雷澤鑫 羅俊杰 許 濤 曹 磊 王 苗

“海綿城市”建設(shè)理念在中國得到了大力倡導(dǎo)和廣泛應(yīng)用。位于市區(qū)的大學(xué)校園老舊校區(qū)面對(duì)極端暴雨天氣，極易出現(xiàn)內(nèi)澇積水，“大學(xué)看?！眴栴}頻發(fā)，雨洪安全問題亟待解決。近年來，“海綿校園”成為校園景觀建設(shè)與改造熱點(diǎn)[1-2]。以老校區(qū)為典型代表的校園建成環(huán)境海綿化改造難度較大，主要原因有：1)老校區(qū)規(guī)劃建設(shè)較早，校園中建筑密度較高且鋪裝多為硬質(zhì)，可用于海綿化改造的綠地空間較少；2)校園人口密度大、使用需求多元，硬質(zhì)公共空間使用頻率高，場(chǎng)地功能需求下可供選擇的海綿化措施有限；3)城市中心區(qū)域的老校區(qū)場(chǎng)地與建筑排水模式單一、排水設(shè)施老化，加重場(chǎng)地雨洪壓力[3]。上述難點(diǎn)也是老舊城區(qū)海綿化改造面臨的典型問題[4]。由于大學(xué)校園是城市中相對(duì)獨(dú)立的景觀單元，更新和改造過程中涉及的矛盾與問題相對(duì)集中、單一，因此，校園景觀海綿化改造不僅可以作為中小尺度城市建成環(huán)境海綿化改造的實(shí)踐典型，切實(shí)提高建成環(huán)境品質(zhì)，保障場(chǎng)地尺度生態(tài)安全，還能夠?yàn)轭愃茍?chǎng)地空間提供具有實(shí)操性和可落地性的參考經(jīng)驗(yàn)。

海綿城市建設(shè)的要求之一是量化落實(shí)雨洪管控目標(biāo)[5]。但實(shí)踐證明，片面提高下沉綠地率、透水鋪裝率等指標(biāo)，會(huì)造成植物生長(zhǎng)不良、土地鹽堿化及養(yǎng)護(hù)管理成本提高等負(fù)面影響[6-7]。同時(shí)也說明，總體不透水區(qū)域面積(Total Impervious Area，TIA)這一量化指標(biāo)不足以表征下墊面變化對(duì)于水文過程的影響[8]。因?yàn)樵赥IA中，與排水系統(tǒng)直接相連的有效不透水面(Effective Impervious Area，EIA)[9]才是造成雨洪壓力的不透水區(qū)域類型。相比EIA，非有效不透水面(Unconnected Impervious Area，UIA)與透水區(qū)域在空間上相連通，來自UIA的產(chǎn)匯流在進(jìn)入排水管網(wǎng)之前會(huì)流經(jīng)局部或多處下滲的透水區(qū)域，可在一定程度上緩解排水壓力。因此，對(duì)現(xiàn)有場(chǎng)地的海綿化改造應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注EIA區(qū)域的地表徑流過程。利用綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施(Green Stormwater Instruction，GSI)引導(dǎo)地表產(chǎn)匯流路徑，可分散EIA對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)造成的直接壓力，打破城市中傳統(tǒng)“降水-地表徑流-管網(wǎng)排水”的線性水文過程，改善內(nèi)澇問題。目前，在城市新區(qū)[10]、居住組團(tuán)[11]和排水分區(qū)[12]等大尺度空間中的GSI布局優(yōu)化研究已得到廣泛關(guān)注。但城市內(nèi)澇問題的緩解最終還需落腳到中小尺度建成場(chǎng)地的具體建設(shè)和改造中。利用中小尺度建成環(huán)境中可獲得的高粒度場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)，能夠在精準(zhǔn)控制場(chǎng)地EIA指標(biāo)的基礎(chǔ)上，明確GSI的應(yīng)用類型和空間布局模式，優(yōu)化產(chǎn)匯流路徑。本研究以天津大學(xué)老校區(qū)青年湖片區(qū)為例，借助UAV航空測(cè)繪建模技術(shù)，結(jié)合ArcGIS與SWMM軟件，模擬在相同土地利用模式、不同降雨重現(xiàn)期下，不同GSI布局方式的產(chǎn)匯流過程，進(jìn)而得出徑流路徑變化下的場(chǎng)地水文響應(yīng)規(guī)律和校園海綿化景觀改造途徑。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

天津大學(xué)青年湖片區(qū)位于天津市南開區(qū)天津大學(xué)老校區(qū)北部。青年湖西、北側(cè)為宿舍區(qū)，東南側(cè)緊鄰教學(xué)科研區(qū)，湖區(qū)四周道路為連通校園宿舍區(qū)、教研區(qū)和體育活動(dòng)區(qū)的主干道；綠地主要以草坪、疏林草地等形式分散分布。目前片區(qū)已完成雨污分流工程，降雨情況下，外圍管網(wǎng)無入流；片區(qū)內(nèi)建筑、道路產(chǎn)匯流通過雨水管網(wǎng)排入青年湖。青年湖是校園中最大、最深的人工湖體，汛期泵站預(yù)先將其他湖體中的水抽至青年湖，并由青年湖排口集中排入市政管網(wǎng)[13]，以降低校園內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

青年湖片區(qū)內(nèi)部及周邊硬質(zhì)化用地面積大、人群活動(dòng)集中，上下課期間車流、人流潮汐現(xiàn)象明顯，外加青年湖防洪期間排水壓力大，導(dǎo)致該片區(qū)成為易澇點(diǎn)最多、雨洪問題最突出的亟待更新改造的典型校園公共活動(dòng)空間。

1.2 研究邊界劃定

UAV航測(cè)技術(shù)可獲取場(chǎng)地高精度數(shù)字正射影像(DOM)[14](圖1-A)，結(jié)合高精度高程與現(xiàn)狀排水管網(wǎng)和道路數(shù)據(jù)，可在ArcGIS中精確劃出以青年湖為中心的完整匯水區(qū)，本研究即以此區(qū)域作為研究范圍(圖1-B)。經(jīng)核算，該片區(qū)面積21.94hm2，綠地率33.43%。

圖1 研究區(qū)域劃定與技術(shù)路線

1.3 SWMM模型構(gòu)建

通過ArcGIS的watershed水文分析工具，以主要綠地和水體為修正子匯水區(qū)邊界的依據(jù)[15]，將整個(gè)研究區(qū)域劃分為59個(gè)子匯水區(qū)(圖1-C)。將子匯水區(qū)的GIS矢量數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為SWMM的inp格式導(dǎo)入SWMM中。在不同季度多次現(xiàn)場(chǎng)勘察的基礎(chǔ)上，根據(jù)已有的校園地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)與空間匯流情況，將59個(gè)子匯水區(qū)、34個(gè)節(jié)點(diǎn)及6個(gè)雨水出口與34個(gè)管段相連，建立整個(gè)青年湖片區(qū)的SWMM概化模型(圖1-E)。

1.3.1 參數(shù)確定

SWMM徑流模擬需要輸入較多參數(shù)，參考SWMM模型手冊(cè)，以及劉俊[16]、馬姍姍[17]等對(duì)天津市區(qū)SWMM模型的研究成果，選用Horton公式進(jìn)行下滲計(jì)算，其綠地的初損、初始下滲率f0、穩(wěn)滲率f、下滲衰減系數(shù)α及曼寧系數(shù)分別為10/mm、80mm/h、5mm/h、2/h和0.5；不透水區(qū)域的初損、固定徑流系數(shù)及曼寧系數(shù)分別為3/mm、8和0.011。模型過程采用動(dòng)力波法進(jìn)行流量計(jì)算。

1.3.2 模型驗(yàn)證

連續(xù)性誤差包括地表徑流和流量演算連續(xù)性誤差，計(jì)算公式為：

式中，QC為連續(xù)性誤差；QO為總出流量(徑流量或流量)；QI為總?cè)肓髁?。如果QC＜10，則模型結(jié)果可信[18]。

選取2012年7月25日天津降雨實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[19]對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)模擬結(jié)果，地表徑流與流量演算誤差分別為-1.103%和-0.849%(QC10%)，初判模擬結(jié)果較為合理。在缺少實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)的情況下，SWMM模型參數(shù)準(zhǔn)確性可通過模擬結(jié)果徑流系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證[20-21]，得到模擬徑流系數(shù)為0.723，符合天津市以不透水下墊面為主的匯水面徑流系數(shù)取值要求(0.5～0.9)[22]。綜上，該概化模型能夠較為準(zhǔn)確地反映研究區(qū)水文響應(yīng)過程。

1.4 設(shè)計(jì)降雨

根據(jù)《天津市海綿城市建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》[22]，研究區(qū)位于天津暴雨強(qiáng)度適用第Ⅰ分區(qū)，設(shè)計(jì)雨型采用芝加哥雨型，暴雨強(qiáng)度公式為：

式中，q為暴雨強(qiáng)度[L/(s·hm2)]；P為降雨重現(xiàn)期(年)；t為降雨時(shí)間(min)。

結(jié)合所在片區(qū)夏季暴雨雨量較大、降雨時(shí)間較長(zhǎng)的現(xiàn)狀，綜合考慮校園環(huán)境，特別是學(xué)生的生活活動(dòng)區(qū)對(duì)雨洪安全等級(jí)需求較高，選取重現(xiàn)期分別為5、10、20年2h歷時(shí)的暴雨設(shè)計(jì)情景，獲得時(shí)間間隔5min的設(shè)計(jì)降雨(圖1-D)。

1.5 場(chǎng)景方案

片區(qū)現(xiàn)狀水文真實(shí)反映了城市的排水模式：降水情景下，廣場(chǎng)、道路、停車場(chǎng)及屋頂?shù)炔煌杆聣|面的面積占比超過60%(表1)，地表產(chǎn)匯流直接進(jìn)入雨水管網(wǎng)或排入水體，僅有部分綠地可實(shí)現(xiàn)徑流下滲和蓄滯。根據(jù)GSI布局優(yōu)化產(chǎn)匯流路徑的思路，設(shè)置3種場(chǎng)景模擬方案(圖1-F)。

表1 3個(gè)設(shè)計(jì)場(chǎng)景景觀特征指標(biāo)統(tǒng)計(jì)(單位：%)

S1：現(xiàn)狀場(chǎng)景。

S2：基于S1的GSI改造場(chǎng)景，即將研究片區(qū)的綠地與部分不透水區(qū)域進(jìn)行GIS改造：1)綠地(如子匯水區(qū)31等)全部轉(zhuǎn)化為下沉綠地，下沉深度為10cm，并在面積較大的集中式綠地中(如子匯水區(qū)15等)加入生物滯留設(shè)施；2)集中活動(dòng)廣場(chǎng)(子匯水區(qū)34)不透水鋪裝透水化；3)區(qū)域內(nèi)平屋頂全部設(shè)置為綠色屋頂。對(duì)應(yīng)在SWMM模型中，則是在子匯水區(qū)中增加相符的LID控制單元。

S3：基于S2的EIA減少場(chǎng)景，即保證場(chǎng)地TIA面積基本不變，不透水區(qū)域產(chǎn)流直接匯入附近透水區(qū)，以減少整個(gè)匯水區(qū)的EIA面積：1)利用植草溝或礫石溝線性串聯(lián)點(diǎn)狀綠地；2)下設(shè)盲管、導(dǎo)管等設(shè)施將不透水區(qū)域與綠地相連通；3)通過雨水桶、礫石溝等方式，將屋面徑流與周邊綠地相接。對(duì)應(yīng)在SWMM模型中，則是將S2經(jīng)過LID改造的子匯水區(qū)演算方式由OUTLET改為PREVIOUS，同時(shí)引導(dǎo)子匯水區(qū)匯流方向，先將徑流匯入鄰近綠地，再排入管網(wǎng)。

由于SWMM概化模型依靠各匯水模塊的參數(shù)輸入實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地雨洪徑流計(jì)算[23]，無法反映GSI在每個(gè)子匯水區(qū)的具體位置及其造成的用地變化[24]，因此在SWMM模擬過程中難以實(shí)現(xiàn)對(duì)GSI措施的準(zhǔn)確定位和EIA面積的識(shí)別測(cè)量。但是由于本研究區(qū)尺度較小，基于多次現(xiàn)場(chǎng)勘查調(diào)研，結(jié)合已建立的SWMM模型中各子匯水區(qū)的屬性與參數(shù)，證明能夠依據(jù)場(chǎng)地現(xiàn)狀與景觀改造完成3個(gè)設(shè)計(jì)場(chǎng)景EIA及其相關(guān)景觀特征的精確統(tǒng)計(jì)。由表2可知，現(xiàn)狀場(chǎng)景S1、GSI改造場(chǎng)景S2和EIA減少場(chǎng)景S3中，TIA基本不變，但是EIA依次降低；綠地率總體不變，但是多項(xiàng)GSI占比依次增加。

2 結(jié)果與分析

利用SWMM模型分別模擬3種場(chǎng)景下研究片區(qū)的產(chǎn)匯流情況。通過對(duì)場(chǎng)地的產(chǎn)匯流結(jié)果對(duì)比和過程分析的綜合評(píng)估，可以得出不同徑流路徑下的水文響應(yīng)規(guī)律及硬質(zhì)下墊面集中區(qū)域的海綿化改造策略。

2.1 研究區(qū)產(chǎn)匯流對(duì)比

2.1.1 地表徑流量對(duì)比

SWMM模擬地表徑流特征結(jié)果表明(表2)，同一暴雨事件下現(xiàn)狀場(chǎng)景(S1)的地表徑流量和外部出流量均為3種場(chǎng)景的最大值。換言之，即使不改變場(chǎng)地利用情況，單將場(chǎng)地中的綠地適當(dāng)進(jìn)行GSI改造(S2)，相比現(xiàn)狀(S1)可削減大于1/5的徑流量。而在GSI改造場(chǎng)景上適當(dāng)引導(dǎo)雨水路徑(S3)，則能削減近1/3的地表徑流量。S2和S3的GSI措施相同，但S3考慮的地表徑流路線有效減少了場(chǎng)地EIA，使徑流量又得到了進(jìn)一步削減。通過降低不透水面積連通度以減少EIA，能在減少徑流量的同時(shí)，同比降低外部出流量，從而更加有效地降低場(chǎng)地洪澇風(fēng)險(xiǎn)。但是，隨著暴雨事件的升級(jí)和降雨量的增加，無論是GSI改造場(chǎng)景(S2)還是EIA面積減少場(chǎng)景(S3)，雨洪控制能力均有所減弱，這說明低影響開發(fā)下的雨洪調(diào)控效果隨雨量的增大而受限。

表2 不同重現(xiàn)期下不同場(chǎng)景的產(chǎn)匯流量情況

2.1.2 峰值流量和峰現(xiàn)時(shí)間對(duì)比

研究區(qū)中心湖體青年湖與雨水管網(wǎng)排水口連通，匯水區(qū)中的雨水通過排水口或沿地形變化直接匯流進(jìn)入青年湖。青年湖雨水受納情況可直觀反映場(chǎng)地產(chǎn)匯流的洪峰變化與峰現(xiàn)時(shí)間。降雨量越大，洪峰峰值越高，峰現(xiàn)時(shí)間越早，管道及地表徑流壓力越大，場(chǎng)地受災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)越高。然而在這一趨勢(shì)下，減少EIA面積，仍然能夠有效降低峰值并延遲洪峰(表3)。以5年重現(xiàn)期為例，S1在降雨開始1h35min后出現(xiàn)雨水排放峰值流量，而S2、S3分別出現(xiàn)峰值降低與5、10min的峰現(xiàn)時(shí)間延遲。這說明GSI改造可為雨水下滲和調(diào)蓄提供更多空間。在此基礎(chǔ)上，EIA面積減少，增加了雨水在GSI中的滯留時(shí)間。由前文可知，青年湖作為整個(gè)校園的雨水調(diào)蓄樞紐，所在匯水區(qū)排水峰值降低和時(shí)間推遲，對(duì)于減少青年湖雨洪壓力、降低宿舍生活區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大有裨益。

表3 不同重現(xiàn)期下不同場(chǎng)景的湖體排水受納情況

根據(jù)模擬結(jié)果，5和20年重現(xiàn)期的峰現(xiàn)時(shí)間相同，洪峰延遲的時(shí)間在10年重現(xiàn)期的降雨事件中達(dá)到最大值。不同暴雨事件中，雨量的增加會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)地雨洪調(diào)蓄能力減弱。洪峰延遲和峰值減少能夠反映場(chǎng)地對(duì)于雨洪具有調(diào)蓄與控制作用。但是隨著降雨量的增加，GSI下的場(chǎng)地雨洪調(diào)蓄能力衰減過程是否會(huì)出現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)從而影響峰現(xiàn)的時(shí)間，仍有待進(jìn)一步探究。

2.2 流量過程變化對(duì)比

通過對(duì)比場(chǎng)地產(chǎn)匯流結(jié)果，證明通過優(yōu)化GSI布局、降低EIA面積，可有效緩解場(chǎng)地雨洪壓力；通過對(duì)比不同情景下的流量過程，可進(jìn)一步得出降低EIA面積的GSI布局優(yōu)化策略。由SWMM模型(圖1-E)劃分出6個(gè)排水口對(duì)應(yīng)的排水分區(qū)(以排水口節(jié)點(diǎn)序號(hào)為排水分區(qū)代號(hào))，6個(gè)排水分區(qū)流量過程線變化趨勢(shì)(圖2)可分為3種情況：1)84、73和93號(hào)排水口，S1、S2和S3的峰值依次降低，峰現(xiàn)時(shí)間無明顯改變；2)83和92號(hào)排水口，S1、S2和S3的峰值變化不大，但是峰現(xiàn)時(shí)間明顯后移；3)78號(hào)排水口，S1、S2和S3的峰值均有所降低，但S3在S2的基礎(chǔ)上并無明顯變化，甚至在降雨量增加的情境下，S3整體水文響應(yīng)弱于S2。

圖2 排水口出流量變化過程折線圖

對(duì)照各排水分區(qū)的流量表現(xiàn)與綠地布局(圖3)可解釋GSI布局對(duì)雨洪調(diào)蓄的影響，并提煉出產(chǎn)匯流控制目標(biāo)下的GSI布局優(yōu)化策略。

圖3 不同類型排水口對(duì)應(yīng)排水分區(qū)的情景設(shè)置對(duì)比

1)排水分區(qū)73、84和93中存在大量分散、破碎的綠地斑塊，加入GSI設(shè)施能夠改善場(chǎng)地徑流和洪峰流量。由于綠地面積有限，適當(dāng)利用植草溝連通不透水區(qū)域與綠地能夠有效減少洪峰流量，但是對(duì)于峰現(xiàn)時(shí)間影響不大。

2)排水分區(qū)83和92緊鄰湖岸，垂直于徑流方向的濱湖綠地串聯(lián)形成帶狀阻隔，將排水區(qū)中大部分TIA轉(zhuǎn)化為EIA。徑流垂直進(jìn)入帶狀綠地后，綠地洼地容積及植物和砂石土壤能夠調(diào)蓄雨水，延遲徑流匯入排水口，推遲峰現(xiàn)時(shí)間。

3)縱貫排水分區(qū)78的主干道可徑直引導(dǎo)雨洪沿場(chǎng)地高程和排水管網(wǎng)快速匯入排水口78。沿道路方向適當(dāng)增加的GSI設(shè)施雖然能夠在一定程度上削減峰值，但是S3中沿道路引導(dǎo)徑流路徑，將周邊雨水引入道路，導(dǎo)致在暴雨量大的情況下，道路末端產(chǎn)生更大的洪峰流量。

綜上，在GSI布局過程中，需要考慮GSI形態(tài)格局與徑流路徑的空間關(guān)系：垂直于雨水徑流方向的植草溝、生物滯留池能夠有效降低EIA面積；散點(diǎn)狀的布局綠地可使EIA破碎化，緩解徑流流量和流速；對(duì)于極易產(chǎn)生大流量、高流速徑流的道路等不透水線性區(qū)域，應(yīng)通過綠地或可滲透鋪裝增大其與附近不透水區(qū)域的阻隔，減少周邊徑流的匯入，緩解其雨洪壓力。

3 基于徑流路徑優(yōu)化的景觀改造策略

青年湖片區(qū)存在場(chǎng)地低洼、綠地破碎、不透水下墊面占比高、師生對(duì)場(chǎng)地使用頻率較高，以及硬質(zhì)化空間功能需求大等問題，導(dǎo)致該區(qū)域景觀海綿化改造出現(xiàn)“硬質(zhì)場(chǎng)地軟化難，不透水區(qū)域下滲難”的矛盾。基于徑流路徑優(yōu)化的情景模擬結(jié)果，提出青年湖片區(qū)海綿化景觀改造策略及對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方案(圖4-A)。

3.1 淺排系統(tǒng)構(gòu)建，梳理徑流路徑

雨污分流改造后的青年湖片區(qū)為獨(dú)立完整的匯水單元，再次對(duì)場(chǎng)地管網(wǎng)系統(tǒng)改造調(diào)整并不現(xiàn)實(shí)。因此在現(xiàn)有排水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過沿道路、建筑邊緣設(shè)置植草溝、礫石槽及淺埋盲管等線性GSI，構(gòu)建片區(qū)淺排系統(tǒng)，連通場(chǎng)地中的綠地(圖4-C)。同時(shí)，在面積較大的集中綠地中設(shè)置生物滯留設(shè)施，將破碎的小型綠地適當(dāng)下沉約10cm，有效提升綠地對(duì)徑流的調(diào)蓄作用。由于整個(gè)淺排系統(tǒng)中的雨水靠自身重力流動(dòng)，因此系統(tǒng)縱斷面自上游至下游應(yīng)與場(chǎng)地地形相適應(yīng)。

圖4 青年湖片區(qū)海綿化改造措施

3.2 灰綠立體融合，打通徑流路徑

由于強(qiáng)降雨事件中GSI的作用受到限制，因此構(gòu)建灰綠結(jié)合的海綿體實(shí)現(xiàn)雨水的有效控制。該片區(qū)建筑集中，屋面匯水增大了片區(qū)雨洪壓力，因此可在片區(qū)內(nèi)食堂、教學(xué)樓等平屋頂進(jìn)行屋頂花園建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“灰色屋頂綠化”。該片區(qū)的宿舍樓皆為20世紀(jì)70年代建設(shè)的具有一定歷史風(fēng)貌的坡屋頂建筑，無法實(shí)現(xiàn)屋頂花園改造，其中坡屋頂產(chǎn)生的屋面匯水通過雨落管直接匯入雨水管網(wǎng)，增加了場(chǎng)地的排水壓力，因此采用雨落管斷接的方式，將屋面匯水引入宿舍樓前的礫石溝，再通過淺排系統(tǒng)引入下沉綠地或排水管網(wǎng)。

灰綠立體融合的排水模式，能夠打通屋面-地面的匯流路徑(圖4-D)。運(yùn)用坡屋頂雨落管斷接淺排系統(tǒng)、平屋頂設(shè)置屋頂花園等綠色雨水處理措施，與屋面匯水、管網(wǎng)系統(tǒng)相配合，形成屋面-地面-水面貫通的產(chǎn)匯流路徑，改善片區(qū)由于屋面大面積不透水區(qū)域產(chǎn)生的雨洪壓力。

3.3 澇點(diǎn)因地制宜，引導(dǎo)徑流路徑

青年湖片區(qū)易澇點(diǎn)皆為人流密集、使用頻繁的區(qū)域。這些節(jié)點(diǎn)地勢(shì)較低且不具備滲透性，周邊屋面、地面產(chǎn)生的徑流匯集于此導(dǎo)致積澇。由于路面的安全要求和對(duì)硬質(zhì)空間的活動(dòng)需求，片面地將這些節(jié)點(diǎn)鋪裝全部透水化并不合理。因此，對(duì)不同澇點(diǎn)采用因地制宜的方式引導(dǎo)徑流路徑(圖4-E)。根據(jù)情景模擬中3種不同類型的出水口流量過程變化，在不同的排水分區(qū)選取3種具有代表性的澇點(diǎn)做海綿化改造。

3.3.1 澇點(diǎn)1

食堂前廣場(chǎng)是潮汐人流聚集地，也是師生節(jié)慶活動(dòng)的主要場(chǎng)地，雨天積澇嚴(yán)重影響師生的日常生活。一方面適當(dāng)抬高廣場(chǎng)周邊臺(tái)階高度，阻斷周邊道路徑流匯集進(jìn)入場(chǎng)地，防止出現(xiàn)情景3的情況；另一方面將場(chǎng)地中的高位花壇降低，形成雨水花園，收集調(diào)蓄下沉廣場(chǎng)中的產(chǎn)流。

3.3.2 澇點(diǎn)2

道路高差使主要車行道交叉口出現(xiàn)積澇點(diǎn)，因此對(duì)周邊道路的產(chǎn)匯流進(jìn)行分散引導(dǎo)，如對(duì)行道樹池進(jìn)行生態(tài)化改造，引導(dǎo)道路雨水收集；人行道區(qū)域增設(shè)排水渠，將產(chǎn)匯流引入綠地等。

3.3.3 澇點(diǎn)3

針對(duì)濱湖游徑的積澇點(diǎn)，可直接將濱湖一側(cè)的綠地降低，形成下凹式的帶狀綠地及濱水活動(dòng)空間。小徑上的產(chǎn)匯流可順勢(shì)流入湖體，但應(yīng)增設(shè)欄桿、警示牌等設(shè)施以保證師生游賞安全。

3.4 雨水管理教育，展示徑流路徑

改造后的大學(xué)校園海綿景觀空間可成為普及生態(tài)知識(shí)、倡導(dǎo)城市綠色發(fā)展的重要“室外講堂”。傳統(tǒng)課堂缺乏具體教學(xué)案例和實(shí)踐活動(dòng)平臺(tái)，而校園景觀能為學(xué)生提供理解和應(yīng)用相關(guān)生態(tài)知識(shí)的學(xué)習(xí)情境，可成為風(fēng)景園林學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)等相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)的有效補(bǔ)充。雨洪調(diào)蓄的“景觀化”改造，實(shí)現(xiàn)了徑流路徑的“顯性化”展示，如結(jié)合片區(qū)道路系統(tǒng)，形成“雨水教育”游線，在重要節(jié)點(diǎn)展示雨水知識(shí)(圖4-A)；結(jié)合解說標(biāo)識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行雨水管理教育，鼓勵(lì)公眾參與，實(shí)現(xiàn)校園海綿化景觀的教育和美育作用。

4 結(jié)語

本研究以天津大學(xué)老校區(qū)青年湖片區(qū)為典型案例，通過試驗(yàn)?zāi)M和改造實(shí)踐嘗試解決中小尺度建成環(huán)境面對(duì)的雨洪內(nèi)澇問題，提出以徑流路徑優(yōu)化為目標(biāo)的海綿化景觀改造策略與措施，有效緩解校園因集中不透水區(qū)域難以轉(zhuǎn)化為透水區(qū)域而造成的雨水徑流壓力?；赨AV技術(shù)與ArcGIS平臺(tái)，構(gòu)建出中小尺度空間的高精度SWMM概化模型；通過不同暴雨重現(xiàn)期、不同場(chǎng)景的徑流路徑變化下的水文模擬可知，在常見的GSI改造基礎(chǔ)上，通過設(shè)置植草溝、盲管等方式連通不透水區(qū)域與透水區(qū)域，從而降低場(chǎng)地EIA面積占比，能夠進(jìn)一步降低場(chǎng)地的雨洪壓力和洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。該結(jié)論在現(xiàn)有SWMM模擬研究EIA的基礎(chǔ)上[11，25]，進(jìn)一步明確了有效降低EIA面積的GSI類型應(yīng)用與布局模式，為校園海綿化景觀改造提供了具有實(shí)操性的技術(shù)框架和使用方法。

本研究在徑流路徑優(yōu)化導(dǎo)向下，選擇和組織了不同GSI，實(shí)現(xiàn)了校園的“低影響開發(fā)”。研究結(jié)論與成果可為城市人群使用頻率高、不透水面積占比大的公共活動(dòng)場(chǎng)地更新改造與景觀提升提供雨洪管控理論支撐，對(duì)建成環(huán)境的海綿化改造具有較好的實(shí)踐與示范意義。

注：文中圖片均由作者繪制。