姜濤 李姝 陳其兵
(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院,四川 成都 611130)
高校是培養(yǎng)人才的重要場所,也是誕生各種新思想和新技術(shù)的搖籃。美國高校向來十分關(guān)注生態(tài)環(huán)境,也是各種環(huán)境思想的重要推動者和實踐者,其中就包括對美國雨洪管理領(lǐng)域影響深遠的法案《清潔水法案》的推動[1]。早在1972年,聯(lián)合國起草的《斯德哥爾摩宣言》就提出了高等教育永續(xù)性的觀點;到了1990年,22所法國高校在塔樂禮召開會議,并通過了《塔樂禮宣言》,明確了高??沙掷m(xù)發(fā)展的重要方向;截至2012年,美國已經(jīng)有168所高校加入了可持續(xù)校園建設(shè)的行列中[2]。盡管關(guān)于可持續(xù)校園的具體概念和評價指標還有爭議,但水資源的綜合管理(含雨洪管理)已經(jīng)成為校園生態(tài)環(huán)境建設(shè)部分的重要考量之一。如2010年的俄勒岡大學(xué)的校園可持續(xù)評價指標就將能源、水和交通列為一級評價指標;又如美國高校廣泛采用的可持續(xù)校園評價體系STARS和校園建筑評價體系LEED等都將水資源的利用(含雨洪管理)作為重要的評價指標[3]之一。
在全球氣候變化的大背景下,美國為了應(yīng)對高校資源和設(shè)施的持續(xù)需求壓力,于2007年啟動了“美國高校校長氣候承諾”(The American College and University Presidents’Climate Commitment)項目,該項目要求簽約的美國高校承諾逐步實現(xiàn)校園內(nèi)的溫室氣體減排計劃,截至2012年,已經(jīng)有674所美國高校加入[2]。雨洪管理與氣候變化的關(guān)系十分密切,一方面氣候變化的重要影響之一就是產(chǎn)生洪澇災(zāi)害,這也推動了“氣候承諾”的形成;另一方面雨洪管理的許多方法和策略都有助于減少溫室氣體的排放,這使得高校在應(yīng)對氣候變化的相關(guān)文件中會將雨洪管理作為重要的考量因素。
校園總體規(guī)劃文件是指導(dǎo)校園未來建設(shè)和發(fā)展的重要綱領(lǐng)性文件。越來越多的美國大學(xué)校園將雨洪管理作為優(yōu)化校園環(huán)境的重要因素之一,并將其納入校園總體規(guī)劃文件中。對其總體規(guī)劃文件中雨洪管理的目標和內(nèi)容進行研究,對我國的海綿校園建設(shè)具有一定的指導(dǎo)借鑒意義①文中總體規(guī)劃文件均來自于美國高校官網(wǎng)上公布的文件。。
由于美國高校的性質(zhì)、自然和文化背景、體制等不同,導(dǎo)致雨洪管理在總體規(guī)劃文件中的地位和內(nèi)容有很大的差異,根據(jù)重視程度從高到低可大致分為三個層次(表1)。
表1 總體規(guī)劃文件雨洪管理的不同層次特點及案例表
2.2.1 通過修復(fù)現(xiàn)狀水系統(tǒng)減少開發(fā)對校園流域的影響
以普林斯頓大學(xué)為例,校園里自然資源豐富,擁有河流廊道、森林緩沖區(qū)、湖泊等自然資源。隨著校園建筑、停車場等建設(shè),增加的雨水徑流直接排入相關(guān)水系中,造成了污染、侵蝕和洪水。針對這種情況,校園制定了兩個層次的策略,即宏觀校園尺度上,在對校園雨水系統(tǒng)進行模型分析的基礎(chǔ)上有針對性采取整體策略,維護校園流域生態(tài)系統(tǒng)的安全;微觀項目尺度上,要求滿足可持續(xù)校園所需要的最高標準,最大程度減少項目開發(fā)對校園流域的影響。
2.2.2 建設(shè)可持續(xù)場地,滿足聯(lián)邦、州和地方政府的雨洪管理目標要求
以哈佛大學(xué)為例,其提出要減少項目的排水影響,通過雨洪管理改善查爾斯河的水質(zhì)。波士頓水和下水道委員會制定了場地規(guī)劃規(guī)范,要求對所有新建項目不透水區(qū)域所產(chǎn)生的1英寸(25.4 mm)初期雨水徑流進行截留處理,可以通過將雨水導(dǎo)入水景、透水鋪裝和其他入滲設(shè)施或是景觀區(qū)域(如生物滯留池、植被洼地等),從而實現(xiàn)年度TSS(總懸浮固體)去除率80%以上的目標。馬薩諸塞州雨水管理標準要求開發(fā)后的項目雨洪峰值流率不大于開發(fā)前的雨洪峰值流率,對于具有潛在的高污染物負荷區(qū)域需要采取特定的最佳管理實踐措施(BMPs)。根據(jù)美國環(huán)保署(EPA)制定的國家污染物排放許可制度(NPDES),哈佛大學(xué)所在的查爾斯河要滿足最大日負荷總量(TMDL)的要求,對其含磷量要實現(xiàn)減少65%以上的長遠目標。
2.2.3 場地設(shè)計采用先進的技術(shù)實現(xiàn)雨水利用,構(gòu)建與周圍環(huán)境的生態(tài)聯(lián)系
以特拉華大學(xué)為例,校園充分把握管道系統(tǒng)外收集、存儲和處理雨水徑流的機遇,采用多種策略(如綠色屋頂、生態(tài)洼地)實現(xiàn)對水資源的改善和保護的目標。通過建造地下蓄水池,實現(xiàn)雨水的再利用(如灌溉)。選用當(dāng)?shù)刂参锊牧细纳菩@生態(tài)功能,構(gòu)建生態(tài)廊道連接校園林地,將雨水基礎(chǔ)設(shè)施和自然區(qū)域整合,創(chuàng)造動植物棲息地環(huán)境。校園街道景觀要求整合雨水管理設(shè)施,既能通過土壤和植物的根系減緩和過濾雨水徑流,又能提升步行體驗。
2.3.1 現(xiàn)狀環(huán)境分析
現(xiàn)狀環(huán)境分析是校園雨洪管理決策的前提和編制雨洪規(guī)劃的基礎(chǔ),主要包括對場地地形、水系、土壤、坡度等自然要素的分析;對雨水、廢水、生活雜用水等校園給排水系統(tǒng)和水量平衡等的分析;對流域和周邊校園水環(huán)境的分析;對校園不透水面積的分析,對校園雨水相關(guān)的法律、政策和規(guī)范的分析等。如內(nèi)華達州立學(xué)院,該校所在的拉斯維加斯市年均降雨量只有114 mm,且42%的降雨出現(xiàn)在1~3月份,但其對校園雨水基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀進行調(diào)研時,仍分析了25年和100年一遇降雨情況下雨水基礎(chǔ)設(shè)施的容量問題。
2.3.2 具體的策略和建議
以加州州立大學(xué)蒙特雷灣分校為例,其制定了校園尺度和建筑單體尺度下的雨水管理策略。鑒于其校園高滲透性的土壤環(huán)境,設(shè)計了基于校園和建筑的系統(tǒng)來滯留、滲透或再利用雨水。雨水管理基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也滿足了校園作為學(xué)習(xí)的實驗室的目標。校園尺度的策略包括評估校園地形、土壤、植被環(huán)境,整合低影響開發(fā)技術(shù)(LID);最小化和源頭管理雨水;減少不透水面積,增加入滲;分割不透水面,引導(dǎo)雨水徑流到LID設(shè)施中等。建議的工程措施包括綜合性滲透景觀、綠色街道、社區(qū)洼地、道路洼地、自然河渠等。建筑尺度的策略包括減少直接連接到雨水管道的不透水面,引導(dǎo)其到景觀區(qū)域;將雨水傳輸和處理整合到景觀設(shè)計中;設(shè)計自帶滯留區(qū)域來減少雨水徑流量。建議的工程設(shè)施包括生物滯留池、植被洼地、滲透溝、綠色屋頂、透水鋪裝等。
2.3.3 項目建設(shè)和評價
如普林斯頓大學(xué),其化學(xué)樓項目建設(shè)充分考慮雨洪的問題,為加強化學(xué)樓周邊流域的健康,其通過一系列低影響開發(fā)技術(shù)(雨水收集系統(tǒng)、生物過濾區(qū)域),有效緩解了管道排水對溪流所造成的侵蝕和退化,屋頂收集的雨水一部分儲存在地下蓄水池,用于沖廁等,一部分被引導(dǎo)到景觀生物過濾區(qū)域從而實現(xiàn)雨水的自然處理和滲透,達到了雨水徑流量和徑流率降低25%的量化目標,取得了很好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。又如加州大學(xué)圣地亞哥分校,其在對校園土地利用類型和活動分析的基礎(chǔ)上,針對具體項目和污染物情況制定了不同的水質(zhì)管理目標,并依據(jù)加州雨水質(zhì)量協(xié) 會(California Stormwater Quality Association)制定的相關(guān)標準進行目標執(zhí)行情況評價。
2.3.4 校內(nèi)合作與外聯(lián)
以耶魯大學(xué)為例,其充分利用相關(guān)專業(yè)師生的科研實踐成果,為制定雨洪規(guī)劃奠定了良好的基礎(chǔ)。 如2013年,13名耶魯林業(yè)和環(huán)境系的研究生在項目課堂上,提出了利用城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施來進行雨水管理的寶貴建議,這些建議涉及項目理念、維護、監(jiān)測、大學(xué)設(shè)計標準和耶魯綠色基礎(chǔ)設(shè)施實施的合作伙伴關(guān)系等,這些成果都包含在該校后來制定的規(guī)劃文件中。
校園雨洪管理的決策離不開前期基礎(chǔ)資料的搜集和整理,而美國高校在決策前就展開了多種方式的前期研究準備工作,包括過去的研究報告、技術(shù)標準、設(shè)計導(dǎo)則和使用手冊以及相關(guān)專業(yè)師生的研究課題和調(diào)查實踐總結(jié)成果,學(xué)校所在地區(qū)的政府和非政府機構(gòu)的合作與支持等,這些都為后期的雨洪管理編制奠定了堅實的基礎(chǔ)。
美國校園總體規(guī)劃文件一般是彈性的,其不著重于對場地詳細的規(guī)劃設(shè)計,而是以一種動態(tài)的類似于設(shè)計導(dǎo)則的形式對未來的校園發(fā)展提供框架性的指導(dǎo)[4]。如《印第安納大學(xué)伯明頓分校總體規(guī)劃》中承諾新建建筑都要實現(xiàn)LEED中銀級及以上的要求,看似很簡單的一句話,實際上是對建筑環(huán)境設(shè)計的各項指標都提出了一定的質(zhì)量標準。
總體來看大部分高校的總體規(guī)劃文件多采取最佳管理實踐(BMPs)、低影響開發(fā)(LID)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施(GI)等雨洪管理策略,這主要基于美國水質(zhì)的法規(guī)要求,并與雨洪管理發(fā)展趨勢相一致(從BMPs到LID再到GI的趨勢)。1999年,環(huán)保署將服務(wù)人口在10萬人以下的規(guī)范的市政分流制雨水排放系統(tǒng)(MS4s)、影響范圍在1~5英畝(約4 046~20 234 m2)的建筑活動以及其他顯著影響水質(zhì)的工業(yè)、商業(yè)和公共機構(gòu)設(shè)施納入NPDES排污許可證管理體系[5]。很多高校針對該法規(guī),制定了雨洪管理專項規(guī)劃,如《羅德島社區(qū)學(xué)院Ⅱ期雨洪管理規(guī)劃》。同時,受到地方法規(guī)體系、校園性質(zhì)、校園環(huán)境等因素的影響,具體到每個學(xué)校,其雨洪管理內(nèi)容各有側(cè)重。如《南佛羅里達大學(xué)總體規(guī)劃》側(cè)重于綠道規(guī)劃、自然和資源規(guī)劃以及與政府等相關(guān)機構(gòu)的協(xié)調(diào)合作等;特拉華大學(xué)注重校園人工濕地、生態(tài)廊道建設(shè)和溪流的修復(fù);《明尼蘇達大學(xué)羅徹斯特分??傮w規(guī)劃》則較為關(guān)注土壤管理、可持續(xù)植被設(shè)計、侵蝕和沉積過程的控制、廢水管理、建筑和景觀節(jié)水等雨洪管理相關(guān)內(nèi)容。
美國高校數(shù)量多,分布廣,其總體規(guī)劃文件中的雨洪管理內(nèi)容豐富,各具特色。對其進行深入研究,有助于理解雨洪管理在高校校園建設(shè)中的地位和發(fā)展趨勢,對我國高校總體規(guī)劃文件中雨洪管理編制內(nèi)容也有一定的參考借鑒價值。值得一提的是,美國高??傮w規(guī)劃文件具有動態(tài)更新的特點,其規(guī)劃編制所依據(jù)的參考資料也同樣具有重要價值。因此,一方面可加強對美國高??傮w規(guī)劃文件的相關(guān)支撐文件的研究,如校園技術(shù)報告、調(diào)查、設(shè)計標準、舊的總體規(guī)劃文件等;另一方面可對高校所在的城市、地區(qū)乃至州政府的雨洪管理情況進行研究,這些將有助于理解高校總體規(guī)劃文件編制的背景,分析高校總體規(guī)劃文件雨洪管理編制的影響因素,從而總結(jié)出立足地方特色的高??傮w規(guī)劃文件雨洪管理編制的方法和途徑。
致謝 :感謝路易斯安那州立大學(xué)風(fēng)景園林系Bruce Sharky教授和Mark Boyer教授在論文寫作過程中提供的熱情幫助。
參考文獻:
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