雨水管理技术下的校园景观设计

摘要：通过艺术化的景观手法把雨水基础设施与校园景观相结合，不仅可以解决场地的雨水问题，还可以营造生态宜居的大学校园环境。文章以苏州大学金螳螂建筑学院为例，将雨水管理技术运用到大学校园景观中，通过多次调研并运用GIS软件对场地地形与雨水径流进行全面评估，因地制宜地设置了多种雨水基础设施；并且针对更新设计后的场地运用年径流量总量控制率的计算方法得到量化的数据支撑，然后与场地现状的评估数据相对比，进而论证更新设计后雨水管理技术的科学性与合理性。

关键词：雨水管理技术；校园景观设计；GIS径流

近年来，许多国外学者针对城市雨水管理做出了诸多的理论研究和实践，比较有影响力的有美国的低影响开发和最佳管理措施、澳大利亚的水敏感城市设计、英国的可持续排水设计、新西兰的低影响城市设计与开发等，这都对城市雨水循环利用进行了有益的探索[1]。在国内，随着住房和城乡建设部门出台关于海绵城市建设的相关指南，许多城市也聚焦在海绵城市的建设上，通过源头削减、过程转输和终端调蓄等多种手段，最终实现城市良好的雨水循环[2]。大学校园景观作为城市雨水管理建设中的一个重要环节，强调在场地开发中，模拟自然界雨水循环过程，把自然界的雨水当作一种宝贵资源，通过景观化的营造，让雨水管理的每一个过程融入大学校园景观中[3]。

1研究背景

文章选取的案例是苏州大学金螳螂建筑学院，建成后的场地与大多数校园景观一样，缺乏师生公共活动与交流的空间；植物景观缺乏层次与季相变化；休息设施也因为长期没有师生使用而落满灰尘；每到梅雨季节，学院门口的道路总是有积水，妨碍师生进出。为了有效改善目前存在的问题，打造丰富多彩的校园生活，文章将研究雨水管理的景观设计策略，利用场地周围宝贵的自然雨水资源，进而恢复场地自身的水文循环。与此同时，文章将具体介绍雨水管理基础设施技术及其运用，把雨水管理的理念融入校园景观中，最终提升校园景观品质，为师生提供丰富的休闲娱乐设施。

2基于雨水管理技术的苏州大学金螳螂建筑学院景观优化策略

2.1优化竖向设计

雨水管理的核心是模仿自然界雨水依靠重力流动的过程，在设计之初，需要熟悉现状自然地形地貌。针对低洼的部分，适当拓宽挖深，作为雨水生物滞留池或者生态排水沟；屋顶平整的区域，可以营造微地形，形成像水波一样的连续隆起的缓坡，这样既可以增加坡面雨水滞留的时间，也避免了雨水快速向一个方向汇集，延长雨水滞留时间；在道路和广场等硬质广场区域，优化道路和广场区域的横纵坡度，把原来不透水的材料改为透水性优良的材料[4]。

2.2增强植物搭配的多样性

在植物设计的时候，需要考虑到构建自然生态多样性的植物景观群落；在植物选择方面，选择当地的乡土植物，不仅考虑到乡土植物本身具有不错的观赏价值，而且更加注重这些乡土植物对不同环境的适应程度和后期管理维护[5]。种植在生态滞留池等位置的植物，还需要考虑植物对场地雨水的滞留能力和对雨水的过滤净化能力。在花灌木的选择上，可以选择蒲苇、桔梗、鸢尾、美人蕉、黄菖蒲、福禄考、绣线菊等耐水湿植物；在乔木的选择上，由于阔叶乔木对雨水滞留效果十分突出，因此场地中的主干树种将采用冠幅比较大的树种，比如香樟、栾树等[6]。为了丰富校园景观的季相变化，增加一些色叶树种，如乌桕、银杏、紫叶李等乔木。

2.3丰富多样的雨水基础设施

雨水降落到地面历经以下三个环节，包括源头环节、过程环节和终端环节；把这三个环节进一步划分为五个步骤，包括减速、过滤、净化、吸收、下渗[7]。最后把流经场地的五个水文环节，通过艺术化的景观设计手法把雨水基础设施与校园景观相结合，进而形成极具创意的校园空间，包括生态滞留池、雨水渗透园、透水性铺装、路缘扩展带、屋顶花园、建筑墙面垂直绿化等雨水基础设施。

3基于雨水管理的苏州大学金螳螂建筑学院景观设计

3.1场地区位与自然条件

基址位于苏州大学独墅湖校区二期中部，紧邻学校田径场，占地面积约10720m2，地势比较平坦，如图1所示。苏州市属于亚热带季风海洋学气候，四季分明，雨量充沛；年均降雨量为1100毫升，降雨集中在6～8月份。

3.2场地GIS径流分析

为了准确获得场地的地形，运用BIGMAP软件，下载了地形数据和等高线等信息，进行数据处理后，得到高程数据信息，然后导入GIS软件做地形和雨水径流可视化分析，如图2所示。地块区域地形呈现东北高、西南低，在地表径流分析图上面显示雨水由东北流向西南方向。在学院教学楼的东南侧绿地有较大的汇水区，因此把集中的雨水收集池放在教学楼东南侧绿地上。场地雨水集中汇集到教学楼东南侧绿地中，经过植物和土壤的净化与沉降，最终流入教学楼西南角的蓄水箱中，净化后的雨水可以作为教学楼厕所用水和日常浇灌用水。当遇到特大暴雨，超出蓄水箱容量的雨水将通过溢流管道汇入西侧河流，联通整个城市水网。

3.3雨水基础设施技术及其应用

研究中涉及的类型有建筑屋顶、建筑立面、广场、道路、停车场、绿地等。因此，针对不同的用地环境，需要利用不同的雨水基础设施对雨水进行净化处理，如图3所示。场地运用雨水管理技术总共有13处，包括路缘扩展池、生态滞留池、下凹绿地、屋顶绿化、旱溪景观、透水铺装、建筑垂直绿化等，如图4所示。学院教学楼的东南侧绿地作为集中的汇水面，与其他部分的汇水区连接形成一个完整的雨水循环体系，如图5所示。（1）建筑屋顶和立面绿化：屋顶原本为硬质屋顶，为了满足建筑屋顶承载和减缓雨水滞留的作用，将屋顶改造为波浪起伏的草坪，方便滞留雨水，延长雨水下渗的时间，多余的屋顶雨水将通过建筑屋顶边缘处的一圈火山岩进行过滤后，最后排放到旱溪；场地建筑立面保留原有的爬山虎绿化，在建筑立面设置喷灌设施，夏季可以对墙面进行降温。（2）景观旱溪：在学院建筑的东南侧绿地是集中的汇水面，因此，在学院东南侧绿地设置景观旱溪。在梅雨季节时，周围的雨水将通过旱溪周围植物进行初步过滤后，然后流入景观旱溪之中，形成集中的水体景观；与此同时，旱溪景观也作为沉淀池和瀑氧池，对雨水进行初步净化。净化后的雨水将流入末端的集水箱储存，储存的雨水便可以通过屋顶的太阳能水泵系统将净化后的雨水抽取用来作为厕所用水。在旱季时，景观旱溪由于没有雨水汇集，便作为另外一种旱溪景观，也可以当作学院师生的活动场地。随着季节性的变化，景观旱溪的水位与景观空间也在发生变化，综合考虑空间、水位、时间三者之间的关系，形成有缩有放的校园景观，如图6所示。（3）透水铺装：原有铺装容易在路面留下积水，因此替换为透水性铺装。透水性铺装的种类非常多，包括透水性混凝土、透水性沥青、透水砖、砾石和植草格等。透水性铺装不仅可以快速排除道路、广场和停车位的雨水，防止路面积水，而且雨水可以快速透过铺装，进而补充地下水。有研究表示，透水铺装的成本比不透水铺装的成本普遍贵10%～20%，但是从整体看，由于设计了合理的竖向设计，场地的雨水径流模拟自然状态下的水文，因此减少了管道的铺设和缩小了管径，整体成本降低了12%～38%，有效降低营造成本[8]。（4）路缘扩展带：场地四周有着7m宽的沥青路面，遇到夏季暴雨时，路面会迅速汇集雨水。传统的做法是把携带路面污染物的雨水直接排入下水管道，这样不仅浪费大量的雨水资源，还会增加水体污染。因此，在优化设计时，需要在原有路牙石上面打开切口，让道路和停车场的雨水径流可以循着路牙石切口流入雨水入口缓冲植物带中[9]。这样可以让路面汇集的雨水滞留在缓冲植物带中，让雨水可以充分下渗与净化，多余的雨水便可以流入生物滞留池里面，如图7所示。（5）雨水花园：学院中庭原本以铺装为主，为了滞留中庭的雨水，中庭部分设置了雨水花园，如图8所示。把原本地势平整的场地，通过优化设计，改造成一个下沉庭院。建筑中庭雨水先在中庭入口的平台汇集；然后流入中庭依次跌落的三级草坪平台，进行初步的雨水过滤；经过初级净化的雨水便流入中庭的雨水花园中，让雨水进行充分下渗；当雨量过大时，雨水花园过多的雨水将排入蓄水池中。为了营造舒适的微气候，在中庭区域设置雾喷系统，利用屋顶太阳能提供电力，当有师生经过中庭时，喷雾系统会自动检测释放水雾，给建筑中庭降温，而且喷雾系统还可以根据夏季气温变化，调整喷雾大小。

4场地改造前后年径流总量控制率

4.1计算原理

为了直观地知道更新设计前后雨水径流的变化，文章引入了年径流总量控制率的计算方法。通过采用加权平均法，计算得出综合径流系数，然后利用综合径流系数反向推导出年径流总量控制率。具体计算原理如下：将各个下垫面的面积和各个材质的径流系数带入式（1）中，便可得到综合径流系数φz，然后根据公式2推导出年径流总量控制率Q。

4.2改造前年径流总量控制率

计算出原有场地的各下垫面的面积，各个材质的径流系数参照《苏州昆山市海绵城市规划设计导则（试行）》，如表1所示。通过公式1可以得出场地原始综合径流系数φz=0.52；由公式2进一步得出年径流总量控制率Q=48%。因此，当原有场地年径流总量控制率为48%的时候，场地中52%的雨水将直接流入下水道中，造成了雨水资源的浪费。

4.3改造后年径流总量控制率

由公式1可以得出场地原始综合径流系数φz=0.25；由公式2得出年径流总量控制率Q=75%。计算出来的结果展示了进行雨水管理后的场地，理论上可以让75%的雨水在场地进行消纳，另外25%的雨水将通过雨水基础设施的多次净化，最后流入雨水收集箱中。改造后的材料面积及径流系数如表2所示。

5结束语

文章围绕苏州大学金螳螂建筑学院雨水收集利用现状，利用雨水管理技术模拟了自然界雨水径流的方式，营造了雨水花园、路缘扩展池、生态滞留池、下凹绿地、屋顶绿化、旱溪景观、透水铺装、建筑垂直绿化等十多种雨水基础设施。其不仅有效滞留住雨水，还利用艺术化的手法把雨水基础设施景观化，从而直观地向师生展示了雨水处理的过程，具有很好的科普教育意义。与此同时，通过科学的计算方法对设计前后场地的径流量进行验证分析，计算结果很清晰地展示了雨水管理技术的运用可以有效减缓瞬时洪峰，让雨水充分净化下渗，实现良好的雨水循环，改善校园的生态环境。

参考文献：

[1]冯娴慧,李明翰.美国雨水管理理念与实践的发展历程研究与思考[J].中国园林,2018,34(9):89-93.

[2]仇保兴.海绵城市（LID）的内涵、途径与展望[J].建设科技,2015(1):11-18.

[3]罗范颖,朱玲.基于雨水管理的校园景观设计:以沈阳建筑大学为例[J].沈阳建筑大学学报(社会科学版),2019,21(2):135-140.

[4]张艺川.景观功能视阈下的大学校园综合活动空间设计研究[J].建筑与预算,2020(8):37-39.

[5]夏婉菲.基于“海绵城市”建设的城市湿地景观设计探究[J].规划与设计,2019(35):129-130.

[6]刘艳丽,王全九,杨婷,等.不同植物截留特征的比较研究[J].水土保持学报,2015(3):172-177.

[7]王思思,苏义镜,车伍,等.景观雨水系统修复城市水文循环的技术与案例[J].中国园林,2014(1):18-22.

[8]黄玲玲,刘滨谊.基于海绵城市理念的园博园景观规划设计研究:以苏州太湖园博园为例[J].园林,2020,336(4):82-89.

[9]杜梦茹,李煜.高校既有校园景观微更新设计探究:以西南林业大学老校区为例[J].现代园艺,2020,43(19):146-149.

作者：刘志镜 单位：苏州大学