绿色设施对校园水资源可持续发展的效用

2013-04-13许臣思

山西建筑 2013年11期

许臣思

(华中科技大学建筑与城市规划学院，湖北武汉 430074)

1 教育与可持续发展

联合国教科文组织在1997年给教育一词这样的定义:教育的目标是，使人更聪明、更有知识，更好地了解、道德、负责任、关键是能够继续学习。教育也是社会，通过对世界，特别是其缺点和不公正现象，提供关键的反射和促进更大的意识和认识，探索新的视野和概念，并发明新的技术和工具。教育也是传播知识和开发技能、行为、价值观念和生活方式，所需的更改所带来的手段和促进公众支持如果人类是要改变其航向，留下的走向日益增长的困难和可能发生的灾难，并开始实现可持续性高峰攀登的熟悉路径将需要持续和根本性的变化。教育，简而言之，是人类最大的希望和努力实现可持续发展的最有效手段。

如果教育是促进可持续发展最有效的手段，那么当校园的环境质量提高，实现了可持续发展，就能够比较有效地实现可持续发展。

通过美国校园规划发展的历史看，校园的环境正变得像美丽的城市［1］。起初美国校园规划是从英国传统学院的规划复制而来的，然后发展逐渐形成了自己的特色。通过研究校园的可持续发展不仅帮助提高校园环境，更有助于发展校园文化。

2 校园环境与可持续发展

校园环境是除了教育水平以外最能直接显示学校水平的方面。校园是一个非常复杂的尺度范围，它一方面是学生和教师学习和工作的场所，同时又是大规模人群的居住社区。校园可持续发展已经成为当今校园发展的最重要的组成部分，它包括以下几个方面的可持续化:建筑设计、景观(绿色基础设施)设计、交通规划和政策的制定。通过制定可持续战略和实施更多绿色项目，大学和学院发展会朝着可持续校园的目标更近一步。而实现这一目标的最有效的手段则是将重点放在绿色基础设施上。通过研究绿色设施的价值和影响确定绿色基础设施对校园可持续化发展的价值，将为未来中国校园的规划与景观设计起到重要作用。

3 绿色设施的基本含义与作用

3.1 研究的重要性

建筑师丹尼尔·威廉斯［2］认为，可持续设计能提供创建解决方案，解决经济、社会和环境挑战的方法，与此同时，可持续发展也对提高校园生活质量方面发挥着很多重要的作用。

绿色基础设施作为整个校园绿色系统的连接部分，它可以在每个基础设施建设工程与附近建设和谐的影响一定范围以及气候。另一方面它也可以作为一个整体，当足够的绿色基础设施覆盖了整个校园，整个校园乃至校园周边的环境都将得到大幅度的提高。

3.2 水资源的重要性

水是人体的重要组成部分，人的体重平均57%的部分是水。水也是地球上的基本部分，地球表面约70%是由水覆盖的，以及海洋持有约96.5%的地球上所有的水。水同时也存在作为水汽空气中、在河流和湖泊、融化的冰盖和冰川、地面为土壤水分和含水层［3］。水是一切活物的基本要求。水是光合作用和呼吸作用的根本。最后，水可以是测试绿色基础设施的很好的表现。

3.3 研究与水资源处理相关的绿色设施

人们已认识到绿色基础设施规模的城市所发挥的重要性。在城市中的绿色基础设施就随处可见，例如雨花园、屋顶绿化、风暴水公园、生态洼地和其他相关的结构。校园规模的绿色基础设施是对较小的规模环境的影响。因此，它提供了更好的模型和校园发展及规模较小的邻域发展的解决方案。它也鼓励更多机构打造绿色基础设施，使其达到走向可持续的邻里。

3.4 绿色基础设施定义

赖文科恩［4］给了像这样的绿色基础设施的定义:它构成了一个健康的生态系统，这个系统联系着土壤、水、空气、植被和动物的生命。绿色基础设施作为景观中优质的元素给人类的居住环境提供服务。其包括为阴凉处提供雨水过滤的湿地，对建筑物进行降温的树木等等。绿色基础设施可作为城市景观，存在天然的庇护与修复所。绿色基础设施所具有的管理雨水，改善气候变化的职能非常有利于低碳发展。雨水花园、屋顶绿化、生态洼地、透水地面和渗透型铺地都是绿色设施。

4 案例分析——佛罗里达大学绿色设施

佛罗里达大学是一个典型的可持续发展型校园，其为实现可持续发展作出了巨大的努力。最有名的计划之一就是再生的水系统，佛罗里达大学自1948年以来经营自己的污水处理厂。校园所使用的99%的灌溉水都来自这一设施。另一项计划是自然保育区土地管理(再生水)计划，其中包括在校园内的所有主要湿地保育区。保护区土地管理(再生水)计划文件现有的条件，并指定为自然保护区的管理活动。这些保护区定义为具有养护的未来土地使用指定在校园总体规划之中。包括湿地边界、洪泛区边界、树冠覆盖率、陡峭的斜坡、考古遗址以及其他自然和人为的功能表示逻辑分离线之间使用。

4.1 佩里仓库屋顶绿化

2007年4月植被被种植在佩里仓库屋顶，这项工程旨在收集雨水，然后将雨水通过植物与自然的循环以空气蒸发和植物蒸腾的形式重新释放到大气中。最终绿色屋顶不仅能回收雨水还能改善空气质量(见表1)。

表1 佩里仓库绿色屋顶的数据

屋顶绿化是旨在消除任何使用饮用水的同时收获雨水的“闭环”系统。此绿色屋顶的排水通过管道将所收集的雨水存储在两个6 m3的水箱。从水箱的水通过附近水箱和适用于通过滴灌系统的种植屋面泵传递回屋顶。滴灌系统是设在屋顶上并设有自动关闭装置，用以在雨量大的情况下自动减少灌溉用水。

佛罗里达大学位于北中央佛罗里达州的盖恩斯维尔。盖恩斯维尔平均全年降水114 d，每年共有51.1 in的降雨量。根据佩里绿色屋顶的报告，由屋顶收集雨水的系统可供应2/3的灌溉用水，其余部分由佛罗里达大学的再生水系统提供。

4.2 生态洼地——西南健身中心

西南健身中心建成于1994年，并于2011年完成扩建。2009年启动的扩建项目，达到了LEED金牌认证的最低要求，使其成为佛罗里达大学校园所有项目的一个优秀范例。

在此项目中100%的雨水都将会被收集，收集的方式包括两部分，一是建筑物的屋顶和排水渠管道，二是生态洼地的收集。生态洼地中使用的所有植物都是本地植物，生态洼地所使用的灌溉用水均来自佛罗里达大学再生系统。

雨水从屋顶上的管道和建筑物表面的管道收集系统流入洼地基地。洼地本身被排水渠分隔为六个区域并相互联通，这六个区域的深度自东向西增加。收集的雨水将流至这六个连接的洼地中。然后水会流入或者渗透到洼地中的西南角上的最大的洼地。雨水将在洼地中被储存72 h，然后再流到校园的排水系统。在这72 h内，植物与土壤将运用自己的生态功能去净化所收集来的雨水。

此生态洼地有效的减少了该区域内雨水的表面径流。其次，在不耗费任何能源的条件下净化所收集的雨水。最后，生态洼地的植物也合理的消化了大部分收集的雨水。

5 结语

5.1 数据分析

来自佛罗里达大学的两个案例研究重点都是雨水收集。佩里仓库的绿色屋顶使用的灌溉用水60%是其自身收集的雨水。通过构建这绿色的屋顶，建筑物屋顶的热反射减少、绿色植被的覆盖被扩大，热岛效应也得到了降低。虽然在盖恩斯维尔雨水并不匮乏，但是仍然不足以提供所有的灌溉用水。此外，虽然有备份源的水源，并且水源也来自再生水系统，但是这个绿色的屋顶也在消耗额外用水。理想情况下，屋顶所收集的雨水将供应所有它需要的灌溉用水。