基于“海绵城市”理论下校园雨水资源回收利用和景观设计的探讨

基于“海绵城市”理论下校园雨水资源回收利用和景观设计的探讨

长安大学710021

摘要:介绍了我国水资源现状和洪涝灾害情况,基于“海绵城市”理论,通过一系列海绵校园建设技术途径对长安大学渭水校区进行雨水收集利用和景观设计的改造;阐述了建设海绵校园应在资源、生态和教育方面产生积极有效的影响;结合深圳大学的LID花园、波特兰的Siskiyou街道、鹿特丹Benthemplein水广场这些运用低影响开发(LID)理念的设计方案,来找到适合我校海绵建设的最佳路线;最后再结合环境、经济、社会三方面效益来评价此次设计。

关键词:海绵城市;校园;雨水资源利用;景观设计;低影响开发

一、研究背景

1.我国水资源现状

(1)总体水平

我国是一个水资源匮乏的国家,水资源总的含量较为丰富,大约有两万七千余亿吨,世界排名靠前。但是,每个公民的水资源量(人均占有量)却只有世界人民人均占有量的20%左右,远远低于国际标准。

(2)分布情况

在总量稀少,人均水平低的情况下,我国的水资源还存在严重的地区差异,水资源与土地资源不相匹配。长江沿线地区以及长江以南的地区,面积不大,但却占据了全国大半部分的水资源;与其对应的淮河地区以及淮河以北的地区,面积广阔,但却只占据了极少部分的水资源。

(3)降雨情况

我国大部分地区的全年降雨较为丰富,能达到年降雨量六千余亿立方米。但是在全国范围内的空间分配极其不均匀,旱涝灾害频发,再加上城市化的飞速发展,地面透水能力大大降低,导致排水管网压力显著增加。

同时,全年大部分的降雨量集中在连续的四个月之间,其余时期降雨稀少,甚至出现干旱的情况。

2.我国水资源短缺的原因

(1)人民意识浅薄

自改革开放以来,我国的财政经济发展迅速,城市化进程大幅度提升。人们都开始享受经济飞速发展带来的好处,但是却忽略了水资源短缺问题。人们非但没有节约、保护水资源,甚至还不理会污水带来的危害,直接排入水体,水资源重复利用率不及发达国家的三分之一,浪费严重。

同时,各种娱乐设施,例如滑雪场,景观浇水等也极大的浪费水资源,造成相应的水资源短缺问题。

(2)水价改革问题

水价改革一直是一个令人头疼的问题,目前的水价不足以促进人们节约用水,污水再生利用的意识,一些优秀的节水器具难以推广使用。这导致了污水的回收利用失去了市场条件,再生设施进程缓慢等问题。

(3)国家宣传力度不够

目前我国公民普遍缺少节约用水和废水回收再用的思想;同时,国家相关文件也不太完善,社会宣传也零零散散,根本达不到普及的作用。

(4)政府投资不到位

城市集中运行的水处理设施费用太高,投资较大。因此,目前仅在极少大城市才建设了相关设备,正常运行的数量也较低。

3.城市洪涝灾害

(1)全国城市洪涝现状

根据2010年建设部对全国总共351所城市的内涝情况进行汇总调研,其结果表明,总共有213所城市遭受到了不同程度的洪涝积水,占比为62%。其中,一年之内发生过三次及三次以上洪涝灾害的城市总共有137个,在以往干旱少雨的城市都遭受其影响,例如西安,沈阳等城市。

图一建设部2010年针对积水深度调研汇总表

从图一中我们可以看出,内涝灾害最大积水深度超过50mm的城市占了74.64%,积水深度低于0.15mm仅有8.83%;

图二建设部2010年针对积水时间调研汇总表

从图二中我们可以看出,积水时间超过一小时的城市数量占总城市数的73.22%,其中有57个城市的积水时间高十二个小时。

(2)洪涝灾害对城市的影响

①洪涝淤积,干扰居民生活,造成财产损失以及人员伤亡。

例如,北京在2012年7月21日的一次强降雨,造成79人死亡,160万人受灾,经济损失高达116亿元。

2007年7月18日的济南特大暴雨共26人死亡。

2010年5月7日广州洪涝灾害,死亡6人。

②积水漫过公共道路,导致交通干线瘫痪,工程遭到破坏。

例如,北京在2011年6月23日的降雨量高达129毫米,交通瘫痪,地铁停运。

2011年6月19日武汉降雨量121毫米,城区出现大面积的积水,交通中断,多民群众被困。

2011年10月7日海南降雨量261毫米,破历史记录,受灾人口达到164万人。

4.发生洪涝灾害的原因

(1)自然因素

①洪水来量问题

长江流域十分广阔,横跨中国东部、中部和西部三大经济区,共计19个省、市、自治区,是世界第三大流域,流域总面积180万平方公里,占中国国土面积的18.8%,流域内有丰富的自然资源。其支流繁多,汛期长,在多雨期间,大范围普降暴雨,造成干流与支流洪水同时爆发,其中下游势必发生特大洪水灾害。

②调蓄能力

中游流经江汉平原,那里河道迂回曲折,江面宽展,河床比降锐减,水流迟缓,平均流速只有1米/秒。城市形态呈条带状,人口密集,且没有足够的调节洪水、滞留洪水的场所。

③泄洪能力

长江下游长800多公里,江阔水深,支流短小,河网稠密,纵横交织。城市形态呈团块状或组团状,城市分布密集,人口密布,河道的过洪能力严重不足。

(2)人为因素

①森林锐减

森林被誉为“绿色的海洋”、“看不见的绿色水库”。据测定,每公顷森林可以涵蓄降水约1000立方米,l万公顷森林的蓄水量即相当于1000万立方米库容的水库。1980年的日本林业白皮书指出,日本森林土壤中的贮水量估计达到2300亿立方米,相当于面积675平方公里的琵琶湖水量的8倍。

上游山区森林被滥砍滥伐,水土流失加剧,径流调节能力弱化;与此同时,大量泥沙进入长江,淤积抬高河床,导致河道泄洪能力减低。

②围湖造田

中国的洪湖、鄱阳湖、洞庭湖、滇池等湖泊,自60年代以来被大规模围垦造田,加剧了湖区环境生态的劣变。湖北省的洪湖,1964年尚有水田83.2万亩,多次围湖造田,累计达30万亩,现存水面53万亩。由于湖容减小,严重减弱湖区的调蓄抗灾功能,以致汛期渍涝灾害频繁、低湖田土壤环境恶化,效益下降。

5.研究意义

(1)经济意义

改革开放以来,我国的经济高效飞速发展,但是过快的发展也带来了相应的问题——社会资源的过度开发。众所周知,资源并不是取之不尽用之不竭的,水资源也是其中之一。水的作用存在于各个方面,例如生物生存发展,调节温度等,尤其在干旱季节更需要水资源,否则将威胁到人类的生存和发展。

人类的发展使得水资源越来越珍贵。1897年第一所污水处理厂在英国的建立,使得人们意识到水资源的重要性。虽然随着技术的增长,污水处理技术也得到提升,但是还存在很多的问题。例如雨水的资源化利用。

本文所研究的即是基于“海绵城市”的理论,对校园进行设计改造,不但能够充分利用水资源,避免资源的浪费,同时还能够缓解污水处理厂的压力,减少污水处理的经济费用。

此外,海绵校园的建设还能降低学校各项景观建设的资金成本。

(2)理论意义

目前我国的海绵城市建设正处于蓬勃发展的状态,全国几乎每个省都有重点海绵城市建设项目。部分地区已经接近完工,在不远的未来我们就会迎来没有“海洋”的美丽城市。

我们针对学校进行的海绵校园建设,开发全新的海绵城市活力,构建一个海绵校园景观体系,对于改善校园的生态环境有着重要的理论意义。

(3)实践意义

通过对校园地理状况的实地考察,收集整理降雨在时间上的分布情况,及降雨量信息,再结合校园的建设发展情况,通过多种信息的结合来找到最适合学校的海绵城市建设方案。

我们不但能够改变校园的绿化建设,带来更加美观的校园风景;同时我们还能够在历年来,每次都“看海”的时节里,体验到没有积水,没有洪涝的美好校园道路。

此外,通过对校园整体的改建,还能够为老师以及各位学生提供更多的休闲、娱乐、学习的场所,同时也对学生有着潜移默化的教育意义。

二、海绵校园设计思路

1.设计目标

(1)雨水资源化利用

目前我国水资源主要面对的共有三大类问题,其中最受到关注的就是洪涝灾害。全国大约有60%的城市都面临洪涝灾害,每年的经济损失庞大,对社会的稳定性也造成一定不良影响。自从上世纪九十年代开始,我国主要几大河流就发生了五次特大型洪水,在1998年发生的长江洪水更是让我们明白洪涝灾害的严重性。

为了缓解这类问题给我们社会带来的负面影响,海绵城市建设应运而生。近几年发展迅速,很多城市都积极展开了海绵城市建设活动。

我们这个项目主要针对具体的社会建筑群——学校。

根据观察,学校排水措施有一定局限性,每年还会出现几次较为严重的积水情形;另一方面,如此庞大量的雨水,学校的选择是直接排入污水处理厂进行处理。这样的方法不仅造成雨水资源的浪费,同时也加重了污水处理厂的负担。除了雨水方面,学校对植物的灌溉也耗费大量自来水。我们通过分析认为,通过类似海绵城市建设来改造校园。这样我们不但可以缓解校园的积水状况,同时还能将雨水存储备用,在灌溉植株时给以一定的支持,减少水资源的浪费。

(2)宜人的生态环境

我们项目对学校校园的改造一部分是通过改建校园空间特性,选择一些喜阳、耐寒的植株来增加校园的绿化范围,同时也将其建立成一种景观设施。在美观和空气质量上都对学校产生非常积极的影响。

(3)科研和教育价值

目前我国海绵城市的建设主要关注于经济开发新区,对现今设施完备的地区很少涉猎。我们此次设计在于改造校园,建立一个海绵校园。

通过对校园这一具体项目的改建,海绵城市的建设就能够得到进一步完善,从而为以后建立完美的海绵城市打下坚实的基础。同时还能全力调动全校师生对水资源节约利用、废水回收等方面有个更加理性的认识,这也是我国建设全民节约用水的一大推动力。

2.设计原则

(1)规划引领

坚持先规划后建设,体现规划的科学性和权威性,发挥规划的控制和引领作用。

(2)安全为重

消除安全隐患,增强防灾减灾能力,保障校园水安全。

(3)因地制宜

应根据学校的自然地理条件、水文地质特点、水资源状况、降雨规律、水环境保护与内涝防治要求等,合理确定低影响开发控制目标与指标。

3.总体设计路线

图三海绵校园总设计图

三、设计场地概况

1.西安市气候情况

西安气候属暖温带半湿润大陆性季风气候。四季分明,夏季炎热多雨,冬季寒冷少雨雪,春秋时有连阴雨天气出现。多年平均降水量为744mm,最大降水量为903.2mm(1983年),最小降水量为312.2mm(1995年),最大值是最小值的2.89倍。降水年际变化很大,多雨年和少雨年雨量差别很大,两者最大差值可达590mm。降水的季节分配也极不均匀,有78%的雨量集中在5-10月,其中7-9月的雨量即占全年雨量的47%,且时有暴雨出现。年平均相对湿度70%左右。另外,随着城市的发展和人口的增加,“热岛效应”越来越明显,1996年后西安市极端雨强的强度和大于10mm降水时数发生的频率有上升的趋势【1】。2016年“7•24”西安暴雨其中西安南郊小寨、西郊劳动路、大寨路等路段积水十分严重,最高水位超过一米,交通严重受阻,部分火车被迫叫停。

2.西安市水资源现状

国际公认的维持一个地区经济和社会发展必须达到人均占有地表水资源量为1000立方米。而西安市人均占有地表水资源量不足380立方米,这个数量仅相当于全省人均占有量1/3,全国人均占有量1/6。可以看出,西安市属严重缺水地区。水资源短缺已成为严重制约当地社会经济发展的重要因素。

3.长安大学(渭水校区)基本情况

长安大学(渭水校区)位于陕西省西安市未央区,校园占地面积约118.00公顷,建筑面积29.39公顷,绿化面积60.26公顷,绿地占比为51.07%,校园内有两个人工湖(修远湖,明远湖)总面积为12154平方米。

4.各地面类型占比

5.高程情况

校园整体地形平坦,没有大幅度起伏。

四、海绵校园建设技术途径分析

1.绿化:学校现有绿地包含大面积草坪、树林以及建筑周围绿化带等,占地面积约为602614㎡,占比较大为51.07%,在雨季能很好地起到渗水作用,已经符合海绵城市“渗”的要求,但部分绿地景观效果不好,例如学校东门口附近的绿地,平时缺乏维护管理,杂草丛生,景观效果一般,可以改造成景观效果较好的雨水湿地或者雨水花园,即将原有绿地改为向中间倾斜的浅凹式绿地,汇集并来自路面或者屋顶的雨水,使其经过植物、土壤的综合作用得到净化,并逐渐渗入土壤,涵养地下水,若遇特大降雨,超过设计蓄水量的积水则通过溢流管进入雨水管渠排出。

典型实例有深圳大学土木工程学院的LID花园,雨水落在花园,首先落在绿色植物或透水铺装的步道上,经过初步的截流和下渗后,通过高差流向花园中的低洼地,土木学院大楼屋顶的雨水以及花园周边的雨水都可以汇流进入花园。[1]

雨水花园结构图

2.硬质铺装:学校的硬质铺装面积约为252579㎡,占比21.41%,包含学校北侧的目前国内高校唯一的汽车综合性能试验场、校园道路以及广场等,除少部分通过多孔砖或嵌草砖渗到地下之外,其余均通过雨水口收集,经雨水管渠排走,没有合理的回收利用,造成雨水资源的浪费。

(1).校园道路可以考虑将负荷小的道路改为多孔渗透性铺装,例如组件式混凝土砌块,效果长久,堵塞时只需简单清理并将铺面砌块中间的砂土换掉,处理效率即可恢复[2];也可以考虑将路缘石间隔一定距离进行开口,使部分路面积水通过路缘石豁口流到道路两侧绿化带内,渗透到地下,补充地下水。

较好的道路改造实例为波特兰的Siskiyou街道,改造项目在街道机动车道两侧分别设置了等同于停车位宽度的雨水花园,节省了道路空间;同时雨水花园是街道原有绿化带的外延,采用LID路缘石,径流沿路缘石豁口进入下沉的花园,有良好的雨水滞留、过滤净化径流的效果。【2】

据此实例,根据渭水校区道路为单车道、较窄的实际情况,可将小型雨水花园设在道路中间或者道路一侧绿化带内,既节省了道路空间,不会造成交通拥挤,同时,跟原有的传统绿化带相比,路缘石带豁口且雨水花园地面低于道路,增加了雨水的下渗量,可有效减少地面径流。

波特兰Siskiyou街道雨水花园实例图

(2)长安大学渭水校区校内广场数量较多且基本为硬质铺装,降雨时尤其是特大降雨时造成广场处管网压力大。可根据学校广场具体情况,例如行政楼后面的广场,因其具有地面低、呈阶梯状下沉的特点,可以将其改造成具有一定蓄水功能的广场,即晴天或者常规雨季时,广场同普通广场一样干燥并不蓄水,只有在特大降雨时,汇集周围路面径流等的雨水并进行储蓄,当雨水管网压力降低至正常状态时,再逐渐将广场内的水通过雨水管渠排走,起到削减洪峰、缓冲管网压力的作用。需要注意的是,因其发生概率较低,故储蓄的水并不进行回用;同时,因其储蓄的水水质一般,故储存时间不宜过长,以防产生卫生问题。

典型的雨水广场为鹿特丹Benthemplein水广场,该项目应用了大量的雨水管控设施,形成了一处既解决了城市雨水问题又营造了独特景观的城市空间,晴天时,空旷的广场可以供市民运动和休闲,下雨天又可以汇集并集蓄雨水,减少地表径流,给市政雨水管网减压。【3】

鹿特丹雨水广场效果图

3.校园水体:渭水校区内现主要水体为明远湖及修远湖,占地面积约为12154㎡,占比1.03%,湖内虽养有锦鲤,但因两湖水均为死水,水质一般,尤其春季水藻大量繁殖时,湖水呈黄绿色,色度、浊度均较高,景观效果差。

一方面,可以在现有湖泊的基础上,将其改造成生物滞留塘,即在湖的周围或一侧添加前置塘,作为雨水的初期弃流设施,使初期径流携带的大量泥沙沉积在前置塘内,降低汇集到湖内雨水的径流污染负荷,减少湖内底泥量,延长排泥周期,同时,可在湖周边种植湿生植物,在一定程度上一直藻类的繁殖,降低湖水的浊度以及色度。

另一方面,湖泊本身就有蓄水的功能,在暴雨期间可以起到削减洪峰的作用,晴天时,又可以将贮存的水进行处理,进行回用。

生物滞留塘示意图

4.建筑屋顶:校园内建筑包括学生宿舍楼、教学楼、行政楼、图书馆、校医院等,屋顶面积约为293902㎡,占比为24.91%,雨水经雨落管落下后,少部分入到附近绿化带中,补充地下水,大部分流到附近雨水口,经雨水管渠排到校外,造成雨水资源的大量浪费。

一方面,可以在载荷较大的屋顶上种植易于管理的花草等,形成绿色屋顶,夏天可降低室内温度,同时,既可以滞留一部分雨水,又可以对初期雨水进行简单净化处理,再将多余的雨水经雨落管收集到贮水罐或蓄水池内,进行回用,最后再将多余的雨水经贮水罐排水管、雨水管渠排放掉,可有效降低屋面雨水径流总量,减轻管网压力,同时极大程度上降低了径流污染的负荷,但是绿色屋顶的设计要注意防渗层的处理,避免水渗入到屋内,而且,用雨落管收集多余雨水时,要防止培养层的杂物堵塞雨落管,可以在雨落管入口处加一层滤罩等。

另一方面,老旧建筑或者屋顶载荷小不足以支撑包括植被层、种植土壤等在内的绿色屋顶结构时,可以直接将屋面雨水经过初期弃流后收集到贮水罐内再进行回用。

已经建成的绿色屋顶有全国政协屋顶花园,该项目设计科学、严谨施工、精心养护,绿色植物生长茂盛,并荣获了世界屋顶绿化最佳单位金奖的提名。下图为绿色屋顶结构(或者实景图)

雨水罐结构图

全国政协大楼绿化

5.雨水处理以及回用:

雨水处理流程:雨水——初期雨水弃流装置——雨水储存池——接触过滤器——清水(消毒)池——回用

雨水经初期雨水弃流装置弃流并拦截粗大漂浮物后自流进入雨水储存池。雨水储存池作用有二,一是进行沉淀,去除水中夹带的泥沙等无机颗粒;二是进行流量调整,使后续处理设施在设定的参数下运行,从而保证其除污效能的充分发挥。雨水储存池中的原水经泵提升并经投加混凝剂后定量地进入接触过滤器;在接触过滤器内,由于滤料的机械筛分作用,混凝剂与水中的有机物等污染物质形成的絮体等固形物被截留、去除。滤后水靠余压自流进入清水池;在清水池内,通过投加缓释消毒药片对处理水进行消毒。至此,处理过的雨水已经达到了回用要求,经泵加压后,便可用于绿化、水景补水以及浇洒道路等用途。

雨水回用示意图

五、景观设计

设计基地内,收集雨水的景观要素主要是硬质铺装、绿地、建筑屋顶、水体。水体直接吸收雨水,硬质铺装、绿地、建筑屋顶主要承接雨水。通过对集水要素景观设计,使它们在满足基本对雨水收集、渗透、净化的功能同时,不但减少雨水径流,也丰富了景观。

1.地面铺装设计

传统地面硬质铺装阻隔了雨水的自然下渗,影响了自然水文循环过程,为了尽可能恢复场地开发前的状态,增加雨水下渗,可根据不同场地需要使用透水铺装材料,如各种透水砖、透水沥青、透水混凝土以及鹅卵石、碎石、草坪砖等。各种透铺装材料根据场地特点用在广场、停车场、人行道(路、径)以及车流量和荷载较小的道路,在材料形式组合和色彩方面可以通过艺术手法进行各种设计变化,使铺装既能够集水渗水,又能形成独特的景观效果。(图1)

图-1道路铺装示意

2.绿地景观

在绿地中,绿地景观要素主要是乔木、灌木和草等植物,自然的植物环境在涵养水分、保持水土、减少地表径流、促进大气水循环等方面发挥重要作用,应尽量保护天然绿地,使之呈现自然野趣之美。对于人工绿地,可根据场地周围的开发状况进行合理变化与设计。如道路、广场区域,可依据场地条件,结合景观要求设计一定尺度和规模的下凹式绿地,雨水进入下凹式绿地,所含的部分泥沙、树叶和垃圾可以被过滤,一些污染物可以被植物根系吸附,雨水被汇集并缓慢渗入,减小了径流并补充地下水。下凹式绿地中,最富吸引力的是雨水花园,雨水花园中可以种植多种植物,形成独具观赏特色的湿地景观。下凹式绿地的植物选择与常规绿地植物不同,要结合景观设计要求,优先选择吸附净化能力强,能短时耐涝、耐旱、抗逆性强的乡土植物。

3.屋顶景观

在海绵校园设计中,建筑物的屋顶也承接了大量雨水。当前最富美感及生态功能的屋顶景观莫过于绿色屋顶。绿色屋顶一般是指建筑屋顶的部分或整体由绿色植物、生长基质及防水膜覆盖的一种屋顶形式。降雨发生时,落在屋顶上的雨水一部分被植物和生长基质等结构系统吸收、滞留和存储,一部分通过蒸腾与蒸发作用重新回到大气中。根据建筑屋顶布局与结构等特点可以设计形式丰富的绿色屋顶,形成美丽的屋顶花园,与湿地环境很好的融合。如香港湿地公园游客中心的绿屋顶,远看像一座凸起的山丘,自然的融入湿地环境。(图4)

4.植物配置

(1)屋顶绿化植物选择原则

屋顶绿化植物在选择上本身应考虑植物自身条件、和对屋顶荷载等对实际环境的影响,和植物本身的形态、色彩、特性及是否屋顶绿化的功能需求。

①选择耐短时潮湿积水的植物;

海绵校园在建设时要求屋顶绿化能有一定的“渗、滞、蓄”的能力。基于西安地理环境条件,该地属于大规模、长时间降水较少,多为短期、量少,偶尔出现多年一遇降水的自然环境。因此完全喜湿及水生植物并不适合屋顶绿化。

②选择须根发达、喜阳的植物;

渭水校区的屋顶面积占总校园面积的24.91%,光照时间长、强度大,在大部分区域宜选用喜阳植物。且在靠近女儿墙体及被乔木遮挡处宜栽种喜阳喜阴植株。受海绵校园的结构影响,屋顶在满足防水等基本规范后,种植层厚度较浅,且在种植层下宜设置排蓄水设施。因此,应选择根系发达的浅根系植物,避免植物对结构产生的破坏。

③选择抗风、不易倒伏的植物;

校园内大部分屋顶为多层宿舍楼。位置较高,周边无遮挡,屋顶的空气流动较地面更大。此外,屋顶种植土层较薄,乔灌木较容易倒伏,宜选配一些抗风性能强的植株。

④选择姿态优美的乡土植物

屋顶绿化的条件相对恶劣一些,乡土植物更加适应当地的气候条件,选用乡土植物更易成活,拉近也能表达设计者的理念。受屋顶花园面积限制,每株植物都应是观赏的重点。在相同的生态效益情况下,姿态优美的本地植物更能营造出亲近宜人的景观。

(2)花园式绿化植物选择

乔木

乔木在绿化中应用较多,但有占用空间过大、某些种类渗透能力较弱等弊病。乔木在屋顶绿化中一般作为中心景观,因此选用的乔木宜为景观树,鉴于本身姿态较优美。若能选择开花且色彩艳丽、果实有特色的品种,整体的绿化景观层次和丰富度将明显提高。如罗汉松、红枫、鸡爪槭、紫薇、海棠和棕榈科植物。

灌木

花灌木在整个植物景观中起到承上启下的作用,也是花园绿化种植的主体。单株或多株组合栽植,如金丝桃、海桐球、苏铁、茶梅、南天竹等灌木,常观赏其美丽芳香的花朵、色彩艳丽的枝叶和优美的株型;密植后修剪成各种模纹或绿篱,如红花木、金叶女贞、金边黄杨、石楠、十大功劳等,观赏整体造型。

地被植物

海绵校园花园绿化使用的地被植物不但需要有一定的观赏价值,也要具有一定的耐水、吸水性。如扁竹根、紫色鸭跖草、吊竹梅、葱兰、韭兰、地毯草、肾蕨和凤尾蕨等,色彩丰富,对整个绿化环境的氛围营造起着基础性作用。在花园式屋顶绿化中应用地被植物,常常与乔木、灌木相搭配,在乔灌木下部的地被要考虑耐阴性。

藤本植物

藤本植物的生命力较强,抗水能力突出。既美化环境又增加绿植面积。藤本植物在应用中的方式主要有2种,一种搭配各种廊、栅栏、花架,另一种在屋顶边缘设置种植池,藤本植物向下垂吊。目前可以用的藤本植物品种相对较少,紫藤、常春藤、迎春、黄素馨、七姊妹、九重葛、油麻藤、葡萄、金银花等品。

六、效益分析

1.环境效益

(1)海绵校园的设计过程中,通过设置多道防线、多处设施,能将部分雨水收集起来并加以利用,能够节约水资源,缓解部分地区人均水资源严重不足的局面。雨水收集后按用途分类情况如表所示。

(2)有利于水污染的控制。海绵校园的建设,对校园内污染物有一定降解作用。对于面源水污染和初期雨水污染的控制,起到了一定的积极作用。

(3)海绵校园的建设更加注重利用适宜当地的生态化设施,如植草沟、雨水花园、多功能调蓄水体等,这些设施可以与园林景观相结合,与绿地和景观水体相结合,创造更宜人的生活环境,提升校园环境品质,并且有利于水生态的维护。

2.经济效益

(1)通过海绵校园的建设可以充分利用雨水资源,缓解径流污染和内涝风险,降低水环境污染巨额治理费用,减少由于内涝造成的巨额损失。

(2)收集的雨水可以进行回用,节约水源,消除浪费,避免污染排放而减少的社会损失,减轻市政管网压力。依据美国环保局测算数据显示,与传统雨洪管理技术相比【4】,海绵城市措施的应用可节约15%-80%的成本【5】。因此,雨水收集利用有助于实现我国经济循环和可持续发展。

3.社会效益

校园作为教书育人,培养人才的重要场所,理所应当在生态文明建设方面发挥思想引领、科技支撑和典型示范的社会功能【6】。在校园内进行“海绵城市”理念的研究,可以大力宣传雨水收集和利用的理念,使同学们更加深刻地认识到我国目前水资源现状的严峻性和雨水循环利用的必要性,增强节水意识和环保意识,为建设资源节约型、环境友好型社会,贡献自己的一份力量。

七、结论

1.研究结论

(1)大学校园作为一个独立的系统,是一个微缩城市,也是一个微缩的社会部分。基于“海绵城市”理念下,通过对雨水可持续利用的校园景观设计的研究,我们更加清晰地认识到将“海绵城市”理念运用于校园空间的可行性,以及在校园内进行雨水的利用具有广阔的前景。

(2)本文从我国水资源现状和城市洪涝灾害情况出发,分析了水资源短缺的原因和洪涝灾害的成因,提出了海绵校园设计的思路,并基于“海绵城市”的理论,结合国内外已有的“海绵城市”改造案例和长安大学渭水校区的实际情况,进行了LID(LowImpactDevelopment)设施的落入和景观设计。

(3)通过海绵校园建设,可以有效地应对暴雨灾害对师生安全和学校设施的影响,降低面源污染,打造更宜人的景观环境,使师生教学生活更安心,更省心,更舒心。此外,通过对雨水的收集,净化和利用,在一定程度上减缓了水资源缺乏的压力,对于控制雨水径流污染和减轻排水管网压力有着积极的作用。

2.局限与不足

(1)本文研究的是以长安大学(渭水校区)为例的海绵校园设计,但本文所用的数据都是西安市的资料,由于地区的差异性,可能存在一些偏差。

(2)缺少较具体的高程资料和现有雨水管网资料,使研究受到一定的局限。

(3)“海绵城市”理论涉及科目众多,作者对于其他学科的学习和认识不够深入,仅从LID设施和景观设计方面入手,不可避免的存在局限性。此外在建筑设计,施工可行性和造价问题方面涉及较少。

参考文献:

[1]王建鹏,薛春芳,谢以扬,等.基于内涝模型的西安市区强降水内涝成因分析[J].气象科技,2008,36(6):772-775.

[2]李明.海绵城市背景下的海绵校园研究——以河南工业大学为例[],河南工业大学,2017.

[3]赵宏宇,李耀文.非生态视角下雨洪冲击弹性应对策略探究——以鹿特丹水广场为例[J],国际城市规划,2016.

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项目基金:大学生创新创业训练计划项目(编号:201710710263)

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基于“海绵城市”理论下校园雨水资源回收利用和景观设计的探讨
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