基于径流路径优化的天津校园景观改造策略

基于径流路径优化的景观改造策略

 

青年湖片区存在场地低洼、绿地破碎、不透水下垫面占比高、师生对场地使用频率较高，以及硬质化空间功能需求大等问题，导致该区域景观海绵化改造出现“硬质场地软化难，不透水区域下渗难”的矛盾。基于径流路径优化的情景模拟结果，提出青年湖片区海绵化景观改造策略及对应的优化方案(图4-A)。

 

3.1浅排系统构建，梳理径流路径


 

 

雨污分流改造后的青年湖片区为独立完整的汇水单元，再次对场地管网系统改造调整并不现实。因此在现有排水管网的基础上，通过沿道路、建筑边缘设置植草沟、砾石槽及浅埋盲管等线性GSI，构建片区浅排系统，连通场地中的绿地(图4-C)。同时，在面积较大的集中绿地中设置生物滞留设施，将破碎的小型绿地适当下沉约10cm，有效提升绿地对径流的调蓄作用。由于整个浅排系统中的雨水靠自身重力流动，因此系统纵断面自上游至下游应与场地地形相适应。

 

3.2灰绿立体融合，打通径流路径

 

由于强降雨事件中GSI的作用受到限制，因此构建灰绿结合的海绵体实现雨水的有效控制。该片区建筑集中，屋面汇水增大了片区雨洪压力，因此可在片区内食堂、教学楼等平屋顶进行屋顶花园建设，实现“灰色屋顶绿化”。该片区的宿舍楼皆为20世纪70年代建设的具有一定历史风貌的坡屋顶建筑，无法实现屋顶花园改造，其中坡屋顶产生的屋面汇水通过雨落管直接汇入雨水管网，增加了场地的排水压力，因此采用雨落管断接的方式，将屋面汇水引入宿舍楼前的砾石沟，再通过浅排系统引入下沉绿地或排水管网。

 

灰绿立体融合的排水模式，能够打通屋面-地面的汇流路径(图4-D)。运用坡屋顶雨落管断接浅排系统、平屋顶设置屋顶花园等绿色雨水处理措施，与屋面汇水、管网系统相配合，形成屋面-地面-水面贯通的产汇流路径，改善片区由于屋面大面积不透水区域产生的雨洪压力。

 

3.3涝点因地制宜，引导径流路径

 

青年湖片区易涝点皆为人流密集、使用频繁的区域。这些节点地势较低且不具备渗透性，周边屋面、地面产生的径流汇集于此导致积涝。由于路面的安全要求和对硬质空间的活动需求，片面地将这些节点铺装全部透水化并不合理。因此，对不同涝点采用因地制宜的方式引导径流路径(图4-E)。根据情景模拟中3种不同类型的出水口流量过程变化，在不同的排水分区选取3种具有代表性的涝点做海绵化改造。

 

3.3.1涝点1

 

食堂前广场是潮汐人流聚集地，也是师生节庆活动的主要场地，雨天积涝严重影响师生的日常生活。一方面适当抬高广场周边台阶高度，阻断周边道路径流汇集进入场地，防止出现情景3的情况;另一方面将场地中的高位花坛降低，形成雨水花园，收集调蓄下沉广场中的产流。

 

3.3.2涝点2

 

道路高差使主要车行道交叉口出现积涝点，因此对周边道路的产汇流进行分散引导，如对行道树池进行生态化改造，引导道路雨水收集;人行道区域增设排水渠，将产汇流引入绿地等。

 

3.3.3涝点3

 

针对滨湖游径的积涝点，可直接将滨湖一侧的绿地降低，形成下凹式的带状绿地及滨水活动空间。小径上的产汇流可顺势流入湖体，但应增设栏杆、警示牌等设施以保证师生游赏安全。

 

3.4雨水管理教育，展示径流路径

 

改造后的大学校园海绵景观空间可成为普及生态知识、倡导城市绿色发展的重要“室外讲堂”。传统课堂缺乏具体教学案例和实践活动平台，而校园景观能为学生提供理解和应用相关生态知识的学习情境，可成为风景园林学、景观生态学等相关专业学习的有效补充。雨洪调蓄的“景观化”改造，实现了径流路径的“显性化”展示，如结合片区道路系统，形成“雨水教育”游线，在重要节点展示雨水知识(图4-A);结合解说标识系统进行雨水管理教育，鼓励公众参与，实现校园海绵化景观的教育和美育作用。

 

4结语

 

本研究以天津大学老校区青年湖片区为典型案例，通过试验模拟和改造实践尝试解决中小尺度建成环境面对的雨洪内涝问题，提出以径流路径优化为目标的海绵化景观改造策略与措施，有效缓解校园因集中不透水区域难以转化为透水区域而造成的雨水径流压力。

基于UAV技术与ArcGIS平台，构建出中小尺度空间的高精度SWMM概化模型;通过不同暴雨重现期、不同场景的径流路径变化下的水文模拟可知，在常见的GSI改造基础上，通过设置植草沟、盲管等方式连通不透水区域与透水区域，从而降低场地EIA面积占比，能够进一步降低场地的雨洪压力和洪涝灾害风险。

该结论在现有SWMM模拟研究EIA的基础上[11，25]，进一步明确了有效降低EIA面积的GSI类型应用与布局模式，为校园海绵化景观改造提供了具有实操性的技术框架和使用方法。

 

本研究在径流路径优化导向下，选择和组织了不同GSI，实现了校园的“低影响开发”。研究结论与成果可为城市人群使用频率高、不透水面积占比大的公共活动场地更新改造与景观提升提供雨洪管控理论支撑，对建成环境的海绵化改造具有较好的实践与示范意义。