校园景观硬质化对雨洪的影响

校园景观硬质化对雨洪的影响

校园景观在构建和谐的校园环境中起着重要作用，促进学生和教师的全面发展。海绵城市，国际通用表述为“低影响开发雨水系统构建”，是新一代城市雨洪管理概念，在海绵城市理念指导下的城市规划，在随着雨水环境变化和应对因雨水而产生的自然灾害等方面具有良好的“弹性”。在校园景观设计中应用海绵城市理念，则可以通过在校园内选取不同的空间进行景观的设计改造，以实现雨水资源的利用、内涝的综合治理与自然环境的改善，既能解决校园雨洪问题，还能提升校园的景观价值1国内外发展概论1.1国外发展概论国外研究最早始于20世纪70年代，美国提出“最佳管理措施”（BMPs)1.2“海绵”校园的低影响开发的路径选择20世纪80年代，雨水控制技术在我国开始发展，初期以雨水利用为主，后期转为防洪和治污目前国内海绵校园的发展建设处于探索阶段。遵循低影响开发理念，各校通过不同手段来维持或恢复“海绵”功能。许昌学院在教学楼屋顶绿地系统设计过程中，种植大量的花草，通过屋顶绿地、屋顶花园等的设计规划，提高校园绿化率1.3大海绵城市要素通过国内外案例可以总结得出：海绵城市校园景观设计最根本的就是抓住渗、滞、蓄、净、用、排这六大海绵城市要素，基于海绵城市六要素和低影响开发理念对道路、建筑、绿地、水体、广场等进行改造，发挥实用、生态、美观等的多重功效。但是，根据发展概述可以发现，多数基于海绵城市理念的校园景观设计缺少系统的规划设计模式，无法实现系统循环，雨水的收集方法较为相似，缺乏创新。2校园雨水收集和净化技术本研究提出海绵城市校园景观设计方式，即从校园内雨水的收集（源头）→校园内部湿地（中途）→校园内的水体（末端）这一雨水过程入手，规划运用源头削减、中途转输、末端调蓄等低影响开发技术手段从渗、滞、蓄、净、用、排6个方面建立雨水收集和净化海绵城市校园景观设计方式，以达到缓解校园内洪涝灾害的目的。2.1校园雨水收集（源）雨水源头的收集主要是将附近不透水铺装表面的雨水集中收集，雨水收集形式分为校园绿地系统与校园内部道路。2.1.1花园的屋顶屋顶花园的着力点在于保证不破坏建筑本身结构的基础上，铺置不同结构的土层，以达到减缓雨水流速、净化雨水以及收集部分雨水的目的2.1.2基于海绵城市理念的排水系统地面绿地的着力点在于快速吸纳雨水的同时，又能蓄留雨水。以植草沟取代原路边排水沟、雨水管渠体系，巧妙地联系景观与排水体系。相比原先的集中排水方式，这种基于海绵城市理念的排水系统更加强调离散状分布结构，是对传统的一大创新。绿地系统中的屋顶花园、生态滞留区、生态树池、植草沟植被对于雨水中的污染物质具有自然的净化作用，体现了生态理念。2.1.3雨水渗透技术道路的着力点在于减少路面积水、减少径流总量及未被屋顶花园、地面绿地吸纳的雨水，大部分会回到硬化的道路上产生积水，可以通过透水铺装实现雨水渗透。对于改造成本较大的水泥硬路面来说，通过在路边石上开口，将道路雨水引入近处绿地，在避免使用昂贵的透水路面材料的前提下利用道路雨水，同时可以利用绿色植物的锁水功能，滞留部分雨水。2.2校园湿地（中间）2.2.1设计校园景观节点雨水花园的着力点是考虑工程技术的同时兼顾景观美学、环境心理学，并结合大学的功能，设计学校文化主题景观节点，或设计解说牌、文化墙等宣传学校文化，采用多种方式巧妙布局雨水花园。2.2.2广场广场的着力点在于采用透水铺装，设置生态树池、渗渠，提高雨水渗入率2.2.3岸最具亲水性雨水通过地表径流到达驳岸时，主要发生净化作用。驳岸类型中，阶梯型驳岸最具亲水性，能保证与景观水体与沿岸土质之间的生态交互，维持水体的自我净化，可有效滞留上游环节雨水中的颗粒。堤岸植物中的生物群落，也可对废水实现预处理，使其在进入校园内部末端水体之前，达到中水回用标准。2.3校园水体（结束）2.3.1双系统排水功能校园内部水体包括水系、人工湖、雨水塘、雨水湿地等，是雨水最终的收集场所。雨水一部分被水体收集，另一部分通过水体补给地下水，能有效地削减径流峰值。此外，需要在水体护坡种植耐湿植物，一方面消除较深水体（超过60cm）带来的安全隐患，另一方面促使水体系统形成微循环，以防止水体腐坏。2.3.2校园内部水体（末端）水体主要依靠其天然的自我净化体统，集中收集并净化来自上一环节（雨水花园、生态滞留池）的雨水，保证校园内部湿地（中途）与校园内部水体（末端）之间的生态交流，最终维持水体健康的自净能力。3校园硬质景观问题研究区为浙江农林大学东湖校区，该校区位于浙江省杭州市临安区。浙江农林大学东湖校区总占地面积为130hm校区内校园景观种类包括建筑、广场、道路、绿化和水体，其中屋顶以其良好的视野开阔性成为建筑中的一种特殊景观。在东湖校区的校园景观中，硬质景观占总景观面积的58.2%。与普通地面相比，硬质景观的不透水面积更多，对雨水径流的削弱能力更弱，更易在降雨时造成雨水滞留因此，研究区内硬质景观偏多、下凹式微地形、绿地景观利用不当、排水系统落后等问题的集中，使得雨水的排放和收集受到阻碍，校园水系统无法建立，最终导致研究区内积水问题频发。根据学校历年统计数据可知，当每小时平均降水量超过8mm，即达到中雨水平时，东湖校区内积水深度≥15cm的积水路段为10～20处，此外积水路段的数量还会随着平均降水量的增加而增加，主要集中在银杏大道人行道、教学区、地面高差较大的绿化区周围和缺少绿化的地势低洼处，给校内师生的日常教学、生活造成极大的不便。4根据海绵城市校园景观设计模式，提出了一些建议图2为针对浙江农林大学雨水管理问题突出区域进行的源头、中途、末端改造选区区域分区图，其具体改造方案与措施将在选区的基础上进行。4.1生态树池(雨洪管）(1）屋顶花园。(1)选取区域现状：屋顶花园与道路的设计应用选择在浙江农林大学教学楼、银杏大道以及教二到办事大厅这2段道路上。目前屋顶采用普通瓷砖铺装，下雨时通过雨水管直接向地面排水，增加了地面排水压力。(2)设计方法：屋顶花园可吸收70%～80%的太阳辐射，使建筑降温3℃以上，节省能耗30%～40%，可以有效调节该区域小气候，延长建筑使用寿命，增加校园的绿化面积为解决绿化高于道路的问题，可将其改为植草沟。植草沟可以通过植物配置，起到游览观赏作用，同时可储蓄雨水，减缓短时降雨径流量，促进雨洪管理。生态树池可作为另一种绿化形式设置在银杏大道两旁。树池内设有种植土，种植土的下部依次设有过滤土层和砾石，砾石的下部设有渗水管4.2雨水花园—校园内部湿地（中途）(1）雨水花园。(1)选取区域现状：校区的体育馆周围较偏僻，地面土质紧实，且被不易透水的腐殖质覆盖，雨水难以下渗。雨季时期，滞留地表的雨水会顺着地势汇聚低洼处，无法净化的雨水和污水形成自然污水塘，既影响了环境整洁，也对校外来游玩的游客造成安全隐患，不利于建设生态文明校园。(2)设计方法：通过利用体育馆周围空地中的低洼处或人工挖掘的浅凹，搭配各种湿地植物、挺水植物、宿根草本植物与景观设施，形成有一定蓄水、排水功能的绿化区，随着临安雨季、旱季的交替，最终形成枯水期、丰水期的不同景观效果。在雨水净化方面，雨水花园主要通过吸收来自雨水的各类杂质颗粒来提升水质。在雨水管控方面，雨水花园使得区域径流峰值相对改造前减少30%～50%。蒸发量比改造前下降20%，渗透率是改造前的1.4倍，对地表的径流量限制达到90%(2）广场。(1)选取区域现状：浙江农林大学五舟广场硬质铺装比例大，导致雨水长时间滞留在地面，既缩短广场地面铺装使用寿命，造成行人活动困难，也不利于水生态校园建设。(2)设计方式：广场可使用透水铺装，减少地面积水的现象。绿化部分采用下沉式绿地，在满足基本的休憩、娱乐功能外，使其具有观赏性。存在高差的区域采用透水草坪使雨水下渗，避免直接冲刷广场内人行道。人行道两边设置植草沟，使植物能对雨水中的污染物进行运输、净化和阻滞，以起到过滤的作用。其余活动空间设置绿地、生物滞留设施、生态树池等其他景观小品。在城市规划中，广场区域能够提高雨水资源使用效率，缓解城市内涝并有效补充地下水，维护城市的生态的平衡。提高广场绿化率达到32%，预计径流体积控制目标，年径流总量控制率在92%及以上，对应设计降雨量为32.4mm；总量削减率不低于45%；雨水资源化利用率达到12%(3）驳岸。(1)选取区域现状：浙江农林大学东湖周边的驳岸多采用砖石制成的硬质堤岸护坡，水体与土壤联系被直接分开，水土交换差，雨水无法下渗；此外，一成不变的大尺度驳岸占据空间，缺少移步异景的视觉感受与趣味感。(2)设计方式：可在此区域设置生态驳岸，用排水垫层铺装阶梯驳岸并设置防滑框，覆盖一定厚度土层，利用自然缓坡连接湖底。驳岸上可以种植常见的植被，如百喜草、黑麦草等。通过挺水植物叶片的阻碍作用和根部的固定作用，可以在很大程度上增加河岸对大量雨水冲刷的抵御作用，同时对雨水进行初步的处理，使其在流入校园内部水体（末端）之前，达到中水回用标准。4.3净化功能不强(1）选取区域现状：东湖作为校区内最大的人工湖泊，有景观欣赏价值和生态保护价值。湖中偶有绿藻，水质存在一定问题，此外其对于雨水的净化能力有待提升。（2）设计方式：针对末端水体的净化能力，主要依靠植物的净化功能。首先护坡四周设置低矮灌木，形成防护绿篱的同时，再次过滤来自校园内部湿地（中途）的雨水；其次在东湖湖面上种植多样化的、根系较发达、污水承受能力较强的水生植物。另外，可选乡土植物搭配景观，除此之外可用香花植物来吸引蜜蜂、蝴蝶等昆虫，并实现良好的景观效果。最终在东湖构建岸边水生植物群落，形成完整的具有自净能力的微循环系统。5校园海绵城市的未来展望以浙江农林大学东湖校区为例，在相关文献资料和国内外海绵城市发展研究的基础上，提出了海绵城市校园景观设计模式，以5个海绵体元素为主，着重于“疏”和“净”两点，即雨水的收集与净化，通过从校园内雨水的收集（源头）→校园内部湿地（中途）→校园内的水体（末端）的方法，在这3个过程中选取部分空间进行景观设计，通过各个元素之间的相互衔接与相互作用，完成基于海绵城市理念的校园景观建设。未来，通过继续探索与研究，以期得到可将该设计方式完整复制到各个高校空间当中的普适性模式，最终实现缓和校园内涝、净化水质、保全生物多样性、丰富校园景观功能的目标，并为全国生态文明校园建设提供参考与借鉴。(2）道路与地面绿地。(1)选取区域现状：银杏大道地势低、路面硬化程度较高，另地下排水管网的敷设年代已久，路面与人行道区域易在雨季或暴雨情况下严重积水。路面局部积水高达20～30cm，师生出行十分不便。此外，银杏大道西侧的绿化地面坡度较高，使得雨水下渗能力弱，易冲刷并排放至人行道表面，随后又