瞿才燕 王燕舞 農(nóng)麗婷

（桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 廣西桂林 541006）

1 引言

我國在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的大背景下，同時(shí)也面臨著新的城市水資源方面的挑戰(zhàn)，雨水徑流污染、河流水系生態(tài)惡化、水資源短缺等環(huán)境問題日益突出。城市洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，城市的雨澇排放壓力巨大，“城市看海”已成為一種戲謔。為提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能，并減少城市洪澇災(zāi)害的發(fā)生，我國開始了海綿城市的試點(diǎn)[1]建設(shè)工作，海綿城市的理念在實(shí)踐中不斷細(xì)化、深入和拓展?！昂＞d城市”概念首次是在“2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇”中提出的，即城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用[2-3]。國外城市的雨洪管理實(shí)踐起步較早，已經(jīng)積累了豐富的可行性經(jīng)驗(yàn)。最早是德國采用政府管制制度的雨水管理制度，美國則是采用源頭和分散式維持場地開發(fā)前后水文特征不變的低影響開發(fā)和最佳管理措施，再到英國的可持續(xù)城市排水系統(tǒng)，澳大利亞的水敏感性城市設(shè)計(jì)，日本的雨水貯留滲透計(jì)劃[4-8]等，都是在積極的進(jìn)行海綿城市的建設(shè)。

校園在城市公共場所用地中占據(jù)著較大的比重，尤其是高校校園，普遍具有占地大、分區(qū)顯著的特點(diǎn)，具有很大的雨水資源利用空間，同時(shí)可考慮結(jié)合校園污水、中水形成完善的校園可持續(xù)水資源利用體系。因此，“校園海綿化”也必然是海綿城市建設(shè)中值得探究的組成部分，我們?cè)诤＞d城市建設(shè)理念的指導(dǎo)下開展海綿校園研究。本文主要以桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)校園為研究對(duì)象，分析校園規(guī)劃的功能分區(qū)與排水現(xiàn)狀基本情況，探討各功能區(qū)內(nèi)雨水資源合理排放與綜合利用的可能性，旨在為桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)“海綿校園”規(guī)劃提供可行性方案。

2 桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)規(guī)劃概況

桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)位于桂林市雁山區(qū)大學(xué)城，東臨桂陽公路。校區(qū)總占地面積約86.32公頃，總建筑面積11.68公頃。雁山校區(qū)用地基本情況如表2-1所示。

表1 雁山校區(qū)用地基本情況表

2.1 自然氣候條件

桂林地處湘桂走廊南端，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，境內(nèi)氣候溫和，雨量充沛，四季分明且雨熱基本同季，年平均降雨量約1949.5毫米，平均蒸發(fā)量1490～1905毫米。年平均相對(duì)濕度為73～79%，平均氣壓為994.9百帕。

2.2 桂林市降雨分布

結(jié)合《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2011（2014版））[11]要求，設(shè)定當(dāng)?shù)亟涤曛噩F(xiàn)期（P）不大于2年（P≤2a），根據(jù)桂林市十年（2004-2013）降雨量和平均月溫度資料，可計(jì)算桂林市十年內(nèi)各月平均降雨量如表2-2所示，月平均降水量和月平均溫度如圖2.1所示。

表2 桂林地區(qū)各月平均降雨量表（2004-2013）

圖1 桂林市十年的月平均降水量和月平均溫度

由圖1可以看出，桂林的全年降雨分布不均勻，降雨量主要集中在3～8月，其余月份降雨量相對(duì)較少。降雨不均會(huì)給雨水的調(diào)蓄和利用增大難度。

2.3 校區(qū)排水現(xiàn)狀

2.3.1 雨污管道系統(tǒng)及污水處理站

校內(nèi)建有分流制雨、污排水管道系統(tǒng)，并設(shè)有一座污水處理站。污水處理站用于處理校內(nèi)生活污水，出水部分回用于景觀用水，部分用于綠化。

2.3.2 蓄水景觀湖

學(xué)校的臨東門側(cè)有3個(gè)景觀湖，水面面積共8285平方米，可用作為雨水調(diào)蓄容積。

3 進(jìn)行“海綿校園”研究與規(guī)劃的意義

目前，校園內(nèi)排水系統(tǒng)布置采用雨污分流制?？紤]經(jīng)濟(jì)性，雨水管道設(shè)計(jì)的納水量與輸水量僅能在一定概率下滿足排放要求。當(dāng)發(fā)生概率在范圍之外時(shí)雨水徑流可能超出管道的容納量，導(dǎo)致排水不暢，形成積流。同時(shí)，雁山校園內(nèi)道路及廣場等表面以硬質(zhì)化地面鋪裝為主，校園內(nèi)車道、廣場及其他的面積占校區(qū)總用地面積的34.2%，導(dǎo)致地面涵水、透水能力變差。在雨季，校園內(nèi)多處會(huì)因排水不暢，產(chǎn)生大量雨洪積流，甚至每年可觀察到檢查井涌水，沖開井蓋等現(xiàn)象。并且校內(nèi)絕大多數(shù)雨水資源并未得到利用就直接經(jīng)由管道被排走了，這在全球水資源匱乏的大前提下，純粹是一種資源的浪費(fèi)?！昂＞d校園”的建設(shè)，可使校園雨水由“快排”向“慢排”進(jìn)行轉(zhuǎn)變，減輕雨水匯流快、流量大時(shí)對(duì)雨水管道所帶來的負(fù)荷或超負(fù)荷。

4 雁山校區(qū)海綿校園改造方案

4.1 雁山校區(qū)海綿校園改造措施

在“海綿城市”建設(shè)理念的指導(dǎo)下，結(jié)合實(shí)地調(diào)查與綜合分析，本著經(jīng)濟(jì)和降低改造工程量的原則，桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)“海綿校園”的改造方案主要從下滲減排、蓄集利用和水資源可持續(xù)發(fā)展三個(gè)方面展開。

4.1.1 下滲減排措施

（1）下沉式綠地

一般下沉式綠地低于周圍硬化地面約5～25cm；在綠地中或綠地和硬化路面的交界處設(shè)置雨水口，以有效的截留和凈化小流量雨水徑流[9]。下沉式綠地的規(guī)劃包括綠地改建和改造兩部分。

綠地改建是將一些較為平坦的綠地景觀設(shè)計(jì)為下凹式綠地，沿著綠地四周布置雨水進(jìn)水口，收集該區(qū)域間的雨水徑流，并使其經(jīng)過滯留和滲透，削減污染然后排入核心區(qū)設(shè)置的下凹式生物滯留池[10]。據(jù)此，對(duì)宿舍區(qū)內(nèi)部分低地勢綠地、教學(xué)樓6棟南面草坪、校醫(yī)院周圍的綠地等地進(jìn)行綠地改建，并將學(xué)校處于低地勢建筑物周邊綠地改造為較大的生物滯留池。

綠地改造針對(duì)坡式綠地進(jìn)行的?？紤]經(jīng)濟(jì)性和工程量，充分利用原自然坡度的綠地，將校區(qū)內(nèi)中間高四周低的山丘式或單坡式的綠地改造成波浪式、層疊式、或階梯式的植被緩沖帶，在增加綠地景觀層次性的同時(shí)增大對(duì)雨水的滯留能力，滲透匯入路邊植草溝或是下沉式綠地，從而減少排入雨水管道的匯流量。

（2）植草溝

設(shè)置在路邊的植草溝可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雨水口和排水管網(wǎng)，在一定程度上疏導(dǎo)雨水，并能有效的控制及處理徑流的污染物。校區(qū)內(nèi)針對(duì)道路沿線的綠化帶進(jìn)行改造，將綠化設(shè)施（包括綠地）與道路交界處改造成植草溝。晴天時(shí)，植草溝顯示出帶層次的景觀特征；雨季時(shí)，利用植被和土壤的截留作用凈化雨水，增大下滲量，減緩道路匯流壓力，起到“集、滲、凈、排”的綜合功效。

（3）屋頂綠化

屋頂綠化雨水收集利用系統(tǒng)是一種生態(tài)技術(shù)，有削減徑流量、減輕污染和城市熱島效應(yīng)、調(diào)節(jié)建筑溫度和美化城市環(huán)境的作用，此外也可作為雨水集蓄利用和滲透的預(yù)處理措施[6]。綠色屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)有一定的限制因素和要求，根據(jù)校園建筑屋頂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載和生態(tài)環(huán)境條件，結(jié)合實(shí)地考察情況本規(guī)劃擬用草坪式和組合式兩類屋頂綠化改造方案。

擬對(duì)辦公樓現(xiàn)鋪設(shè)人造草坪的屋面進(jìn)行草坪式改造，在屋頂加設(shè)綠化結(jié)構(gòu)層，栽植針葉佛甲草、臥莖佛甲草等綠化植物，若屋頂具有一定向地面傾斜的角度，可采用藤蔓植物使之自然生長后覆蓋整個(gè)屋頂，安全、實(shí)用又提高了建筑的美觀性。

組合式改造是在建筑物結(jié)構(gòu)能夠承受的范圍內(nèi)進(jìn)行屋頂組合式可移動(dòng)人工濕地改造，規(guī)劃在宿舍區(qū)、圖書館等大面積平頂采用400mm的生土混合草木灰、樹葉糠、珍珠巖等基質(zhì)栽種低矮且抗風(fēng)性強(qiáng)的小灌木或者喬木，搭配冬枯夏榮的一年生草本植物。此做法兼具綠化屋頂功用的同時(shí)可避免植物根系對(duì)屋面的直接或間接損害。

4.1.2 集蓄利用措施

根據(jù)實(shí)地調(diào)查的結(jié)果，除學(xué)校目前在東大門兩側(cè)和逸夫樓前的景觀湖外，雁北路往學(xué)府雁苑小區(qū)的方向有一自然河道，校園內(nèi)其他區(qū)域未設(shè)置有蓄水池、雨水罐、雨水濕地等集蓄措施。就目前雨洪調(diào)蓄狀況而言，設(shè)置的三個(gè)景觀湖的調(diào)蓄作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。

根據(jù)海綿城市低影響開發(fā)的設(shè)計(jì)原理，規(guī)劃中擬保留原有的景觀湖，保持原有地形特征和自然排水線路，將學(xué)校東南面至西北面的雨水徑流順勢排入自然河道；在三棟廣場、四棟停車場和一、二號(hào)籃球場、足球場設(shè)立地下集水池，集蓄雨水。集水池設(shè)置沉淀、過濾等預(yù)處理措施，集納的雨水經(jīng)處理后，可直接用于草地灌溉或是景觀水體供水。

4.1.3 校園可持續(xù)水資源利用體系建設(shè)

結(jié)合桂林當(dāng)?shù)貙?shí)情，較長時(shí)期內(nèi)，雨水調(diào)蓄中收集的雨水直接作為飲用水供水水源并不現(xiàn)實(shí)。但“海綿校園”建成后，雨水在植被中的滯留增加，土壤中水分的飽和程度增大，有利于環(huán)境生態(tài)的良性發(fā)展。并且，收集的雨水經(jīng)過適當(dāng)?shù)膬艋幚恚碚撋贤耆梢赃_(dá)到綠化用水、景觀用水、中水回用的水質(zhì)要求，可大大節(jié)約校內(nèi)給水資源的取用量。此外，從心理接受度角度考慮，采用雨水作為景觀用水優(yōu)于采用回收處理后的污水。

4.2 雁山校區(qū)“海綿校園”初步規(guī)劃簡圖

現(xiàn)階段結(jié)合校園總體規(guī)劃完成的“海綿校園”初步規(guī)劃示意下圖所示。

圖4 桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)海綿校園規(guī)劃簡圖

結(jié)語

城市“海綿化”的進(jìn)程在迅速發(fā)展，“海綿校園”的建設(shè)也是走在專業(yè)前沿的思想理念。本文以桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)為研究目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際在LID模式的指導(dǎo)下進(jìn)行生態(tài)海綿校園的規(guī)劃與研究。規(guī)劃中，綜合運(yùn)用了多種措施，從雨水徑流的產(chǎn)生、積流、匯流、輸送過程及最終的利用等角度，宏觀控制校園雨水的滲、滯、蓄、凈、用、排，減輕雨水內(nèi)澇危害，并實(shí)現(xiàn)雨水資源的充分利用。

在海綿校園的建設(shè)中，面臨著改造工程量大、效益體現(xiàn)周期較長、園林規(guī)劃與養(yǎng)護(hù)內(nèi)容可能增多等問題，但是，海綿校園在投產(chǎn)使用時(shí)，可減少從市政管網(wǎng)的取水量，進(jìn)而節(jié)約寶貴的淡水資源。雨水資源的集蓄利用在改善生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，還可降低市政排水管網(wǎng)的負(fù)荷，是真正的低影響開發(fā)措施，這對(duì)于建設(shè)資源節(jié)約型和可持續(xù)發(fā)展型社會(huì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?！昂＞d校園”在校園規(guī)劃建設(shè)初期同步考慮、同步建設(shè)、同步建成使用的方案是最為經(jīng)濟(jì)有效的，但對(duì)于已建成的校園，從長遠(yuǎn)來說也是必要的。

[1]譚術(shù)魁張南.中國海綿城市建設(shè)現(xiàn)狀評(píng)估—以中國16個(gè)海綿城市為例[J].城市問題，2016(6)：96-100.

[2]西方海綿城市建設(shè)的理論實(shí)踐及啟示[J].人民論壇·學(xué)術(shù)前沿，2016,21(5)：47-63.

[3]仇保興.海綿城市(LID)的內(nèi)涵、途徑與展望[J].給水排水.2015,41(3):1-7.

[4]廖朝軒,高愛國,黃恩浩.國外雨水管理對(duì)我國海綿城市建設(shè)的啟示[J].水資源保護(hù)，2016，32(1):42-50.

[5]LIAW Chaohsien,TSAIYL,CHENG M S.Hydrologic analysis of distributed small-scale stormwater control systems[J].Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering,2005,23(1):1-12.

[6]National Research Council.Urban stormwater management in the United States[M].New York:The National Academic Press,2009.

[7]Water Environment Federation.Design of urban stormwater controls[M].New York:McGraw Hill,2012.

[8]Amy Standen.Buildingng Sponge City:Redesigning LA Forlong-Term Drought[N].Morning Edition(NPR)，2015：01-22.

[9]Low impact development Hydrologic Analysis[S]，Prince George's County Maryland:Department of Environment Resources,1999.

[10]車伍，趙楊，李俊奇.海綿城市建設(shè)指南解讀之基本概念與綜合目標(biāo)[J].中國給水排水，2015,31(8):1-5.

[11]GB50014-2011，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2014版）[S].3.2.4條例.

[12]程江，徐啟新，楊凱等.下沉式綠地雨水蓄滲效應(yīng)及其影響因素[J].給水排水，2007，33（5）：45-49.

[13]胡愛兵,張書函,陳建剛.生物滯留池改善城市雨水徑流水質(zhì)的研究進(jìn)展 [J].環(huán)境污染與防治，2011,33(1):74-82.

[14]車伍,李俊奇,劉紅等.現(xiàn)代城市雨水利用技術(shù)體系[J].北京水務(wù)，2003,3:16-18.

[15]王俊華.城市雨水處理利用與研究[A].四川建筑，2013，33(5):225-226.