“海綿城市”理念下海綿校園建設(shè)模式研究—以湖南文理學(xué)院為例

符健霞 彭 蓬 盧俊樺 成燈華

湖南文理學(xué)院，湖南常德 415000

在全球提出經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的背景下，“海綿城市”提出“自然積存、自然滲透、自然凈化”的理念與城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展的大方向不謀而合，尊重自然的發(fā)展規(guī)律。在城市建設(shè)、發(fā)展中，“海綿城市”新理論的運(yùn)用成為了全球關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 研究背景

1.1 “海綿城市”理論

海綿城市，是新型城市發(fā)展下提出的對(duì)雨洪管理方面的概念，表現(xiàn)為城市在適應(yīng)環(huán)境變化以及控制雨水災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”作用，即打造“水彈性城市”。指的是下雨時(shí)通過(guò)對(duì)雨水吸收、儲(chǔ)蓄、滲透、凈化，當(dāng)需要時(shí)將儲(chǔ)存的雨水“釋放”并有效的利用。在城市建設(shè)、發(fā)展中，“海綿城市”新理論的誕生及運(yùn)用得到了全世界的重點(diǎn)關(guān)注，常德市成為我國(guó)首批“海綿城市”建設(shè)試點(diǎn)的城市之一。

1.2 建設(shè)“海綿校園”對(duì)“海綿城市”的影響

“海綿校園”是在“海綿城市”改造基礎(chǔ)下對(duì)校園雨洪管理方面的創(chuàng)新，通過(guò)對(duì)校園一系列海綿方式的改造和建設(shè)，達(dá)到對(duì)地表徑流的控制及“水污染”的管理，將高校打造成一座新時(shí)代的“呼吸性校園”。

高校占地面積較大，調(diào)蓄能力容量可觀，對(duì)建設(shè)“海綿城市”的影響力較大。徑流控制模式包括兩種，一種是場(chǎng)地內(nèi)部控制，還有一種是場(chǎng)地外部控制。而建設(shè)“海綿校園”相當(dāng)于場(chǎng)地內(nèi)部控制，因此建設(shè)“海綿校園”是建設(shè)“海綿城市”緊密相連的一部分。

2 湖南文理學(xué)院的“海綿校園”建設(shè)

湖南文理學(xué)院新校區(qū)是常德市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)核心區(qū)域的核心院落。該項(xiàng)目于2016年初啟動(dòng)方案論證、內(nèi)容確定、施工設(shè)計(jì)、投資評(píng)審、招投標(biāo)等各項(xiàng)前期工作。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容包括：透水性鋪設(shè)、建筑物落水管改造、雨水管網(wǎng)改造、北大門外市政綠化帶及廣場(chǎng)改造、白馬湖水環(huán)境改造、新校區(qū)道路排水改造、屋頂綠化、透視圍墻改造、室外水泥球場(chǎng)排水、塑化改造等。項(xiàng)目總投資3000余萬(wàn)元。海綿院落改造工程項(xiàng)目完成后，將形成示范效應(yīng)，成為對(duì)外展示常德市海綿城市建設(shè)成果的宣傳窗口，也會(huì)很大程度提高學(xué)校校園環(huán)境和整體形象，同時(shí)學(xué)校校園環(huán)境也將基本定型。

2.1 現(xiàn)狀及問(wèn)題

高校是人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的重要場(chǎng)所，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，高等教育供給結(jié)構(gòu)改革不斷深入，招生規(guī)模日益擴(kuò)大，不少高校校園基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)卻嚴(yán)重滯后，經(jīng)常出現(xiàn)“非旱即澇”現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生 “校園看海”奇觀，嚴(yán)重干擾了正常教學(xué)秩序。2016年7月，常德市連降暴雨，市城區(qū)降雨量達(dá)128.8mm，城區(qū)內(nèi)多處積水嚴(yán)重，湖南文理學(xué)院校園內(nèi)也發(fā)生了嚴(yán)重的積水。通過(guò)分析，校園內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重積水的主要原因在于：

（1） 道路交通。新校區(qū)道路除逸夫樓周邊、環(huán)白馬湖部分路段為瀝青路面，其余均為5～7m寬的水泥路，夏季路面溫度較高。且校舍前后、教學(xué)樓前廣場(chǎng)、活動(dòng)場(chǎng)所等地面均為大面積硬質(zhì)鋪地，大多使用不透水性材料。兩側(cè)大部路段設(shè)有綠化帶、人行道且均高出現(xiàn)有路面，其余為水泥地坪，排水設(shè)施問(wèn)題突出，道路管道排澇壓力大，難以承受各類突發(fā)天氣狀況的考驗(yàn)，使得一下雨路面積水，無(wú)法流向兩旁綠地，相當(dāng)于綠地的建設(shè)沒(méi)有用到實(shí)處。同時(shí)道路兩廂均為宿舍樓或教學(xué)樓，道路路面狀況較差，服務(wù)水平較低，部分地段出現(xiàn)斷板、不均勻沉陷等病害。

（2） 植被綠化。湖南文理學(xué)院占地面積1791畝, 建筑面積46萬(wàn)m2,綠地率40.18%,綠化覆蓋率53.2%，植被體量相對(duì)均衡。但隨著高校日益發(fā)展，校園內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使得綠化面積不斷縮小，現(xiàn)難以滿足校內(nèi)需求。校園主干道兩旁均種植大體量的樟樹(shù)，使得地下管道、地下設(shè)備的鋪設(shè)受到嚴(yán)重的干擾。植被的種植缺少規(guī)劃，種植品種、位置等都存在一定問(wèn)題。

（3） 屋頂設(shè)置。傳統(tǒng)的屋面在太陽(yáng)紫外線的照射以下容易老化，早晚溫差大，屋頂結(jié)構(gòu)發(fā)生熱脹冷縮。更減短了防水層的壽命，對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)也不利，時(shí)間久了可能使屋面發(fā)生龜裂。屋頂排水設(shè)施不齊全，無(wú)蓄水裝備，大多排向地面，地面相對(duì)飽和，存在水澇災(zāi)害的隱患，造成一定程度上水資源的浪費(fèi)。

2.2 改造措施

2.2.1 道路工程

（1） 道路工程改造。道路排水改造工程為湖南文理學(xué)院新校區(qū)海綿城市改造工程的一部分，主要針對(duì)新校區(qū)校園內(nèi)除逸夫樓周邊及環(huán)湖己建瀝青路面路段外的混凝土道路，結(jié)合海綿城市改造設(shè)計(jì)理念，將現(xiàn)有校園混凝土 路面改造為瀝青路面，并對(duì)路緣石結(jié)合實(shí)際情況、海綿城市設(shè)計(jì)要求進(jìn)行更換，有條件地將路面雨水導(dǎo)入周邊的下沉式綠地、植草溝等海綿設(shè)施，進(jìn)行滲、滯、蓄、凈等過(guò)程處理利用后，再排入雨水管網(wǎng) （圖1） 。

（2） 路面排水改造。路面排水主要通過(guò)兩種途徑排除：① 加鋪瀝青后路面仍低于周邊綠地，通過(guò)現(xiàn)有雨水口收集車行道的雨水，再由雨水口橫向排水管接入縱向雨水管檢查井；② 加鋪瀝青后路面若高于周邊綠地，通過(guò)設(shè)置開(kāi)孔路緣后將路面雨水導(dǎo)入周邊植草溝或下沉式綠地等海綿措施，進(jìn)行滲、滯、蓄等處理再排入雨水管網(wǎng)。

（3） 原有水混混凝土路面病害處理。瀝青混凝土攤鋪前對(duì)現(xiàn)有路面進(jìn)行拉毛處理：如有病害需先進(jìn)行處置后再攤鋪；破損嚴(yán)重的路段，須對(duì)路面進(jìn)行破除，然后按原混凝土板路面結(jié)構(gòu)重新澆筑水泥路面，再在其上進(jìn)行瀝青混凝土攤鋪。對(duì)既有水泥混凝土路面進(jìn)行處泊和修復(fù)可按照交通部《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073. 1—2001） 的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

圖1 雨水流向與利用分析

2.2.2 植被綠化

（1） 雨水花園。雨水花園主要由淺凹式綠地組成，通過(guò)植物、沙土的作用對(duì)雨水進(jìn)行回收利用，是一種人工對(duì)雨水控制和管理的方式。其本身具有恢復(fù)生態(tài)效益，組建良好的景觀形式，解決城市雨洪災(zāi)害的影響等不可比擬功能。由外而內(nèi)一般由蓄水層、覆蓋層、種植土壤層、砂層和礫石層組成（圖2） 。同時(shí)設(shè)有穿孔管用于收集雨水。

圖2 雨水構(gòu)造圖

（2） 下沉式綠地。下沉式綠地是一種低于周圍路面的公共綠地設(shè)施，是一種能夠收集和吸收雨水的 LID 控制和利用形式。其結(jié)構(gòu)由覆蓋層、種植土壤層、礫石層、砂層、蓄水層以及溢流導(dǎo)管組成，成本相對(duì)較低，但達(dá)到的效果可嘉。通過(guò)減少地表徑流量，有組織地收集雨水，有利于對(duì)城市地表污水的集中管理，有利于減少城市污水的影響，有利于防洪減災(zāi)，改善空氣質(zhì)量，提供一個(gè)休憩、娛樂(lè)、學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。

（3） 植被淺溝。植被淺溝是一種人工生態(tài)挖掘并種有植被的溝槽，是通過(guò)地表植物和土壤對(duì)雨水凈化、緩流、儲(chǔ)蓄的方式，避免地表污水的二次“污染”。植被淺溝還具有輸送功能，適宜較長(zhǎng)距離傳輸雨水徑流，在一定程度上可以替代雨水管。總體而言，植被淺溝是成本低、易施工、方便管理的 LID 控制措施，目前在雨水收集工程方面被廣泛應(yīng)用。

2.2.3 綠色屋頂

綠色屋頂是指在建筑物屋頂上覆蓋一層綠色植被的景觀模式，其基本結(jié)構(gòu)由防水層、排水層、濾水層、植被層組成。隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，綠化建設(shè)土地面積稀缺，使得人類綠化需求與之相對(duì)應(yīng)的綠化面積不相適應(yīng)。通過(guò)綠色屋頂?shù)慕ㄔO(shè)，可以增大城市綠化面積、改善空氣質(zhì)量、緩解雨洪災(zāi)害、提高城市生活品質(zhì)。

湖南文理學(xué)院新校區(qū)屋頂綠化以逸夫樓主樓為例,逸夫樓主樓屋頂綠化（一體化草盆） 是佛甲草毯形式的屋頂綠化。是在屋頂表面鋪設(shè)阻根膜、不透水土工布、蓄排水板、無(wú)紡?fù)凉げ肌⑤p質(zhì)營(yíng)養(yǎng)土后進(jìn)行佛甲草栽種 （圖3）。

圖3 逸夫樓屋頂綠化改造

2.2.4 綠色低碳建筑

湖南文理學(xué)院“海綿校園”改造規(guī)劃中，合理對(duì)符合規(guī)范的建筑進(jìn)行改造及建設(shè)低碳綠色建筑進(jìn)行雨水收集處理，注重對(duì)雨水的循環(huán)使用，將蓄積雨水用于綠化澆灌、景觀水體補(bǔ)水和城市道路清洗保潔等，合理利用水資源，提高雨水利用率。同時(shí)，結(jié)合學(xué)生宿舍及未進(jìn)行屋頂綠化的樓宇進(jìn)行落水管改造設(shè)計(jì)，減少初期雨水污染，同時(shí)對(duì)部分落水管改造采用下設(shè)儲(chǔ)水罐的形式，對(duì)雨水進(jìn)行回用，主要滿足宿舍區(qū)綠化帶及路面沖洗的部分用水需求，減少對(duì)自來(lái)水的用量。已經(jīng)完成落水管改造（礫石池）95座，落水管改造（儲(chǔ)水罐） 22座。

2.3 湖南文理學(xué)院“海綿校園”建設(shè)成就

2.3.1 湖南文理學(xué)院“海綿校園”在市政工程建設(shè)方面的應(yīng)用成果

湖南文理學(xué)院“海綿校園”建設(shè)在進(jìn)行市政改造時(shí)，轉(zhuǎn)變思維，將道路、綠地設(shè)計(jì)結(jié)合低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)，合理建設(shè)人工設(shè)施，對(duì)雨水進(jìn)行排水、截流、凈化并儲(chǔ)蓄，再通過(guò)市政管道連接城市道路排水管，實(shí)現(xiàn)雨水的截流、凈化，并進(jìn)行雨水分區(qū)及雨水管網(wǎng)調(diào)整。實(shí)時(shí)檢測(cè)雨水外排量，展現(xiàn)海綿體運(yùn)行效果。

2.3.2 湖南文理學(xué)院“海綿校園”在道路改造方面的應(yīng)用成果

結(jié)合海綿改造設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有路面進(jìn)行“白改黑”，將現(xiàn)有混凝土路面改為瀝青路面，提高路面標(biāo)高，同時(shí)每隔一定距離設(shè)置側(cè)裝水口（結(jié)合下凹式綠地改造確定，做法參考現(xiàn)狀道路側(cè)裝雨水口樣式） ，將路面徑流導(dǎo)排至周邊下凹式綠地、植草溝等海綿體，降低雨水管網(wǎng)排水壓力的同時(shí)，達(dá)到提高路面質(zhì)量、改善通行的效果；提高道路對(duì)雨水的凈化、滲透、調(diào)蓄、利用和排放能力，保持或者恢復(fù)城市的“彈性”，修復(fù)“海綿體”功能。

2.3.3 湖南文理學(xué)院“海綿校園”在綠化景觀建設(shè)方面的應(yīng)用成果

在綠化景觀建設(shè)方面通過(guò)截流技術(shù)、促滲技術(shù)、調(diào)蓄技術(shù)等LID技術(shù)，對(duì)校園綠地進(jìn)行生態(tài)改造，恢復(fù)綠地生物的多樣性，統(tǒng)籌開(kāi)展了校園綠地、廣場(chǎng)的豎向設(shè)計(jì)，因地制宜采取下沉式綠地、植草溝、植被緩沖帶、雨水濕地、雨水塘、生態(tài)堤岸、生物浮床等多種低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)，對(duì)白馬湖公園實(shí)施了生態(tài)化改造，實(shí)現(xiàn)了校園里白馬湖公園綠地的水生態(tài)、水景觀、水文化的有機(jī)融合。通過(guò)水生動(dòng)植物和微生物吸收分解水體中大量污染物，解決校園湖水的黑臭水體問(wèn)題，增強(qiáng)水體自我凈化能力，將校園建設(shè)成為城市綠地、城市景觀、生態(tài)廊道與旅游休閑相結(jié)合的新功能區(qū)。

2.3.4 湖南文理學(xué)院“海綿校園”在綠色低碳建筑方面的應(yīng)用成果

對(duì)符合規(guī)范的建筑進(jìn)行改造及建設(shè)低碳綠色建筑進(jìn)行雨水收集處理，注重對(duì)雨水的循環(huán)使用，將蓄積雨水用于綠化澆灌、景觀水體補(bǔ)水和城市道路清洗保潔等，合理利用水資源，提高雨水利用率。通過(guò)將屋頂綠化的樓宇進(jìn)行落水管改造設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了對(duì)雨水的回用，并對(duì)建筑自身起到隔熱保溫的作用，為降低碳排放發(fā)揮了有效的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

湖南文理學(xué)院海綿城市建設(shè)的“海綿校園”改造項(xiàng)目，注重綠色生態(tài)道路體系具備的“滲、滯、蓄、濾、用、排”六項(xiàng)基本功能于一體的新型快排蓄濾式路面結(jié)構(gòu)和生物操控技術(shù)所構(gòu)建道路綜合隔離帶的運(yùn)用和特色發(fā)展，通過(guò)以道路結(jié)構(gòu)改造、雨水花園、植被草溝、旱溪溝、下沉式綠地、屋頂花園、綠色低碳建筑等修復(fù)手段，營(yíng)造“道路·綠化·生態(tài)”景觀，達(dá)到生態(tài)環(huán)境開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)城市影響最低，維持校園的水生態(tài)系統(tǒng)，以水循環(huán)利用、可持續(xù)發(fā)展維護(hù)城市良好生態(tài)功能。從專業(yè)角度出發(fā)，湖南文理學(xué)院“海綿校園”的建設(shè)成果，對(duì)其他高校甚至城市發(fā)展“海綿城市”建設(shè)具有極強(qiáng)的推廣意義。

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