云南大學(xué)校園雨水收集利用景觀方案研究

張勝軍,楊 鵬，高 玄

(云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院，云南 昆明 650091)

1 引 言

水資源是人類賴以生存的重要資源，也是自然系統(tǒng)重要組成部分。加強(qiáng)對(duì)雨水資源的收集利用能夠促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。另一方面，雨水對(duì)水資源循環(huán)有著不可替代的作用。加快對(duì)雨水資源的收集利用，能夠有效緩解我國(guó)水資源緊張的局勢(shì)。高校作為社會(huì)組成的一部分，也是水資源用量比較大的地方，合理開(kāi)發(fā)利用校園雨水資源，可以緩解校園供水壓力、改善校園生態(tài)環(huán)境[1]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已有部分學(xué)校開(kāi)始關(guān)注校園雨水資源的再利用，利用屋頂、透水鋪地、下凹式綠地、雨水花園等措施收集雨水，這不僅可以回補(bǔ)地下水，也可以將雨水存儲(chǔ)在蓄水池內(nèi)解決其他景觀水資源的需求問(wèn)題[2]。因此，本文以云南大學(xué)呈貢校區(qū)為例，對(duì)校園雨水量進(jìn)行量化分析，提出適合校園雨水收集的方案，以期為其他高校提供參考。

2 案例研究

2.1 校園概況

云南大學(xué)呈貢校區(qū)位于云南省昆明市呈貢大學(xué)城，云南大學(xué)呈貢校區(qū)規(guī)劃總用地面積為2.67 km2，即4016畝(其中周邊城市道路用地215畝),校區(qū)規(guī)劃凈用地面積為2.534 km2，即3801畝,總建筑面積為102.9萬(wàn)km2。現(xiàn)有學(xué)院樓、學(xué)生宿舍、辦公樓、教學(xué)樓、圖書館等建筑物占地面積較大，屋頂一般采用較為傳統(tǒng)的雙面坡屋頂。校園中的道路有柏油路面、大理石路面和各種不同透水性的鋪裝路面，以及不同結(jié)構(gòu)的下墊面包括半透水性的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和大面積的綠地等。

云南大學(xué)呈貢校區(qū)屬北亞熱帶低緯高原山地季風(fēng)氣候，年平均氣溫約16.5 ℃，年均降雨量約1100 mm。該地根據(jù)降水量的不同可以明顯地分為干、濕兩季。5～10月為雨季，降水量占全年的85%左右；11月至次年4月為旱季，降水量?jī)H占全年的15%左右。

2.2 校園現(xiàn)狀分析

經(jīng)調(diào)研分析，云南大學(xué)呈貢校區(qū)采用雨污分流排水系統(tǒng)。其中校區(qū)內(nèi)的生活污水經(jīng)過(guò)校內(nèi)污水處理站進(jìn)行處理，并排入澤湖進(jìn)行蓄滯，最終通過(guò)綠化管網(wǎng)應(yīng)用于校園內(nèi)的綠化用水。

地面雨水收集：云南大學(xué)呈貢校區(qū)地勢(shì)起伏，以云山為至高點(diǎn)，山體南側(cè)地形較為平緩，北側(cè)地形較陡，利于道路雨水收集。校區(qū)內(nèi)的地面雨水收集多是沿道路敷設(shè)排水管網(wǎng)，最終排入城市市政管網(wǎng)，并未加以利用。

屋面雨水收集：屋面的雨水收集相比其他地方來(lái)說(shuō)易于收集并且水質(zhì)較好，雜質(zhì)較少，稍加處理或不經(jīng)處理即可直接用于沖洗廁所、澆灌綠地或用作水景。云南大學(xué)呈貢校區(qū)的教學(xué)樓和宿舍樓屋面都設(shè)置了雨水排放系統(tǒng)，這些屋面雨水也由排水管網(wǎng)收集，最終排入市政管網(wǎng)，并未加以利用，實(shí)質(zhì)上是對(duì)雨水資源的浪費(fèi)。

云南大學(xué)呈貢校區(qū)缺乏雨水管理與利用設(shè)施，這不僅僅是對(duì)雨水資源的浪費(fèi)，也是一種對(duì)校區(qū)基地內(nèi)生態(tài)環(huán)境的破壞，因而對(duì)校區(qū)內(nèi)進(jìn)行雨水的利用具有重要意義。

3 校園雨水收集量

3.1 雨水收集量計(jì)算

雨水的收集主要來(lái)源于屋頂、道路、綠地和廣場(chǎng)等。對(duì)于云南大學(xué)來(lái)說(shuō)綠地面積較廣，滲透能力強(qiáng)，雨水收集量較小。相反，屋面、道路和廣場(chǎng)的雨水徑流量大，收集量較多，而且水質(zhì)較好。

雨水收集量計(jì)算公式：

Q=ψ×α×β×P×A×10-3

α=汛期平均降雨量/年平均降雨量；β= 1-初期棄流雨量×年平均降雨次數(shù)/年平均降雨量；Q: 年平均可利用雨量( m3)；Ψ: 徑流系數(shù)；α: 季節(jié)折減系數(shù)；β: 初期棄流系數(shù)；A: 匯水面積( m2)；P: 年平均降雨量( mm)。

根據(jù)昆明氣象局的數(shù)據(jù)以及一些文獻(xiàn)資料可知：昆明雨季即汛期為每年5～10月，期間降水量占全年降水量的87%左右，6～8月為主汛期，降水量占全年的60%左右。故取α為0.6；昆明平均年降雨量為1100 mm，根據(jù)文獻(xiàn)參考，建筑屋面、道路、綠地和廣場(chǎng)初期棄流量分別取2,4,1.5,3 mm，年平均降雨次數(shù)取65次，則β可分別取為 0．87,0．85,0.91,0.86;Ψ徑流系數(shù)建筑屋面、道路取0.95，綠地取0.15，廣場(chǎng)取0.90[3]。

根據(jù)公式結(jié)合昆明市實(shí)際降水情況，對(duì)云南大學(xué)校園雨水收集量進(jìn)行計(jì)算。校園有效建筑屋頂(部分建筑屋頂已被利用)可收集的年平均雨水資源量為Q1= 0.95×0.6×0.87×1.1×139250= 75959.4825 m3，綠地可收集的年平均雨水資源量為Q2= 0.15×0.6×0.91×1.1×1250000= 112612.5 m3，道路可收集的年平均雨水資源量為Q3= 0.95×0.6×0.85×1.1×124000= 66085.8 m3,廣場(chǎng)可收集的年平均雨水資源量為Q4=0.90×0.6×0.86×1.1×55000= 28096.2 m3，因此，云南大學(xué)呈貢校區(qū)可收集的年平均雨水資源量為Q=Q1+Q2+Q3+Q4=282753.982 m3(表1) 。

表1云南大學(xué)可收集平均雨水量

類型占地面積/m2凈流系數(shù)初期棄流系數(shù)可收集的年平均雨水量 Q/m3建筑屋面1392500.95275959.4825綠地12500000.154112612.5道路1240000.951.566085.8廣場(chǎng)550000.90328096.2總計(jì)282753.982

3.2 校園用水量計(jì)算

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)、閱讀有關(guān)資料并結(jié)合實(shí)際情況可知，校園雨水收集主要用于綠地澆灌、景觀用水以及其他方面用水。根據(jù)云南大學(xué)校園的現(xiàn)狀主要針對(duì)綠地澆灌的用水情況進(jìn)行估算.

綠地澆灌: 云南大學(xué)呈貢校區(qū)綠化面積較大約為125萬(wàn)m2，澆灌需水量較大，按照國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)并結(jié)合昆明市呈貢區(qū)的實(shí)際降水量來(lái)計(jì)算，每年按澆灌150 d，每次每平方米大約用水量為1.6 L，綠地澆灌需水量V=1.5×10-3×1250000×190 = 281250 m3。

4 對(duì)策與建議

4.1 屋面景觀建設(shè)

屋面雨水收集一般采用屋頂綠化和硬質(zhì)屋面直接收集兩種收集方式。考慮到昆明的特殊氣候條件以及校園部分屋頂已被充分利用起來(lái)，建議采用硬質(zhì)屋面直接收集雨水的方式。硬質(zhì)屋面雨水收集方式主要采用屋面雨水斗、排水立管、水平收集管等將雨水收集加以利用，同時(shí)可以與景觀相結(jié)合，加強(qiáng)建筑物的外形設(shè)計(jì)，凸顯校園景觀風(fēng)格，使之在增添美觀性的同時(shí)又能充分利于雨水收集[4]。

屋頂綠化主要通過(guò)營(yíng)造屋頂花園、屋頂草地、等來(lái)進(jìn)行校區(qū)屋頂?shù)慕ㄔO(shè)。通過(guò)建設(shè)花園式的屋頂可以美化校園環(huán)境，凈化空氣，涵養(yǎng)水資源，而且更有利于減少雨水流動(dòng)時(shí)的污染，較少部分雨水的收集設(shè)施，從而充分有效的利用屋面雨水。

4.2 道路景觀規(guī)劃

針對(duì)本校園道路雨水收集主要從校園人行道、機(jī)動(dòng)車道、停車場(chǎng)三種類型來(lái)進(jìn)行收集。校園人行道雨水收集主要分為兩種形式：第一種為靠近車行道的主要人行道；另一種為供行人穿梭于生態(tài)環(huán)境中的次級(jí)人行道。針對(duì)主要人行道選擇鋪設(shè)具有良好生態(tài)效益的透水鋪裝為主；次級(jí)人行道根據(jù)周圍的環(huán)境在有綠地區(qū)域的場(chǎng)所可考慮選擇石材;在有濱水棧道的區(qū)域可選擇木質(zhì)材料鋪設(shè)木質(zhì)材料[5]。

校園機(jī)動(dòng)車道雨水收集。在道路路面與綠地間的路沿石上設(shè)置合適的排水口，使綠地整體高度低于路沿石，讓無(wú)法下滲的積水通過(guò)排水口溜走，同時(shí)綠地與路沿石之間增設(shè)滲溝，內(nèi)鋪鵝卵石及一些耐干旱植物，當(dāng)雨水經(jīng)路沿石上的排水口和微地形匯集到滲溝中時(shí)，在一定程度上起到凈化水質(zhì)的作用。

校園停車場(chǎng)雨水收集。選擇使用空隙大、多孔的透水材料可以讓雨水經(jīng)過(guò)透水材料滲入地下以及土壤中，同時(shí)可以進(jìn)行磚與磚之間的搭配和組合，加快滲水量并且可以強(qiáng)化景觀視覺(jué)。

綠地雨水收集。綠地作為大自然的一種天然屏障，不僅起到凈化空氣、美化環(huán)境的作用，而且在雨水收集利用方面起著重要的作用。在校園中設(shè)計(jì)地勢(shì)綠地用來(lái)增加雨水的收集量并提高校園的景觀環(huán)境。經(jīng)過(guò)查閱資料實(shí)際參觀部分校園發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)的校園大部分的綠地都是設(shè)計(jì)為上凸式草坪，這種草坪可以增加校園的美觀欣賞性，但是并不利于道路雨水的收集[6]。云南大學(xué)呈貢校區(qū)可以憑借自身的地勢(shì)起伏優(yōu)勢(shì)，將道路與地勢(shì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出獨(dú)特的地勢(shì)綠地景觀，通過(guò)地勢(shì)綠地的雨水徑流，加強(qiáng)綠地的滲透能力，補(bǔ)給土壤在晴天時(shí)消耗的水分。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)云南大學(xué)校園的綠地、廣場(chǎng)、道路、屋頂?shù)挠晁占窟M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析云南大學(xué)校園進(jìn)行雨水收集的可利用性。參考國(guó)內(nèi)外的一些案例分析和文獻(xiàn)結(jié)合云南大學(xué)的實(shí)際情況，提出了景觀與雨水利用相結(jié)合的方案與措施，在收集雨水的同時(shí)還能避免校園的內(nèi)澇問(wèn)題。

“海綿校園”建設(shè)在一定程度上能夠緩解校園用水緊缺的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)再利用，同時(shí)能夠使校園生態(tài)環(huán)境得到改善，提高生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，構(gòu)建美麗生態(tài)校園。

隨著校園中不透水設(shè)施的建設(shè)，使的校園在下急雨或者暴雨時(shí)地面水不能及時(shí)排出，當(dāng)積水量超過(guò)校園排水系統(tǒng)的承載量時(shí)，便造成了校園內(nèi)澇的發(fā)生。因此，將生態(tài)蓄水與傳統(tǒng)的灰色管渠有機(jī)的結(jié)合，在一定程度上能夠緩解校園的內(nèi)澇問(wèn)題。