姜 濤， Ahmad Hassan, 楊羽嶠

(1. 貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州貴陽 550025; 2. 四川省建筑設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610017; 3. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，四川成都 611130)

1 綠色基礎(chǔ)設(shè)施概況

綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Green Infrastructure ,GI)是起源于美國的一種城市設(shè)計(jì)理念，其在保護(hù)自然系統(tǒng)和進(jìn)程、減少建成區(qū)的環(huán)境影響等方面發(fā)揮著重要作用。綠色基礎(chǔ)設(shè)施是由水道、濕地、林地、野生動植物棲息地和其他自然區(qū)域(如綠道、公園等自然保護(hù)地；農(nóng)場、牧場、森林和荒野等開放空間)構(gòu)成的相互聯(lián)系的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以有效改善社區(qū)和人類的健康和生活品質(zhì)、維持鄉(xiāng)土物種生存和自然生態(tài)進(jìn)程、保持空氣和水資源的安全[1]。美國環(huán)保署(EPA)對其定義還包括了模仿自然進(jìn)程的工程化系統(tǒng)[2]。雨洪管理是綠色基礎(chǔ)設(shè)施的一項(xiàng)重要功能，一些小型的分散化的雨水最佳管理實(shí)踐(BMP)如綠色屋頂、雨水花園、透水性鋪地等都屬于綠色基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)踐類型。這些實(shí)踐類型的組合應(yīng)用可以有效地截留、滲透和過濾場地的雨水，從而可以起到控制雨洪、減少徑流污染、回補(bǔ)地下水、改善下游水系環(huán)境等作用。在美國環(huán)保署不斷倡導(dǎo)將綠色基礎(chǔ)設(shè)施作為雨洪管理的生態(tài)可持續(xù)方法的背景下，美國很多城市如費(fèi)城、波特蘭、紐約等已經(jīng)將綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為城市雨洪管理的重要手段和途徑[3-5]。

2 美國高校綠色基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)研究和案例

美國很多高校都制定了校園可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃甚至專門的雨洪管理規(guī)劃，這些規(guī)劃能夠立足學(xué)校發(fā)展的實(shí)際情況，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性和可操作性，對于校園綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)有著較大的推動作用。美國環(huán)保署也鼓勵高校校園的雨洪管理創(chuàng)新，其在2012年起發(fā)起的年度高校競賽項(xiàng)目(campusrainworks challenge)旨在通過綠色基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)途徑來管理校園的雨水徑流并提供多方面的綜合效益。該競賽明確了高校在雨洪管理的設(shè)計(jì)、創(chuàng)新和研究以及新技術(shù)和新理念傳播方面的重要地位。研究方面，一些高校設(shè)有專門的綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究機(jī)構(gòu)，為GI的科研、教學(xué)、實(shí)踐和合作提供平臺。如華盛頓大學(xué)的綠色未來實(shí)驗(yàn)室，致力于培養(yǎng)社區(qū)伙伴關(guān)系。通過公共機(jī)構(gòu)、規(guī)劃設(shè)計(jì)顧問和科研人員的合作，給學(xué)生提供通過GI設(shè)計(jì)直接解決西雅圖城市實(shí)際問題的機(jī)會；新罕布什爾大學(xué)的雨洪中心致力于為寒冷天氣下GI的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，該中心通過對比研究不同GI設(shè)施的績效并提供基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)。

實(shí)踐方面，如波特蘭州立大學(xué)Shattuck生態(tài)學(xué)習(xí)廣場，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)景觀的可視化，該廣場集合了垂直花園、透水鋪地、綠色屋頂?shù)菺I設(shè)施，持續(xù)的監(jiān)測既可以提供GI績效的研究數(shù)據(jù)，又可以為師生提供教學(xué)與實(shí)踐場地。

3 威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的綠色基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)容

威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校建于1848年，是美國歷史悠久的世界著名高校。其校園歷史文化內(nèi)涵豐富，尤其以各個時(shí)代建設(shè)的建筑為特色。目前，校園很多建筑是二戰(zhàn)后興建的，已經(jīng)接近其設(shè)計(jì)使用壽命。在該?？傮w規(guī)劃和其他校園政策等都強(qiáng)調(diào)可持續(xù)校園建設(shè)的背景下，該校投入了大量資金進(jìn)行校園基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)、替換和更新，這也為校園綠色基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)踐提供了機(jī)遇。2015年該校設(shè)施與管理部門官網(wǎng)公布了《綠色基礎(chǔ)設(shè)施/雨洪管理總體規(guī)劃》的文件，該文件為該校未來實(shí)施、評估和分享新的可持續(xù)校園建設(shè)方案奠定了良好的基礎(chǔ)。通過對該文件的分析，可以得出以下主要內(nèi)容[6]。

3.1 雨洪管理的標(biāo)準(zhǔn)和政策

威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校除了要遵守聯(lián)邦、州和所在城市相關(guān)雨洪管理法規(guī)外，其還結(jié)合校園情況制定了更詳細(xì)、更有針對性的校園雨洪標(biāo)準(zhǔn)和政策。如城區(qū)績效標(biāo)準(zhǔn)要求校園的總磷(TP)要減少61 %以上，并在公共教育和外聯(lián)、公眾參與、非法排放檢測和消除、施工場地徑流控制、施工后場地雨洪管理、污染預(yù)防等方面采取相應(yīng)的策略和措施。又如校園場地設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求項(xiàng)目建設(shè)后場地的年平均總懸浮固體(TSS)要減少80 %以上，施工侵蝕控制和沉積物標(biāo)準(zhǔn)要求所有項(xiàng)目都要制定侵蝕控制規(guī)劃并實(shí)施最佳管理實(shí)踐(BMP)等。這些標(biāo)準(zhǔn)和政策能夠很大程度上為該校GI的有效實(shí)施提供制度上的保障。

3.2 綜合性的綠色基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)踐

威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的GI實(shí)踐包括校園(多站點(diǎn))和場地兩個層面，前者側(cè)重于場地開發(fā)程度低、服務(wù)集水區(qū)面積大的BMP設(shè)施布局，后者則側(cè)重于場地可利用條件有限、中小尺度BMP設(shè)施的設(shè)計(jì)。校園尺度的實(shí)踐目的是截留和處理已經(jīng)通過現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施收集的雨水，并將其轉(zhuǎn)移到具體的GI設(shè)施或區(qū)域進(jìn)行集中的處理，這就為處理來自校園街道和其他空間的雨水徑流而不僅僅是單一建筑場地的雨水徑流提供了機(jī)遇。借助于 Win SLAMM等雨洪模擬軟件可以很好地指導(dǎo)GI在校園規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在綜合分析基礎(chǔ)上該校采取的多站點(diǎn)實(shí)踐包括Marsh Lane生物過濾區(qū)域、Horse Barn生物過濾區(qū)域、Willow Creek濕地、靠近東娛樂場地的地下雨水調(diào)蓄室(Detention Chamber)等。場地層面的實(shí)踐包括土地利用調(diào)整、雨水利用和收集、綠色街道、透水鋪地、綠色屋頂、過濾和滲透、植被洼地、濕式滯留地、人工濕地、可替代傳輸方法(Alternative Conveyance Methods)、路基儲存和城市樹冠等。

3.3 基于未來土地利用變化的機(jī)遇

該校2015年校園總體規(guī)劃為其未來20年的校園發(fā)展和建設(shè)道路指明了方向，也為未來土地變化和重建提供了實(shí)施GI的機(jī)遇。這些機(jī)遇包括Lot 60附近地區(qū)對新建的綜合娛樂場地和改造的停車場，通過GI的設(shè)計(jì)和排水系統(tǒng)改造來實(shí)現(xiàn)減少污染物的目的；Willow Creek廊道的修復(fù)；肌肉生物學(xué)與肉品科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的拆除和重建以及林登大道的改造等都為未來將該區(qū)域建設(shè)成為綠色社區(qū)提供了現(xiàn)實(shí)需求；Near East運(yùn)動場和游泳館的重建盡管沒有增加額外的地上空間，但其靠近雨水管道交匯處的優(yōu)勢可以為地下雨水設(shè)施建設(shè)提供機(jī)遇；Lot 34的拆除和Observatory Hill的景觀提升為建造可見的雨水徑流處理設(shè)施奠定了基礎(chǔ)；通過“大街區(qū)”(super block )建設(shè)提供充足的開放空間和庭院并與GI設(shè)施充分結(jié)合；南校區(qū)高密度的城市化條件則適合小型分散的兼具娛樂和社交功能的GI設(shè)施；公共設(shè)施和交通設(shè)施改造等。

3.4 綠色基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)踐的影響

根據(jù)政府相關(guān)要求，威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校需要對校園下墊面采取措施以減少其雨水徑流中的污染物，從而達(dá)到保護(hù)Rock River流域的目的。為滿足相關(guān)TMDL(最大日污染負(fù)荷)政策要求的73 %的TSS年削減量，通過WinSLAMM軟件模擬可以得出校園在2015年基線情況下的TSS產(chǎn)生量為168 000磅(約76 203 kg)，其中可以進(jìn)行削減的包括校園現(xiàn)狀BMP設(shè)施削減52 000磅(約23 586 kg)，校園總體規(guī)劃土地利用調(diào)整削減8 000磅(約3 628 kg)，區(qū)域?qū)用娴腂MP設(shè)施規(guī)劃削減24 000磅(約10 886 kg)，尚未達(dá)到TMDL的要求。因此，在此基礎(chǔ)上，該校提出通過建設(shè)適應(yīng)性管理項(xiàng)目來削減至少39 000磅(約17 690 kg)TSS以滿足TMDL的具體要求。

4 對我國海綿高校建設(shè)的啟示

4.1 制定校園雨洪管理相關(guān)政策和規(guī)劃文件，并嚴(yán)格執(zhí)行

美國聯(lián)邦、州和地方政府都制定了較為完善的雨洪管理政策體系，這些政策內(nèi)容詳實(shí)，并且將法律強(qiáng)制性和激勵性很好地結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，為滿足相關(guān)雨洪管理硬性要求，改善校園綜合水環(huán)境，許多美國高校也制定了校園范圍內(nèi)的雨洪管理規(guī)劃文件或相關(guān)的景觀規(guī)劃手冊和標(biāo)準(zhǔn)等，這些校園規(guī)劃文件對校園內(nèi)的建設(shè)項(xiàng)目具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)作用。如威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校編制的校園總體規(guī)劃、景觀總體規(guī)劃、雨洪管理規(guī)劃、設(shè)計(jì)導(dǎo)則等文件，都對校園項(xiàng)目的雨洪管理有著一定的要求，共同實(shí)現(xiàn)校園可持續(xù)性、美觀性、功能性、連貫性等目標(biāo)。我國高校應(yīng)該抓住海綿高校、綠色校園、節(jié)約型校園建設(shè)等契機(jī)，積極制定校園雨洪管理規(guī)劃文件，或在校園總體規(guī)劃、建筑規(guī)劃或景觀規(guī)劃編制中增加相應(yīng)雨洪管理專項(xiàng)規(guī)劃內(nèi)容，并使其能夠與校園建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行銜接，使校園綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)真正能夠落到實(shí)處。

4.2 以校園更新改造和科研、教育為契機(jī)，建設(shè)GI示范項(xiàng)目

鑒于資金、場地和環(huán)境等多方面原因，我國有很多高校尚不具備全面實(shí)施綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的條件，鑒于此這些高?？梢試L試在單一項(xiàng)目改造(如建筑改造、綠地改造或水體修復(fù)等項(xiàng)目)或科研項(xiàng)目中建設(shè)具有示范意義的GI設(shè)施，如綠色屋頂、雨水花園、透水鋪裝、人工濕地或池塘等。這些設(shè)施經(jīng)過藝術(shù)化的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)美學(xué)、教育、科研、娛樂和公共關(guān)系等多種功能。如威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校對南校區(qū)Distribution Loop的綠色街道改造，對Lot 60拆除并改造為Marsh Lane生物滯留區(qū)域等。我國高校目前已經(jīng)積極開展相關(guān)的實(shí)踐，如華中科技大學(xué)王通老師團(tuán)隊(duì)從2013年開始實(shí)施的綠色屋頂科研項(xiàng)目，清華大學(xué)的勝因院雨水花園建設(shè)項(xiàng)目等，但總體還處于探索階段。

4.3 對校園雨水相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行調(diào)查、維護(hù)和管理

校園雨水相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的調(diào)查是開展海綿校園建設(shè)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行綠色基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。加強(qiáng)對這些設(shè)施的維護(hù)和管理對于校園的雨洪管理也有著重要的作用，屬于校園雨洪管理非結(jié)構(gòu)措施的重要組成部分。美國高校采用的常用方法包括注重繪制并更新校園雨水基礎(chǔ)設(shè)施的地圖；保持定期雨洪管理的記錄與報(bào)告；校園街道清掃；落實(shí)雨水基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)責(zé)任；校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集(如用水情況、不透水面、土壤、水系污染、雨水污染等)統(tǒng)計(jì)；雨水蓋標(biāo)記；校園BMP設(shè)施運(yùn)行評估；施工場地廢物控制等。如威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校要求對地下滯留設(shè)施要每年至少檢查2次，并根據(jù)需要進(jìn)行清潔；生物過濾區(qū)域每月檢查一次，檢查內(nèi)容包括檢查沉積物是否堆積、堵塞和侵蝕，垃圾、有機(jī)物和碎片是否堆積以及植物健康情況等；對透水鋪裝應(yīng)每年至少檢查一次，評估內(nèi)容包括路面狀況、排水和排水口情況、表面滲透狀況和是否堵塞等。

4.4 加強(qiáng)對校園水文情況的前期科學(xué)分析，并進(jìn)行GI規(guī)劃后的效果評估

前期水文分析是影響海綿校園建設(shè)成功與否的重要因素，對于掌握校園的實(shí)際水文情況和評估校園的雨洪問題都有著重要的意義。我國高校校園應(yīng)積極借鑒國外的雨洪管理分析軟件，加強(qiáng)對校園實(shí)際水文情況的科學(xué)分析，并對規(guī)劃后的綠色基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行雨洪管理軟件模擬以評估規(guī)劃前后校園在雨水徑流量、污染物的變化以及不同BMP設(shè)施的具體效果等。如威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校由于要實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入Rock River流域TSS和P的削減要求，因此需要借助計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)狀和不同發(fā)展情景下未來校園污染物的負(fù)荷情況等，評估結(jié)果可以為海綿校園建設(shè)決策提供科學(xué)依據(jù)。該校采用的是所在威斯康辛州廣泛應(yīng)用的WinSLAMM軟件，該軟件可以模擬城市非點(diǎn)源污染物和其下游污染物負(fù)荷輸出之間的關(guān)系，還可以評估不同BMP設(shè)施的具體控制效果，如多孔路面、生物過濾區(qū)域、帶有排水系統(tǒng)的集水池、濕滯留塘、滲透設(shè)施等。

4.5 積極開展多部門、多學(xué)科合作，并重視校園師生對雨洪管理實(shí)踐的參與

校園雨洪管理是一項(xiàng)綜合性的工作，需要多部門、多學(xué)科的合作，也需要校園師生對雨洪管理的積極支持和參與。美國很多高校都重視合作，也重視師生對校園雨洪管理規(guī)劃的支持，并注重將其科研成果和建議應(yīng)用到實(shí)際校園決策中。我國高校在合作、教育和師生參與方面可以借鑒美國方面的一些經(jīng)驗(yàn)。如美國天普大學(xué)可持續(xù)社區(qū)中心和維拉諾瓦城市雨水合作伙伴的跨機(jī)構(gòu)合作，其目的是促進(jìn)相關(guān)的研究協(xié)作(主要是監(jiān)測規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)化)，支持各種綠色基礎(chǔ)設(shè)施的推廣形式(如研討會、咨詢委員會、參觀等)，推進(jìn)BMPs示范項(xiàng)目的建設(shè)；美國路易斯安那州立大學(xué)在風(fēng)景園林課程中對雨洪管理專項(xiàng)教育課程的開設(shè)，并與實(shí)際的景觀規(guī)劃項(xiàng)目結(jié)合，以提高在校學(xué)生的雨洪管理理論和實(shí)踐知識；又如威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校撥款支持了多個校園雨洪管理科研項(xiàng)目，其中2014年由James LaGro等撰寫的《邁向2025年的示范校園—用于雨洪管理的綠色基礎(chǔ)設(shè)施》報(bào)告文件(Green Infrastructure for Stormwater Management:Toward a Model Campus by 2025)對該校實(shí)施綠色基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)狀與建議等做了詳細(xì)的剖析，內(nèi)容涉及設(shè)計(jì)、交流、教育、問責(zé)、規(guī)劃、資金等多個內(nèi)容，很多建議如在設(shè)計(jì)階段就考慮納入GI的可能性；增進(jìn)校園規(guī)劃決策部門和師生之間的溝通，讓其能夠參與進(jìn)來等都被校園決策部門采納。