“海綿校園”建設(shè)研究

褚雪 侯鵬 尉海東 董彬

摘要：指出了臨沂大學(xué)作為影響臨沂市生態(tài)城市形象的重要部分，存在著夏秋多雨季積水難下滲和冬春季節(jié)水資源缺乏、水體污染多重矛盾。在充分調(diào)研臨沂大學(xué)校園自然地理現(xiàn)狀和校園規(guī)劃的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了臨沂大學(xué)水管閩系統(tǒng)及存在不足，有針對(duì)性地從路面透水性鋪裝、屋頂設(shè)計(jì)、綠地系統(tǒng)、水系管網(wǎng)系統(tǒng)方面提出了海綿校園的改造提升方案。以期為臨沂大學(xué)校園構(gòu)建良好動(dòng)態(tài)循環(huán)水系統(tǒng)、充分利用水資源和建設(shè)綠色校園提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海綿校園;臨沂大學(xué);積水;缺水，水資源利用

中圖分類號(hào)：TU992

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）8-0156-03

1 引言

海綿城市又稱低影響開(kāi)發(fā)，是指城市如同一個(gè)巨大海綿體，降雨時(shí)吸收多余水分。儲(chǔ)蓄水分，保持較好的下滲能力，在需要時(shí)將儲(chǔ)存的水“釋放”并加以合理利用[1]。海綿城市建設(shè)力求在集巾排水的傳統(tǒng)上對(duì)城市管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新，解決城市水安全、水資源、水環(huán)境問(wèn)題[2]。2015年，臨沂市順利成為山東省海綿城市建設(shè)試點(diǎn)省級(jí)示范市。確定了國(guó)際雕塑公園改造項(xiàng)目、新東關(guān)棚戶區(qū)改造項(xiàng)目、魯商中心雨水收集利用項(xiàng)目、北城二期道路改造工程，將火車站片區(qū)作為城市海綿化示范區(qū)[3]，臨沂大學(xué)作為海綿城市建設(shè)的推進(jìn)區(qū)，三年來(lái)臨沂市城市海綿化建設(shè)取得了突破性進(jìn)展。

臨沂大學(xué)作為臨沂市的文化名片和生態(tài)城市的重要組成部分，進(jìn)行海綿化校園建設(shè)具有重要意義。在夏秋季節(jié)，降雨量大，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)連綿陰雨天氣，常導(dǎo)致臨沂大學(xué)校園內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)澇和水污染等問(wèn)題。而冬春季節(jié)少雨易造成干旱，不得不靠抽取地下水進(jìn)行草坪灌溉和路面灑水，因此，為充分利用水資源和建設(shè)綠色生態(tài)校園，對(duì)校園進(jìn)行海綿化提升改造非常必要。鑒此，在臨沂大學(xué)校園景觀設(shè)計(jì)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合“海綿城市”建設(shè)的理論，在實(shí)現(xiàn)“校園海綿化”方面進(jìn)行有益探討，以期為臨沂大學(xué)校園構(gòu)建良好動(dòng)態(tài)循環(huán)水系統(tǒng)、充分利用水資源和建設(shè)綠色校園提供科學(xué)依據(jù)。

2 臨沂大學(xué)“海綿校園”建設(shè)整體分析

臨沂大學(xué)是一所具有77年悠久歷史的特色大學(xué)，大學(xué)校園地處中緯地區(qū)，坐落于山東省南部的臨沂市。主校區(qū)設(shè)計(jì)建筑總面積150萬(wàn)m2，集蒙山沂水之精華，是自然、人文環(huán)境和諧的生態(tài)化校園。校園夏季受季風(fēng)影響多降雨，雨量充沛[4]，短時(shí)間內(nèi)暴雨經(jīng)常造成校園內(nèi)多處內(nèi)澇，排水不暢、低洼處積水較深，師生出行不便，且存在較大安全隱患。

“海綿校園”主要是綜合借鑒海綿城市建設(shè)的相關(guān)研究，將海綿城市理論應(yīng)用到校園環(huán)境建設(shè)之中[5]，即以保護(hù)自然生態(tài)為基本原則構(gòu)建良好校園環(huán)境，保持海綿體的良好功效“滲透”和“吸收”，凈化處理水資源，建立校園動(dòng)態(tài)水循環(huán)系統(tǒng)[6]。臨沂大學(xué)作為臨沂市的形象名片和海綿城市建設(shè)的推進(jìn)區(qū)，建設(shè)“海綿校園”非常重要也非常必要。

3 研究方法

分別于2016年和2017年的兩個(gè)雨季（6～8月）進(jìn)行調(diào)查。對(duì)臨沂大學(xué)校園內(nèi)的給排水系統(tǒng)、綠地、道路、人工水體等進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，觀測(cè)了校園內(nèi)主要道路、教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)、餐廳和第一、第二生活區(qū)周圍的各排水井的排水狀況.同時(shí)監(jiān)測(cè)校園中主要構(gòu)筑物周邊綠化而積和水滲透狀態(tài)。對(duì)臨沂大學(xué)護(hù)校河進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)研究調(diào)查，觀測(cè)記錄校園內(nèi)雨季積水情況，分析校園中排水系統(tǒng)存在的典型問(wèn)題和道路積水原因。并在此基礎(chǔ)上，提出海綿校園建設(shè)的建議。

4 結(jié)果與分析

4.1 校園排水現(xiàn)狀

校園中各條道路兩側(cè)對(duì)稱分布的排水井密度在7～9 m/個(gè)，游步道兩側(cè)平均每8m有1個(gè)排水井（表1）。其中致遠(yuǎn)路、銳思路、明義路的排水井分布密度較大，每隔7m就有1個(gè)排水井;書(shū)圣路的排水井密度較小，每8 m有1個(gè)排水井。總體來(lái)看，校園中排水井?dāng)?shù)量較多，基本滿足校園日常排除積水要求。

校園中除道路外主要建筑區(qū)周圍排水井分布密度為48～768 m2/個(gè)，平均每184.3 m2分布有1個(gè)排水井（表2）。餐廳和生活區(qū)排水井密度較大，并且出現(xiàn)多個(gè)面積較大的排水溝，教學(xué)辦公區(qū)周圍排水井密度最小，連片排水溝較少，音樂(lè)學(xué)院除外，音樂(lè)學(xué)院附近有大量的排水溝，因其位于緩坡處。明義樓片區(qū)分布排水井較少，并且地勢(shì)偏低。校園中建筑物周圍排水井、排水溝和綠化帶充足，基本滿足通長(zhǎng)年份降雨排水需要。但局部排水井安排不盡合理，部分地段排水井過(guò)丁集中，導(dǎo)致了資源浪費(fèi)，部分地段積水較多卻少有排水井分布，排水困難。

校園內(nèi)無(wú)論是教學(xué)樓、辦公室還是宿舍樓，平樓頂居多，將不利于雨后雨水排放，殘留的積水易造成樓頂裂隙滲漏，一方面浪費(fèi)了雨水資源，另一方面也降低了樓頂?shù)膲勖＿@在明義3號(hào)和4號(hào)樓表現(xiàn)尤為突出。

4.2 校園綠化帶、綠地和路面分析

臨沂大學(xué)校園內(nèi)綠化程度較高，約占50%，主要建筑物周圍均圍繞綠化帶。綠化帶雖然具有吸水功能，但是部分設(shè)置不夠合理。多數(shù)綠地或綠化帶高于人行道和硬化路面，降雨較集中或者遭遇暴雨時(shí)不但無(wú)法儲(chǔ)水，而且還經(jīng)常會(huì)將綠化帶的裸露土壤或草屑落葉等雜物沖刷下來(lái)，導(dǎo)致路面臟亂并且易堵塞排水口，影響正常排水。校園綠地大部分為平地，僅在圖書(shū)館右后面和明義1號(hào)樓后面建有下沉式綠地。但銳思樓東北角大片綠地則中間高四周低、明義樓周圍的則是內(nèi)高外低的傾斜式，均不利于降雨時(shí)蓄水和干旱時(shí)灌溉。校園內(nèi)道路硬化面積大，雨水下滲緩慢.部分路面邊緣高、中間低，造成地面低洼經(jīng)常大面積積水，給過(guò)往行人帶來(lái)不便。人行道為普通透水磚鋪設(shè)，下滲能力差，稍有雨水就比較濕滑。

4.3 護(hù)校河、人工湖等系列水系分析

臨沂大學(xué)主要包括兩種水體，即景觀池塘和景觀河流，由于水資源短缺，兩種水體尚未聯(lián)通，未能實(shí)現(xiàn)水體的動(dòng)態(tài)循環(huán)。加之水流較小，流動(dòng)性差，降低了水體自凈能力，水體經(jīng)常發(fā)黑發(fā)臭。景觀池塘水質(zhì)也比較差，夏季變質(zhì)發(fā)臭。因此，水系調(diào)控能力較差，匯水性差。夏季豐水期，景觀水滿溢出導(dǎo)致低洼處大量積水;枯水期，河流池塘均干涸，池塘中大量生物死亡，甚至露出池底，造成池底干裂。景觀水系成為消極景觀區(qū)域，硬質(zhì)鋪裝面積的不斷加大，使景觀水系獨(dú)立存在，缺乏動(dòng)力調(diào)控機(jī)能。總之，校園水系網(wǎng)絡(luò)不健全，水體缺乏科學(xué)有效管理，水體污染面積大，污染嚴(yán)重，景觀效應(yīng)小。

5 海綿校園建設(shè)建議

5.1 總體建設(shè)思路

在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了海綿校園建設(shè)推進(jìn)總體思路。雨水降落到樓頂之后被收集起來(lái)，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)處理后利用。在教學(xué)樓頂建設(shè)生態(tài)試驗(yàn)基地或“空中花園”，既起到綠化作用又可以將雨水進(jìn)行過(guò)濾，起到凈化雨水的作用。路面采用透水性、滲透性良好的鋪裝，收集雨水再次利用或者通過(guò)采取一定設(shè)置將雨水快速滲到地底下參與循環(huán)。主要從綠地系統(tǒng)、道路、景觀水系管網(wǎng)系統(tǒng)、屋頂設(shè)計(jì)4個(gè)方面設(shè)計(jì)。

5.2 樓頂設(shè)計(jì)

樓頂建設(shè)分為屋頂花園與雨水收集系統(tǒng)建設(shè)。綠色屋頂是最經(jīng)濟(jì)和方便維護(hù)的截蓄方式，尤其適應(yīng)于學(xué)校和公共建筑的平面屋頂。這種綠色屋頂主要包括7層，最頂層為綠色植被、花草，具有觀賞價(jià)值的同時(shí)兼具吸水蓄水和參與水循環(huán)的作用，植被層以下為慕質(zhì)層，主要為植物提供生長(zhǎng)的土壤，第三層為過(guò)濾層，具有凈化功能，第四層、第五層的蓄排水盤(pán)和保濕毯具有防水功能，防止水分向下層下滲，最后是阻根層和結(jié)構(gòu)層。在過(guò)濾層處連接管道，以通向校園總體管網(wǎng)系統(tǒng)。收集一些建筑中污染較輕的生活用水，經(jīng)過(guò)必要的處理可用于校舍衛(wèi)生間沖刷用水;儲(chǔ)雨裝置可安裝在樓外地下或地上，連接屋頂雨落管，處理后用于消防或草坪灌溉等。平頂?shù)慕虒W(xué)樓和宿舍樓均可升級(jí)改造成這種綠色屋頂。在建設(shè)屋頂生態(tài)綠化系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)該考慮提高房屋的利用率，校區(qū)屋頂?shù)慕ㄔO(shè)通過(guò)營(yíng)造屋頂花園、屋頂草地、屋頂花棚、屋頂盆栽等來(lái)進(jìn)行，這樣不但充分利用水源，而且還可增加綠化面積、美化環(huán)境。

5.3 地面改用透水鋪裝

5.3.1 縫隙式透水鋪裝

這種鋪裝鋪設(shè)原理是在路面磚相互組合銜接的鋪設(shè)過(guò)程中，磚與磚之問(wèn)留有縫隙，縫隙中填充陶粒、小石子或細(xì)砂等間隙較大物質(zhì)。在這個(gè)鋪裝系統(tǒng)中，路面磚原料自身不具有透水性，主要借助板塊鋪設(shè)時(shí)預(yù)留的間隙進(jìn)行地表水滲透。校園范圍內(nèi)的停車場(chǎng)、自行車停放區(qū)可采用此類方式進(jìn)行道路鋪設(shè)。

5.3.2 高強(qiáng)度自透水式環(huán)保鋪裝

該鋪裝由3～4層組成，最上層為高強(qiáng)度透水磚，第二層為透水混凝土，第三層為粗粒石子，最下層為大顆粒石子。鋪裝原料為孔隙結(jié)構(gòu)，具有良好的透水透氣性，降雨時(shí)可使雨水迅速下滲，沿孔隙滲入基層和土壤層，減輕排水和防洪壓力，凈化水質(zhì)，防止水污染。無(wú)降雨時(shí)，孔隙具有透水換氣作用，可作為土壤與空氣的通道，保持土壤生物活性·還可調(diào)節(jié)地表局部空間的溫度·緩解城市熱島效應(yīng)。自透水式鋪裝表層可采用新型材料透水磚，暴雨后不積水，雪后不打滑，在易積水路段的人行道、第一生活區(qū)、第二生活區(qū)、大學(xué)生活動(dòng)中心周圍和廣場(chǎng)均可采用此類鋪裝。

5.3.3 透水瀝青路面

透水瀝青路面又稱排水瀝青路面，指南較大孔隙率（壓實(shí)后20%左右）的混合料作為路面結(jié)構(gòu)層，能夠在混合料內(nèi)部形成排水通道的新型瀝青混凝土面層，其實(shí)際上為單一粒徑碎石，根據(jù)嵌擠機(jī)理形成骨架一空隙結(jié)構(gòu)的開(kāi)級(jí)配瀝青混合料。這種路面具有減少積水，有效補(bǔ)充地下水，改善環(huán)境，減少污染、減小路表徑流的優(yōu)點(diǎn)。一般由透水面層、過(guò)濾層、基層、墊層、隔水層等構(gòu)成，隔水層可使進(jìn)入面層內(nèi)部的水通過(guò)路面縱橫坡，最終橫向排除，并具有較強(qiáng)的力學(xué)強(qiáng)度。這種路面適用于校園內(nèi)各主干道、廣場(chǎng)、藝術(shù)中心等路面，可大大減少積水問(wèn)題。

5.4 改進(jìn)綠地系統(tǒng)

建議將而積較大的綠地改造為下沉式綠地。下沉式綠地的涵養(yǎng)地下水和控制地表徑流能力較強(qiáng)，干旱時(shí)具有較強(qiáng)的抗旱能力，雨季又具有較強(qiáng)的蓄水能力。校園內(nèi)的下沉式綠地可建成雨水花園式，既具有園林景觀的優(yōu)點(diǎn)又具有“海綿”的作用。另外，可在樓周圍設(shè)置檀草溝，植草溝不但可調(diào)節(jié)雨水徑流、降解污染物、補(bǔ)充地下水，還可增加空氣濕度、降低城市熱島效應(yīng)，作為海綿校園建設(shè)過(guò)程中重要水分輸送通道是必不可少的一部分。

廣場(chǎng)、操場(chǎng)綠地系統(tǒng)，主要為草地綠化，所需植物量極大，需要灌溉水量也極大，是校園綠地系統(tǒng)面積中最大的一部分。有些地方因?yàn)榈匦螛O為平坦不利于集水，所以導(dǎo)致降雨量雖大卻大部分流失的狀況。建議采取地區(qū)弧形微地形設(shè)計(jì)，使平坦的綠地系統(tǒng)崎嶇化，形成多個(gè)崎嶇面，增大吸水面積，在雨季積累水分。多余部分下滲，流入地下成為地下徑流，回補(bǔ)地下水;剩余部分積水則可以通過(guò)連通系統(tǒng)進(jìn)入蓄水裝置以供其他利用。

5.5 優(yōu)化校園水網(wǎng)系統(tǒng)

明義四號(hào)樓后面的路排水井?dāng)?shù)量偏少，下雨時(shí)易積水，暴雨來(lái)臨時(shí)通行困難，建議在此處增加排水井的數(shù)量，以減輕排水壓力。藝術(shù)中心由于有較大面積的建筑物輸水量大，因此前面廣場(chǎng)也需增加排水井的數(shù)量。

以校園原有景觀為基礎(chǔ)，將護(hù)校河與各種景觀水塘打通，使水循環(huán)流動(dòng)起來(lái)。以圖書(shū)館后面的下沉式綠地為中心，布設(shè)新型人工蓄水池、環(huán)保雨水管道、污水管道等基礎(chǔ)設(shè)施，使校園每一個(gè)集水系統(tǒng)都連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)各處綠地路面與集水管道彼此連接，人工蓄水池與翠湖景觀帶的彼此補(bǔ)給，達(dá)到緩解內(nèi)澇和雨水資源充分利用的目的。

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