雨水管理技術(shù)下的校園景觀設(shè)計(jì)

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摘要：通過藝術(shù)化的景觀手法把雨水基礎(chǔ)設(shè)施與校園景觀相結(jié)合，不僅可以解決場地的雨水問題，還可以營造生態(tài)宜居的大學(xué)校園環(huán)境。文章以蘇州大學(xué)金螳螂建筑學(xué)院為例，將雨水管理技術(shù)運(yùn)用到大學(xué)校園景觀中，通過多次調(diào)研并運(yùn)用GIS軟件對(duì)場地地形與雨水徑流進(jìn)行全面評(píng)估，因地制宜地設(shè)置了多種雨水基礎(chǔ)設(shè)施；并且針對(duì)更新設(shè)計(jì)后的場地運(yùn)用年徑流量總量控制率的計(jì)算方法得到量化的數(shù)據(jù)支撐，然后與場地現(xiàn)狀的評(píng)估數(shù)據(jù)相對(duì)比，進(jìn)而論證更新設(shè)計(jì)后雨水管理技術(shù)的科學(xué)性與合理性。

關(guān)鍵詞：雨水管理技術(shù)；校園景觀設(shè)計(jì)；GIS徑流

近年來，許多國外學(xué)者針對(duì)城市雨水管理做出了諸多的理論研究和實(shí)踐，比較有影響力的有美國的低影響開發(fā)和最佳管理措施、澳大利亞的水敏感城市設(shè)計(jì)、英國的可持續(xù)排水設(shè)計(jì)、新西蘭的低影響城市設(shè)計(jì)與開發(fā)等，這都對(duì)城市雨水循環(huán)利用進(jìn)行了有益的探索[1]。在國內(nèi)，隨著住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門出臺(tái)關(guān)于海綿城市建設(shè)的相關(guān)指南，許多城市也聚焦在海綿城市的建設(shè)上，通過源頭削減、過程轉(zhuǎn)輸和終端調(diào)蓄等多種手段，最終實(shí)現(xiàn)城市良好的雨水循環(huán)[2]。大學(xué)校園景觀作為城市雨水管理建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)在場地開發(fā)中，模擬自然界雨水循環(huán)過程，把自然界的雨水當(dāng)作一種寶貴資源，通過景觀化的營造，讓雨水管理的每一個(gè)過程融入大學(xué)校園景觀中[3]。

1研究背景

文章選取的案例是蘇州大學(xué)金螳螂建筑學(xué)院，建成后的場地與大多數(shù)校園景觀一樣，缺乏師生公共活動(dòng)與交流的空間；植物景觀缺乏層次與季相變化；休息設(shè)施也因?yàn)殚L期沒有師生使用而落滿灰塵；每到梅雨季節(jié)，學(xué)院門口的道路總是有積水，妨礙師生進(jìn)出。為了有效改善目前存在的問題，打造豐富多彩的校園生活，文章將研究雨水管理的景觀設(shè)計(jì)策略，利用場地周圍寶貴的自然雨水資源，進(jìn)而恢復(fù)場地自身的水文循環(huán)。與此同時(shí)，文章將具體介紹雨水管理基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)及其運(yùn)用，把雨水管理的理念融入校園景觀中，最終提升校園景觀品質(zhì)，為師生提供豐富的休閑娛樂設(shè)施。

2基于雨水管理技術(shù)的蘇州大學(xué)金螳螂建筑學(xué)院景觀優(yōu)化策略

2.1優(yōu)化豎向設(shè)計(jì)

雨水管理的核心是模仿自然界雨水依靠重力流動(dòng)的過程，在設(shè)計(jì)之初，需要熟悉現(xiàn)狀自然地形地貌。針對(duì)低洼的部分，適當(dāng)拓寬挖深，作為雨水生物滯留池或者生態(tài)排水溝；屋頂平整的區(qū)域，可以營造微地形，形成像水波一樣的連續(xù)隆起的緩坡，這樣既可以增加坡面雨水滯留的時(shí)間，也避免了雨水快速向一個(gè)方向匯集，延長雨水滯留時(shí)間；在道路和廣場等硬質(zhì)廣場區(qū)域，優(yōu)化道路和廣場區(qū)域的橫縱坡度，把原來不透水的材料改為透水性優(yōu)良的材料[4]。

2.2增強(qiáng)植物搭配的多樣性

在植物設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮到構(gòu)建自然生態(tài)多樣性的植物景觀群落；在植物選擇方面，選擇當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土植物，不僅考慮到鄉(xiāng)土植物本身具有不錯(cuò)的觀賞價(jià)值，而且更加注重這些鄉(xiāng)土植物對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)程度和后期管理維護(hù)[5]。種植在生態(tài)滯留池等位置的植物，還需要考慮植物對(duì)場地雨水的滯留能力和對(duì)雨水的過濾凈化能力。在花灌木的選擇上，可以選擇蒲葦、桔梗、鳶尾、美人蕉、黃菖蒲、福祿考、繡線菊等耐水濕植物；在喬木的選擇上，由于闊葉喬木對(duì)雨水滯留效果十分突出，因此場地中的主干樹種將采用冠幅比較大的樹種，比如香樟、欒樹等[6]。為了豐富校園景觀的季相變化，增加一些色葉樹種，如烏桕、銀杏、紫葉李等喬木。

2.3豐富多樣的雨水基礎(chǔ)設(shè)施

雨水降落到地面歷經(jīng)以下三個(gè)環(huán)節(jié)，包括源頭環(huán)節(jié)、過程環(huán)節(jié)和終端環(huán)節(jié)；把這三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)一步劃分為五個(gè)步驟，包括減速、過濾、凈化、吸收、下滲[7]。最后把流經(jīng)場地的五個(gè)水文環(huán)節(jié)，通過藝術(shù)化的景觀設(shè)計(jì)手法把雨水基礎(chǔ)設(shè)施與校園景觀相結(jié)合，進(jìn)而形成極具創(chuàng)意的校園空間，包括生態(tài)滯留池、雨水滲透園、透水性鋪裝、路緣擴(kuò)展帶、屋頂花園、建筑墻面垂直綠化等雨水基礎(chǔ)設(shè)施。

3基于雨水管理的蘇州大學(xué)金螳螂建筑學(xué)院景觀設(shè)計(jì)

3.1場地區(qū)位與自然條件

基址位于蘇州大學(xué)獨(dú)墅湖校區(qū)二期中部，緊鄰學(xué)校田徑場，占地面積約10720m2，地勢比較平坦，如圖1所示。蘇州市屬于亞熱帶季風(fēng)海洋學(xué)氣候，四季分明，雨量充沛；年均降雨量為1100毫升，降雨集中在6～8月份。

3.2場地GIS徑流分析

為了準(zhǔn)確獲得場地的地形，運(yùn)用BIGMAP軟件，下載了地形數(shù)據(jù)和等高線等信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，得到高程數(shù)據(jù)信息，然后導(dǎo)入GIS軟件做地形和雨水徑流可視化分析，如圖2所示。地塊區(qū)域地形呈現(xiàn)東北高、西南低，在地表徑流分析圖上面顯示雨水由東北流向西南方向。在學(xué)院教學(xué)樓的東南側(cè)綠地有較大的匯水區(qū)，因此把集中的雨水收集池放在教學(xué)樓東南側(cè)綠地上。場地雨水集中匯集到教學(xué)樓東南側(cè)綠地中，經(jīng)過植物和土壤的凈化與沉降，最終流入教學(xué)樓西南角的蓄水箱中，凈化后的雨水可以作為教學(xué)樓廁所用水和日常澆灌用水。當(dāng)遇到特大暴雨，超出蓄水箱容量的雨水將通過溢流管道匯入西側(cè)河流，聯(lián)通整個(gè)城市水網(wǎng)。

3.3雨水基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)及其應(yīng)用

研究中涉及的類型有建筑屋頂、建筑立面、廣場、道路、停車場、綠地等。因此，針對(duì)不同的用地環(huán)境，需要利用不同的雨水基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)雨水進(jìn)行凈化處理，如圖3所示。場地運(yùn)用雨水管理技術(shù)總共有13處，包括路緣擴(kuò)展池、生態(tài)滯留池、下凹綠地、屋頂綠化、旱溪景觀、透水鋪裝、建筑垂直綠化等，如圖4所示。學(xué)院教學(xué)樓的東南側(cè)綠地作為集中的匯水面，與其他部分的匯水區(qū)連接形成一個(gè)完整的雨水循環(huán)體系，如圖5所示。（1）建筑屋頂和立面綠化：屋頂原本為硬質(zhì)屋頂，為了滿足建筑屋頂承載和減緩雨水滯留的作用，將屋頂改造為波浪起伏的草坪，方便滯留雨水，延長雨水下滲的時(shí)間，多余的屋頂雨水將通過建筑屋頂邊緣處的一圈火山巖進(jìn)行過濾后，最后排放到旱溪；場地建筑立面保留原有的爬山虎綠化，在建筑立面設(shè)置噴灌設(shè)施，夏季可以對(duì)墻面進(jìn)行降溫。（2）景觀旱溪：在學(xué)院建筑的東南側(cè)綠地是集中的匯水面，因此，在學(xué)院東南側(cè)綠地設(shè)置景觀旱溪。在梅雨季節(jié)時(shí)，周圍的雨水將通過旱溪周圍植物進(jìn)行初步過濾后，然后流入景觀旱溪之中，形成集中的水體景觀；與此同時(shí)，旱溪景觀也作為沉淀池和瀑氧池，對(duì)雨水進(jìn)行初步凈化。凈化后的雨水將流入末端的集水箱儲(chǔ)存，儲(chǔ)存的雨水便可以通過屋頂?shù)奶柲芩孟到y(tǒng)將凈化后的雨水抽取用來作為廁所用水。在旱季時(shí)，景觀旱溪由于沒有雨水匯集，便作為另外一種旱溪景觀，也可以當(dāng)作學(xué)院師生的活動(dòng)場地。隨著季節(jié)性的變化，景觀旱溪的水位與景觀空間也在發(fā)生變化，綜合考慮空間、水位、時(shí)間三者之間的關(guān)系，形成有縮有放的校園景觀，如圖6所示。（3）透水鋪裝：原有鋪裝容易在路面留下積水，因此替換為透水性鋪裝。透水性鋪裝的種類非常多，包括透水性混凝土、透水性瀝青、透水磚、礫石和植草格等。透水性鋪裝不僅可以快速排除道路、廣場和停車位的雨水，防止路面積水，而且雨水可以快速透過鋪裝，進(jìn)而補(bǔ)充地下水。有研究表示，透水鋪裝的成本比不透水鋪裝的成本普遍貴10%～20%，但是從整體看，由于設(shè)計(jì)了合理的豎向設(shè)計(jì)，場地的雨水徑流模擬自然狀態(tài)下的水文，因此減少了管道的鋪設(shè)和縮小了管徑，整體成本降低了12%～38%，有效降低營造成本[8]。（4）路緣擴(kuò)展帶：場地四周有著7m寬的瀝青路面，遇到夏季暴雨時(shí)，路面會(huì)迅速匯集雨水。傳統(tǒng)的做法是把攜帶路面污染物的雨水直接排入下水管道，這樣不僅浪費(fèi)大量的雨水資源，還會(huì)增加水體污染。因此，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要在原有路牙石上面打開切口，讓道路和停車場的雨水徑流可以循著路牙石切口流入雨水入口緩沖植物帶中[9]。這樣可以讓路面匯集的雨水滯留在緩沖植物帶中，讓雨水可以充分下滲與凈化，多余的雨水便可以流入生物滯留池里面，如圖7所示。（5）雨水花園：學(xué)院中庭原本以鋪裝為主，為了滯留中庭的雨水，中庭部分設(shè)置了雨水花園，如圖8所示。把原本地勢平整的場地，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，改造成一個(gè)下沉庭院。建筑中庭雨水先在中庭入口的平臺(tái)匯集；然后流入中庭依次跌落的三級(jí)草坪平臺(tái)，進(jìn)行初步的雨水過濾；經(jīng)過初級(jí)凈化的雨水便流入中庭的雨水花園中，讓雨水進(jìn)行充分下滲；當(dāng)雨量過大時(shí)，雨水花園過多的雨水將排入蓄水池中。為了營造舒適的微氣候，在中庭區(qū)域設(shè)置霧噴系統(tǒng)，利用屋頂太陽能提供電力，當(dāng)有師生經(jīng)過中庭時(shí)，噴霧系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測釋放水霧，給建筑中庭降溫，而且噴霧系統(tǒng)還可以根據(jù)夏季氣溫變化，調(diào)整噴霧大小。

4場地改造前后年徑流總量控制率

4.1計(jì)算原理

為了直觀地知道更新設(shè)計(jì)前后雨水徑流的變化，文章引入了年徑流總量控制率的計(jì)算方法。通過采用加權(quán)平均法，計(jì)算得出綜合徑流系數(shù)，然后利用綜合徑流系數(shù)反向推導(dǎo)出年徑流總量控制率。具體計(jì)算原理如下：將各個(gè)下墊面的面積和各個(gè)材質(zhì)的徑流系數(shù)帶入式（1）中，便可得到綜合徑流系數(shù)φz，然后根據(jù)公式2推導(dǎo)出年徑流總量控制率Q。

4.2改造前年徑流總量控制率

計(jì)算出原有場地的各下墊面的面積，各個(gè)材質(zhì)的徑流系數(shù)參照《蘇州昆山市海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則（試行）》，如表1所示。通過公式1可以得出場地原始綜合徑流系數(shù)φz=0.52；由公式2進(jìn)一步得出年徑流總量控制率Q=48%。因此，當(dāng)原有場地年徑流總量控制率為48%的時(shí)候，場地中52%的雨水將直接流入下水道中，造成了雨水資源的浪費(fèi)。

4.3改造后年徑流總量控制率

由公式1可以得出場地原始綜合徑流系數(shù)φz=0.25；由公式2得出年徑流總量控制率Q=75%。計(jì)算出來的結(jié)果展示了進(jìn)行雨水管理后的場地，理論上可以讓75%的雨水在場地進(jìn)行消納，另外25%的雨水將通過雨水基礎(chǔ)設(shè)施的多次凈化，最后流入雨水收集箱中。改造后的材料面積及徑流系數(shù)如表2所示。

5結(jié)束語

文章圍繞蘇州大學(xué)金螳螂建筑學(xué)院雨水收集利用現(xiàn)狀，利用雨水管理技術(shù)模擬了自然界雨水徑流的方式，營造了雨水花園、路緣擴(kuò)展池、生態(tài)滯留池、下凹綠地、屋頂綠化、旱溪景觀、透水鋪裝、建筑垂直綠化等十多種雨水基礎(chǔ)設(shè)施。其不僅有效滯留住雨水，還利用藝術(shù)化的手法把雨水基礎(chǔ)設(shè)施景觀化，從而直觀地向師生展示了雨水處理的過程，具有很好的科普教育意義。與此同時(shí)，通過科學(xué)的計(jì)算方法對(duì)設(shè)計(jì)前后場地的徑流量進(jìn)行驗(yàn)證分析，計(jì)算結(jié)果很清晰地展示了雨水管理技術(shù)的運(yùn)用可以有效減緩瞬時(shí)洪峰，讓雨水充分凈化下滲，實(shí)現(xiàn)良好的雨水循環(huán)，改善校園的生態(tài)環(huán)境。

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作者：劉志鏡 單位：蘇州大學(xué)