輸送雨水、提升水質(zhì)于一體的造景與排水設(shè)施。雨水在流經(jīng)植草溝的過程中，可以減緩流速，使水分蓄養(yǎng)在就近土壤中。同時(shí)，通過土壤、植被的天然滲透與過濾功能，能大量減少雨水徑流中攜帶的固體懸浮顆粒、細(xì)菌、金屬離子等污染物。

2.3.2 旱溪

旱溪是模仿天然溪流，用不同粒徑卵石、砂礫等鋪設(shè)溪床，旱季表現(xiàn)為類似于“枯溪流”狀態(tài)，獨(dú)有一番自然別致的景觀效果，可以選擇巖生植物進(jìn)行點(diǎn)綴。雨季時(shí)，可以迅速將雨水輸送至匯水區(qū)，有效解決積水問題。旱溪能防止土壤遭到雨水的沖刷，減少雨水對種植區(qū)表層土壤的侵蝕。如果用旱溪代替灌溉水量較大的綠地，不僅可以節(jié)約校園用水，同時(shí)也營造了自然景觀效果，提升環(huán)境質(zhì)量[6]。

2.3.3 滲透池

滲透池是由高滲透性的新型材料、土壤等介質(zhì)建造的供雨水暫時(shí)儲存和凈化的雨水收集設(shè)施。一般底部鋪設(shè)防水布，中間填裝礫石、珍珠巖、石英砂、陶粒等滲透性濾料，可以吸附水中的含氮、磷等元素的各類物質(zhì)。在濾料上覆蓋植土，開展植物種植，植物以細(xì)葉結(jié)縷草、馬尼拉草等品種為主。這種設(shè)施具有提供地下水補(bǔ)給、減少匯水分區(qū)范圍內(nèi)雨水泛洪、保持現(xiàn)場的自然水文平衡等多重功能。

2.4 噴灌系統(tǒng)

綠地噴灌借助水泵和管道或利用自然水源落差，把具有一定壓力的水噴到空中，散成小水滴或形成彌霧著落在植物上和地面上的灌溉方式。相對于以往的綠地漫灌形式，噴灌能使園林植物獲取到均衡水量，不但能有效防止水資源出現(xiàn)流失的現(xiàn)象，而且可以顯著提高水資源的使用效率。另外，通過噴淋系統(tǒng)的有效應(yīng)用，還可協(xié)助相關(guān)工作人員高效完成綠地施肥及殺蟲工作，使施工單位實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)想的經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益[7]。

3 漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院綠地節(jié)水控制的路徑建議

3.1 次水收集用于綠地噴灌的路徑

在校園餐飲中心、公寓或其他次水使用較為集中的合適位置修建一處或多處次水處理車間，科學(xué)布設(shè)管網(wǎng)，收集來自學(xué)校游泳館、淋浴房、洗手間和洗衣房等的次水，并進(jìn)行過濾、凈化等技術(shù)處理，然后排放匯入人工湖、池塘、溪流、噴泉等校園景觀水體，使用過的多余流水通過水體溢流口再進(jìn)入雨水處理系統(tǒng)進(jìn)行沉淀、過濾，最后匯入綠地噴灌管網(wǎng)，用于日常的校園綠地植物補(bǔ)水。此方案通過對次水的循環(huán)反復(fù)使用，可以減少景觀水體注水、綠地澆灌用水兩個(gè)環(huán)節(jié)至少三分之一的用水量。其缺點(diǎn)是次水處理系統(tǒng)建設(shè)的初期投入量較大，但后期經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3.2 雨水收集用于綠地噴灌的路徑

按照建設(shè)屋頂花園、更換透水鋪裝、建設(shè)滲透池的路徑開展。

（1）可以選擇在8 棟學(xué)生公寓樓、7 棟教學(xué)樓、6 棟實(shí)訓(xùn)樓、2 棟辦公樓等建筑物集中區(qū)域，建設(shè)屋頂花園，充分利用雨水，并將多余雨水有目的地收集起來，進(jìn)入雨水收集系統(tǒng)，這樣能起到很好的節(jié)能減排效果。

（2）可以在室外籃球場、教學(xué)樓中心廣場、辦公樓前廣場等面積超過300m2的硬質(zhì)鋪裝區(qū)域，進(jìn)行地面透水鋪裝改造與更新，使雨水就地下滲，進(jìn)入雨水滲透池。

（3）盡可能提高雨水的利用效率，采用海綿生態(tài)設(shè)計(jì)體系，布設(shè)雨水收集池[8]?？梢越Y(jié)合廣場、建筑和綠地的布局，建設(shè)雨水收集池，收集來自就近屋頂、地面、道路等的多余滲水，經(jīng)過過濾后進(jìn)入附近綠地噴灌系統(tǒng)。如此可以高效削弱校園內(nèi)澇發(fā)生的同時(shí)，還可以大幅度減少校園綠地灌溉用水量，從而達(dá)到節(jié)水目的。其缺點(diǎn)是屋頂花園建設(shè)、透水鋪裝改造和雨水收集池建造需要投入資金較大，應(yīng)在建設(shè)前進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，分步建設(shè)，效果更好。

3.3 校園綠地灌溉系統(tǒng)及雨水花園建設(shè)的路徑

漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院有9 萬余m2的校園綠化建設(shè)用地，根據(jù)校園綠地規(guī)劃布局和地形地勢變化的特點(diǎn)，可通過建設(shè)綠地灌溉系統(tǒng)解決灌溉節(jié)水、因地制宜建設(shè)若干處雨水花園利用土壤涵水就地解決雨水滯留與儲存這兩個(gè)路徑開展。

綠地灌溉系統(tǒng)包括噴灌系統(tǒng)和微灌系統(tǒng)，收集來自次水處理車間和雨水收集池的水資源，在炎熱季節(jié)、干旱季節(jié)和日常對綠地植物進(jìn)行噴淋、保濕與補(bǔ)水等，相對地表漫灌或?yàn)⑺噰姽喔庸?jié)省。管網(wǎng)布置因綠地面積大小、平面形狀和植物配置方式可采取移動式、半固定式與固定式結(jié)合的形式。對草坪、模紋花壇、大面積灌木苗栽區(qū)和花卉區(qū)規(guī)劃建設(shè)噴灌系統(tǒng)。大中喬木、灌木和小面積花卉等區(qū)域規(guī)劃建設(shè)微灌系統(tǒng)，主要形式為滴灌。整個(gè)噴灌系統(tǒng)采取樹狀和環(huán)狀結(jié)合方式布置，使用時(shí)序自動控制，噴頭采取搖臂驅(qū)動式，旋轉(zhuǎn)半徑控制在2 ～4m為好。

選擇在綠地具低洼處設(shè)下沉式濕地、旱溪等形式的雨水花園，收集雨季綠地中多余雨水和建筑排放的雨水。首先要確定合適建設(shè)雨水花園的位置，找準(zhǔn)水流方向，在順應(yīng)水流方向的前提下使水流在綠地中盡可能多地流轉(zhuǎn)。第二步對土壤通透性進(jìn)行測試評估，土壤的滲透速率不能低于1.2cm/h，否則需要進(jìn)行換土，可以按照有機(jī)物（肥料）20%～40%、清潔粗砂30%～50%、表土20%～30%的比例調(diào)配。第三步確定雨水花園尺寸，面積一般至少控制在花園非滲透表面排水區(qū)域面積的10%，水洼深度控制在20 ～71cm 適宜。最后一步在正確位置選擇適宜的植物種類，選擇既耐濕又耐旱的本地樹種最好，也可根據(jù)低洼程度大小、積水量多少按照濕生、中等、干燥區(qū)布置挺水植物和濕生植物。需要注意的是，應(yīng)該使用巖石、礫石或觀賞草保護(hù)雨水流入口和溢出口，防止此區(qū)域水土流失。

4 結(jié)論

綜上所述，“LID”理念下的高校綠地節(jié)水控制路徑主要包括：

（1）次水與雨水的收集、凈化、存儲和再利用；

（2）節(jié)水系統(tǒng)的維護(hù)和管理，以及與校園可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的資源與手段整合；

（3）在師生中廣泛推廣、宣傳環(huán)保意識。

通過這樣的方案，高校能夠有效地管理次水和雨水資源，為實(shí)現(xiàn)節(jié)水高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

目前高校的綠地節(jié)水建設(shè)與控制還存在以下潛在問題，有待進(jìn)一步研究與實(shí)踐：

（1）建筑中的灰水和黑水的回收與利用難度較大；

（2）智慧化程度不高。使用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)手段實(shí)時(shí)監(jiān)測校園地表水污染總體情況，及時(shí)了解校園積水情況，實(shí)施難度系數(shù)非常高的參量監(jiān)控，并迅速做出智慧化反應(yīng)還有很長的路要走。