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重庆市是国家第一批海绵城市建设的试点城市之一,万州区是重庆市“13”海绵城市建设项目的重要试点区域之一,地处三峡库区中心腹地,按照规划目标,到2020年,万州中心城区建成区30%以上的面积达到海绵城市建设目标要求,建成市级海绵城市示范区。重庆三峡职业学院位于重庆市万州区双河口片区,2017年重庆三峡职业学院被万州区政府划定为海绵城市重要改造试点,提出“海绵校园”的改造口号。项目实施始于2018年5—8月,对校园内道路、水体、绿地进行了生态修复与改造。
重庆三峡职业学院占地面积达40
万m2,其中建筑面积20余万m2。原有道路及广场均为不透水铺装,绿地面积少,绿地景观效果不佳(各项指标标准详见表1[1])。因此,在项目的海绵化改造中,力求在完成海绵化建设的同时充分融合景观设计,使得海绵设施既能调蓄洪水、净化水质,又能美化环境。
重庆市万州区城市规划区海绵城市年径流量总量控制率为70%[2],要求改造后年径流控制总量的控制率不低于规划控制率。
二、研究方法
(一)实验地点
重庆三峡职业学院位于重庆市万州区,万州区属亚热带季风湿润带,降水主要集中在6—8月,11—12月也常有阴雨绵绵的天气,年均降水量达1 717.5 mm,平均气温在19.0℃左右。
(二)实验方法
本研究采用“五点采样法”对改造前后的路面进行模拟实验分析,在博雅楼前休闲广场与学院后门人行道分别取样点A点、A′点,在学校大门口沥青车道与学院大门口外原有沥青车道取样点B点、B′点,在校园绿地(原大礼堂)与山体公园(未改造)取样点C点、C′点,如图1所示。各点选取5 m×5 m的区域,分别取这些点的4个角点和1个中心点(如图2所示),用同样的速率、高度及浇灌时间、模拟降雨,对每个点的5个测试点进行实验,求取该点降雨后的下渗率及径流率的平均值[3],结果见表2。
(三)实验场地分析
1.人行道透水铺装
如图3所示,项目建设主要针对已经破旧的人行道、有必要改造的硬化空地进行透水砖铺装。改造后的透水铺装在原人行道的基础上深挖40 cm,增填20 cm碎石垫层、15 cm透水混凝土垫层和9 cm透水砖面层。并且在深挖的人行道沟槽下埋设连接市政雨水管网的透水盲管,实现雨水过MO8KPrERyI+V7JAdNHt+xg==滤渗透,达到雨天不湿脚、不积水、补充地下水及净化雨水等功能。目前所用的透水砖和以往相比,更厚、更宽、空隙更大,透水性、保湿性更好,以及具备防滑、高强度、抗寒、耐风化、降噪、吸音等功能,同时能更好地净化、回收及利用雨水。
图3 重庆三峡职业学院铺装分布图
2.车行道沥青铺装
如图3所示,原车行道全部采用不透水得水泥铺装。其透水性差,雨水不能下渗,全部从表面流走或滞纳在低洼地面形成水洼。现经改造,路面改为透水铺装——铺设6 cm或9 cm的透水沥青。透水沥青采用大空隙沥青混合料作表层,将降雨透入排水功能层,并通过层内将雨水横向排出,从而消除了带来诸多行车不利作用的路表水膜,显著提高雨天行车的安全性、舒适性。同时,由于排水沥青路面的多孔特征可以大幅降低交通噪声,也被称为低噪声沥青路面。改造后道路不仅能起到防噪防滑的作用,还能将道路上的雨水通过透水层铺垫层过滤,达到去除污染物、净化雨水等作用。还在车行道的两边埋设有直径为10 cm的透水盲管,降雨发生后在一定时间内,部分雨水通过设置的导排盲管排入市政雨水管网,达到减缓雨水排放、滞留雨水等作用,同时具有补充城市地下水资源、改善道路周边的水平衡和生态条件的功能[1]。
3.雨水花园建设
项目建设将普通平整的绿地改为雨水花园,使其能有效地进行雨水渗透,并供给周边植物。雨水花园还能根据植物的蒸腾作用调节与周边植物的小环境气候。雨水花园是自然形成或人工挖掘的浅凹绿地,被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水,通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化,并使之逐渐渗入土壤,涵养地下水,或使之补给景观用水、厕所用水等校园用水。雨水花园是一种生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。同时,雨水花园建设成本较低,并且维护与管理都比较简单,较之传统草坪相比,雨水花园具有更加良好的渗水性和观赏性。现于校区建设的雨水花园是一个小型的浅凹绿地,相当于是一个小型雨水花园的试点[3]。项目改造后土地裸露,植物也因长期无人打理变得枯萎,并有一截管头裸露在外。观赏性上与理想中的雨水花园具有很大差距。
此外,为了建设海绵校园,万州区政府决定改建现有污水池为雨水湿塘。湿塘是指常年保持一定水域面积且具有拦截、临时蓄存径流雨水,并通过限制最大流量的排水口慢慢将其引入雨水排放系统或受纳水体等功能的低洼区,又称水塘。湿塘的主要功能是滞流雨水、调节流量,延长排放时间,并具有一定的净化功能,一般用以削减峰值流量,同时雨水也可作为其补水水源。
湿塘宜结合绿地、开放空间等场地条件,设计为多功能调蓄水体,即日常发挥正常的景观及休闲、娱乐功能,小雨时储存一定的径流雨水以控制外排水量、补充景观用水需求,暴雨发生时发挥调节功能、削减峰值流量,实现土地资源的多功能综合利用。因为湿塘需要常年保证一定的水域面积,因而不宜在降雨量较少的地区使用,也不宜建在渗透性很强的场地上,除非是对土壤进行压实,甚至使用黏土层等进行一定程度的防渗处理。为了保持一定的水面,湿塘通常需要设置补水系统不断进行补水。当植物种植和养护恰当时,湿塘可以形成良好的水生动植物生态环境,这是湿塘的一大优势。为了避免水不流动和藻类生长而导致富营养化或形成厌氧环境,设置增氧机非常有必要。为了保證特定的排水需求、曝气增氧功能及植物的健康生长,对湿塘进行定期维护检查也是非常有必要的,其中垃圾、沉积物等需要定期清理。项目改造后调蓄能力大大提高,但季节性植物交替搭配不合理,导致冬季无植物现象,且地表裸露较多,景观效果不佳。
三、实验结果
分析表2实验数据得出,本次项目以低影响开发技术改造学校,同时将学校的景观、生态、道路、排水等有机结合起来,有效增强了校园雨水的蒸发和净化等作用,降低了校园雨水径流系数,增大下渗率,减轻地下排水系统的压力及污染负荷,缓解了校园内涝,最终改善学校的生态环境。
四、结论
(1)改造后的校园雨水径流率平均降低了72.3个百分点,证明校园前期改造策略在一定程度上是成功的。
(2)相同材质的地面,基质不同会影响雨水下渗率及径流率。同时,降雨量、蒸发量、环境承载力等都影响雨水下渗率及径流率。
(3)本次实验主要以现有改造环境为实验对象,改造前实验数据不充分,受实验环境及工具不齐全等因素影响下,在实验过程中出现了前后对比不明显等状况,实验方式及思路都有待改进。