徐澤飛

（廣西民族大學(xué)， 廣西 南寧 530000）

0 引言

“海綿城市”作為一種新型城市建設(shè)方法，其核心理念為融合自然與生態(tài)，旨在利用有效措施以保留雨水、緩解洪水問(wèn)題，并減少對(duì)水資源的浪費(fèi)和破壞，從而實(shí)現(xiàn)水文平衡、解決水資源短缺和水生態(tài)惡化等問(wèn)題。校園作為一個(gè)生態(tài)微環(huán)境，人口眾多且密集，是典型的小規(guī)模社會(huì)，校園生態(tài)的保護(hù)和改善尤為重要。無(wú)處不在的灰色基礎(chǔ)設(shè)施、不透水的表面、建筑物等缺乏生態(tài)恢復(fù)力和彈性，導(dǎo)致校園微氣候惡化，并在陰雨天氣、雷暴天氣時(shí)污水系統(tǒng)中水流增加，這是目前高校校園環(huán)境存在的主要問(wèn)題?！昂＞d城市”建設(shè)成功案例為“海綿城市”理念應(yīng)用到校園建設(shè)中提供了有效方案。

本文主要從校園生態(tài)道路建設(shè)、可持續(xù)排水系統(tǒng)建設(shè)、校園景觀結(jié)構(gòu)生態(tài)建設(shè)及水資源回收利用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等四方面闡述“海綿城市”理念應(yīng)用于校園建設(shè)的可行性。

1 校園生態(tài)道路建設(shè)

1.1 透水性路面材料的應(yīng)用

校園道路作為連接校園各個(gè)角落的重要通道，不僅提供便捷的交通功能，還承載生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和校園生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要功能。為了創(chuàng)建綠色、宜人的校園環(huán)境，校園生態(tài)道路建設(shè)愈發(fā)重要[1-3]。

校園傳統(tǒng)路面存在排水效果差、噪聲大、雨天行車視線不安全等缺點(diǎn)[4]，這些問(wèn)題對(duì)校園內(nèi)行車安全和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了很多負(fù)面影響。此外，目前校園內(nèi)的道路設(shè)計(jì)只單純追求承載強(qiáng)度、美觀等非生態(tài)需求，很少關(guān)注生態(tài)效益?；凇昂＞d城市”理念，新型校園道路路面建設(shè)不僅可實(shí)現(xiàn)路面的基本功能，還可實(shí)現(xiàn)良好的生態(tài)效益。

對(duì)于新型道路路面，最直接的設(shè)計(jì)方案是將傳統(tǒng)道路的基本功能與景觀、排水功能相結(jié)合[5]，并采用透水材料作為路面主要材料，如滲透性路面材料Eco-PPMs。透水材料在海綿城市建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)路面相比，一方面，透水材料可降低路面溫度，緩解城市熱島效應(yīng)；另一方面，可有效促進(jìn)雨水的儲(chǔ)存、滲透和凈化，對(duì)調(diào)節(jié)校園內(nèi)雨水徑流具有極大的生態(tài)效益，并在凈化水質(zhì)、降低交通噪音、緩解熱島效應(yīng)、回收廢棄物等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，故可廣泛應(yīng)用于校園道路的路面建設(shè)中。但隨著透水材料的應(yīng)用日益廣泛，如何提高透水路面全生命周期性能是迫切需要解決的問(wèn)題，進(jìn)一步發(fā)展相關(guān)的高耐久性生態(tài)材料是亟待解決的問(wèn)題之一。

發(fā)展高耐久性生態(tài)滲透性路面材料，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注材料設(shè)計(jì)、應(yīng)用和性能改進(jìn)等方面。透水路面主要采用瀝青基或水泥基材料建造，不同材料的孔隙率、骨料級(jí)配和配合比是影響其力學(xué)性能和滲透性能的主要因素，在路面材料設(shè)計(jì)方面應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以上因素影響，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。此外，由于透水路面結(jié)構(gòu)的特殊性，很難平衡透水性和力學(xué)性能。普通透水路面的力學(xué)性能比傳統(tǒng)路面低50%左右，尋求適宜新材料和設(shè)計(jì)新內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，并提高機(jī)械性能和耐用性是關(guān)鍵問(wèn)題之一?？傊?，即使透水路面建設(shè)符合“海綿城市”理念，但如何克服該類材料的施工技術(shù)、力學(xué)性能及應(yīng)用范圍的限制，有效將透水路面材料應(yīng)用于校園道路全生命周期仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

1.2 建筑原材料的應(yīng)用

據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑垃圾占城市固體廢物的40%，有研究表明該類垃圾可制備為再生材料，以代替天然碎石。該類技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，不僅可以緩解碳排放壓力，減少環(huán)境污染，還可節(jié)約資源和能源，滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)綠色混凝土發(fā)展的要求。因此，該類技術(shù)在校園建設(shè)中具備極大潛力和可行性，以實(shí)現(xiàn)校園建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，同時(shí)打造更加環(huán)保和資源節(jié)約的校園環(huán)境。

建筑垃圾主要分為建筑垃圾再生骨料和建筑垃圾再生粉。建筑垃圾再生骨料通常具有較大的破碎值和較高的吸水率，而再生粉具有潛在的火山灰活性。再生骨料是指將建筑垃圾產(chǎn)生的廢混凝土、廢磚等建筑垃圾經(jīng)破碎、除雜、篩分得到粒徑＜40mm 的骨料。粒徑大于4.75mm的顆粒稱為再生粗骨料，粒徑＜4.75mm的顆粒稱為再生細(xì)骨料?，F(xiàn)有研究中使用的再生骨料根據(jù)其來(lái)源和成分主要分為三類：（1）再生混凝土骨料（RCA）； （2）再生磚骨料（RBA）； （3）再生磚混骨料（RBCA）。 RCA是廢舊混凝土砌塊破碎、篩分后得到的一種再生骨料，主要由碎石顆粒、膏體顆粒、水泥顆粒和表面涂有膏體和表面不涂膏體的混凝土粉末組成。RBA是一種再生骨料，由廢磚破碎而成，通常由廢黏土燒制磚（紅磚）和磚粉組成。RBCA是一種通過(guò)拆除磚混結(jié)構(gòu)（構(gòu)筑物）而生產(chǎn)的再生骨料。其成分復(fù)雜，含有大量廢磚、廢混凝土、玻璃、木材等雜質(zhì)以及少量輕質(zhì)物質(zhì)。

目前學(xué)者對(duì)建筑垃圾的研究主要集中在利用再生材料制備再生混凝土和路基填料。“海綿城市”的建設(shè)需要透水混凝土作為關(guān)鍵材料，透水混凝土作為一種綠色生態(tài)功能混凝土，被廣泛應(yīng)用于城市道路、停車場(chǎng)等地區(qū)。它是以級(jí)配粗骨料和膠凝材料為主，并加以一定比例的水及外加劑等原材料，通過(guò)特定的攪拌方法制成的多孔混凝土[6]。與普通混凝土相比，透水混凝土具有優(yōu)良的透水性、降噪和抗滑等特性，可以減輕城市排水系統(tǒng)的壓力。

2 可持續(xù)排水系統(tǒng)建設(shè)

在氣候變化和城市化的快速發(fā)展背景下，校園排水基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)變得尤為關(guān)鍵。隨著學(xué)校人口規(guī)模的增加和校園建筑的擴(kuò)張，有效的排水系統(tǒng)對(duì)于確保校園環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和學(xué)生的學(xué)習(xí)生活質(zhì)量至關(guān)重要。

排水系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，主要用于收集和輸送雨水、廢水。校園內(nèi)傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過(guò)下水道和水處理設(shè)施快速收集并處理本區(qū)域徑流，并將其輸送到受納水體中，其目標(biāo)是管理水量，以避免學(xué)校區(qū)域出現(xiàn)洪水。在此過(guò)程中水被視為一種環(huán)境的困擾，多以“眼不見(jiàn)心不煩”的方式處理。此外，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的維修和擴(kuò)建成本巨大，適應(yīng)特殊情況的靈活性較差。

相反地，隨著可持續(xù)發(fā)展生態(tài)建設(shè)理念的深入，雨水被認(rèn)為是一種可利用資源，隨之用于雨水管理的可持續(xù)排水系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該類排水系統(tǒng)更關(guān)注環(huán)境生態(tài)效益，并考慮水量、水質(zhì)和生物多樣性等多個(gè)方面。主要采用過(guò)濾和滲透溝、蓄水、洼地、盆地及綠色屋頂?shù)确绞綄?shí)現(xiàn)新型排水系統(tǒng)。其中，綠色屋頂是通過(guò)土壤和植被共同覆蓋屋頂?shù)纳鷳B(tài)方式。該方式有助于減少雨水徑流，從而降低洪水風(fēng)險(xiǎn)，并極大程度上降低供暖和空調(diào)成本及熱島效應(yīng)，此外，還能提高生物多樣性。綠色屋頂通常由四層材料，包括排水材料、過(guò)濾器、土壤基質(zhì)和植被[7]，如圖1。有研究表明，影響屋頂保水能力的因素主要是土壤基質(zhì)的深度和類型。此外，綠色屋頂徑流動(dòng)態(tài)的影響因素主要有屋頂特性，如層數(shù)和材料類型、土壤厚度、土壤類型、植被覆蓋、植被類型，以及屋頂幾何形狀（坡度、屋頂位置及年限）；此外，還取決于校園所在地區(qū)的天氣情況，應(yīng)充分考慮持續(xù)干旱期的時(shí)長(zhǎng)、氣溫及濕度、降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等因素。在充分了解綠色屋頂相關(guān)機(jī)理后，可將該類技術(shù)用于校園建設(shè)中，目前校園內(nèi)教學(xué)樓樓頂多以平屋頂為主，使用綠色屋頂可實(shí)現(xiàn)校園生態(tài)效益的最大化。

圖1 綠色屋頂構(gòu)造圖

然而，綠色屋頂排水系統(tǒng)仍存在很多問(wèn)題亟待解決，需進(jìn)一步完善。如植被茂盛可有助于增強(qiáng)空氣質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)屋頂性能，但通過(guò)頻繁施肥則存在污染雨水徑流的風(fēng)險(xiǎn)。綠色屋頂是否需要施肥以及施肥量是設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

3 校園景觀結(jié)構(gòu)生態(tài)建設(shè)

生態(tài)系統(tǒng)是由人類社會(huì)和自然系統(tǒng)共同組成的，景觀結(jié)構(gòu)可用來(lái)描述城市生態(tài)系統(tǒng)的景觀類型、多樣性和空間結(jié)構(gòu)，有助于理解環(huán)境、物種和人類之間的關(guān)系。景觀生態(tài)是用來(lái)評(píng)估環(huán)境的直觀方法。近年來(lái)，隨著高校擴(kuò)招政策的實(shí)施，校園建筑數(shù)量迅速增加，學(xué)生人數(shù)也隨之增長(zhǎng)。然而，這種擴(kuò)張導(dǎo)致了綠色空間的減少，給校園生態(tài)功能帶來(lái)了損害。大規(guī)模的建筑開(kāi)發(fā)和土地利用變化對(duì)校園生物多樣性產(chǎn)生了負(fù)面影響，導(dǎo)致物種群落均勻度的降低。校園作為學(xué)習(xí)和生活的場(chǎng)所，宜居環(huán)境和生態(tài)平衡對(duì)學(xué)生的健康和學(xué)習(xí)具有重要影響。然而，由于綠地面積減少和生態(tài)環(huán)境破壞，校園生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到威脅，生物多樣性遭受破壞。這不僅限制了學(xué)生接觸大自然的機(jī)會(huì)，還影響了生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力和校園環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。因此，需通過(guò)科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，合理布局綠地和景觀，引入原生植物，創(chuàng)建棲息地，改善校園生態(tài)環(huán)境，提高物種群落均勻度，并為學(xué)生提供一個(gè)更加和諧、宜人的校園環(huán)境。

在校園生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注植被覆蓋類型及種植方式等相關(guān)問(wèn)題。有學(xué)者提出，開(kāi)放空間景觀結(jié)構(gòu)會(huì)影響人類生理、心理反應(yīng)。研究表明，人們更偏向于景觀設(shè)計(jì)較為規(guī)則且形狀較為簡(jiǎn)單的景觀結(jié)構(gòu)，而植被密度較大的景觀設(shè)計(jì)會(huì)使人們產(chǎn)生消極情緒，使人們產(chǎn)生防備心理。因此，在校園景觀設(shè)計(jì)中，應(yīng)在為學(xué)生提供安全、放松開(kāi)放空間的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮樹(shù)木形態(tài)、樹(shù)木配置及管理計(jì)劃。此外，相關(guān)學(xué)者建議在校園內(nèi)多使用垂直綠化，并在教學(xué)樓周圍或沿道路兩側(cè)種植大片高大樹(shù)木，考慮到學(xué)生健康和生態(tài)可持續(xù)性的雙重目標(biāo)，應(yīng)采用曲線邊界和多樣化的植被栽種方式[8]。

校園景觀設(shè)計(jì)應(yīng)與“海綿城市”中的雨水管理相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)美觀與資源最大化利用的雙重目標(biāo)，通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，可以將雨水收集系統(tǒng)中的水資源用于校園景觀中。

4 水資源回收利用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

在我國(guó)部分城市，水資源短缺問(wèn)題日益突出，特別是在校園環(huán)境中，由于人口眾多、用水量大，水資源的保障和節(jié)約顯得尤為重要。因此，迫切需要采取措施改進(jìn)水資源回用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的有效管理和合理利用，最大程度地減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展?；凇昂＞d城市”可滲透性生態(tài)道路建設(shè)及其他生態(tài)措施的實(shí)施，可最大化實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)雨水和中水的二次利用。根據(jù)《多倫多低影響開(kāi)發(fā)暴雨管理規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，可將低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施分為以下5種：雨水收集型、雨水滯留型（典型代表：綠色屋頂）、雨水滲透型、雨水滯留滲透型和雨水運(yùn)輸過(guò)濾滲透型。針對(duì)不同校園適用情況，可選擇合理的水資源回收設(shè)施[9]。

校園水資源回收利用應(yīng)首先評(píng)估校園用水量和排水量，估算教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)、宿舍區(qū)等的人口、人均用水、人均排水，從而得到每天的用水量和排水量。其中，辦公樓的給水計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)建筑給水排水》公共建筑用水定額；宿舍區(qū)可通過(guò)集體宿舍用水定額；食堂可采用專用食堂用水定額；綠地可通過(guò)綠化用水定額，以確定給水計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。排水計(jì)算中，教學(xué)樓、辦公樓和宿舍樓可按照用水量的80%確定。確定以上數(shù)據(jù)后，可根據(jù)中水站概況及利用情況確定不同區(qū)域的中水回用潛力。對(duì)于雨水回用潛力，則需確定校園所在區(qū)域的降雨特征、下墊面類型及分布、當(dāng)?shù)亟涤炅颗c凈流量及各類型設(shè)施適用性，確定雨水的回用潛力。

需要注意的是，水資源回用受多方面因素影響：

（1）降雨量。雨水收集系統(tǒng)產(chǎn)生效益隨當(dāng)?shù)亟涤炅康淖兓l(fā)生改變。對(duì)于降雨量較大的地區(qū)，其雨水收集系統(tǒng)可發(fā)揮最大效益；而在低降雨量地區(qū)，雨水收集量較少，若雨水收集系統(tǒng)建設(shè)成本較高，則無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。故應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤炅亢侠聿贾糜晁占到y(tǒng)。

（2）暴雨強(qiáng)度。暴雨強(qiáng)度與各類型的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施產(chǎn)生的徑流消減效益有關(guān)，若暴雨強(qiáng)度較大，則暴雨徑流消減效益較明顯，反之則較小。

（3）土壤入滲能力。該因素是影響低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施效益的關(guān)鍵因素。對(duì)于土壤入滲能力較強(qiáng)的地區(qū)，低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施對(duì)徑流的消減效益相對(duì)較明顯；土壤入滲能力較弱的地區(qū)則反之。

（4）綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模。該因素與低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施效益顯著相關(guān)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，將海綿城市理念引入校園建設(shè)中，是解決校園生態(tài)問(wèn)題的一種有效途徑。通過(guò)應(yīng)用生態(tài)道路建設(shè)、排水系統(tǒng)管理優(yōu)化、景觀結(jié)構(gòu)建設(shè)及水資源回收等海綿城市建設(shè)原則和技術(shù)，推動(dòng)校園可持續(xù)發(fā)展，為校園創(chuàng)造一個(gè)更加健康、可持續(xù)發(fā)展的生活和學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生和教職員工提供一個(gè)更好的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)平臺(tái)。