基于海綿城市理念的校園海綿系統的設計

史志鵬 張根廣 何婷婷 劉美艷

摘要：校園是城市的一個縮影。校園也面臨著內澇、水污染等城市病。本文從低影響的角度，提出了校園內“海綿系統”構建的基本原則和設計指標;按照“滲、蓄、滯、凈、用、排”的思路為校園內典型建筑物提出了相適應的低影響設施。校園內“海綿系統”的構建對于區域“海綿系統”、城市“海綿”的形成具有重要的參考價值和累計了一定的工程實踐經驗。

關鍵詞：海綿城市;校園;低影響開發;設計指標

“海綿城市”的設計理念為我國目前倡導的解決城鎮內澇、水環境污染和水災害的重要思路。要想實現“海綿城市”理念中提出的“滲、蓄、滯、凈、用、排”，必然離不開植草溝、綠色屋頂、雨水花園、下沉綠地等低影響設施[1-3]。同時，“海綿城市”的建設具有地域性，受當地氣候、地勢、植物等諸多因素影響。本文以江蘇建筑職業技術學院校園內“海綿系統”的規劃設計為研究內容，提出了校園“海綿系統”構建的策略;結合校園地勢及現狀條件，從低影響的角度提出與之相適應的低影響設施，使校園成為實踐“海綿城市”理念的區域典型。

1校園內雨水管理現狀及徐州氣候條件

1.1校園雨水管理現狀

江蘇建筑職業技術學院地處江蘇省徐州市泉山風景區，占地74.53hm2，建筑面積40萬m2。學校校園三面環山，新老校園連為一體，校園北面為雙山，南面為牛山，西面為泉山。校園總體地勢呈現西部高、東部低;老校區北部高，南部低，新校區南部高，北部低;新校區總體高于老校區。該校園為典型的低山丘陵地形，校園內存在較多的坡面，為此地表徑流較為顯著。當遭遇短時強降雨或持續降雨時，校園內澇現象頻發，尤其是地面硬化率高的新校區，問題更為嚴重。

1.2徐州氣候條件

徐州市屬暖溫帶季風氣候區。東西狹長，受海洋影響程度有差異，東部屬暖溫帶濕潤季風氣候，西部為暖溫帶半濕潤氣候。氣候條件相對較好，有利于綠色植物的生長。徐州市面積達到11258km2，其中90%屬于平原洼地，年平均降水量是832mm，汛期時候（6[CD1]9月）的降水量占全年降水量的70%。徐州境內主要是沂泗運水系、濉安河水系和古黃河水系[4]。徐州市是全國40個嚴重缺水的城市之一，地下水超采嚴重[5]。雖然是缺水城市，但是在遭遇短時強降雨或者持續降雨時，城鎮內澇也不可避免。

2校園內“海綿系統”構建策略

2.1基本原則

2.1.1生態優先

在校園現狀基礎上，優先利用固有的排水系統與低影響開發設施，實現雨水的自然滲透、自然積存、自然凈化和循環利用，提高“海綿系統”的自然修復能力，維護“海綿系統”良好的生態功能。

2.1.2因地制宜

綜合考慮校園內新老校區連通、坡面與平坦區域連通、綠化植被與硬化路面連通的自然地理條件、水文地質特點、地表徑流規律等因素，合理確定“海綿系統”規劃控制與建設的目標，選用適宜本地的低影響開發設施及其組合系統。

2.1.3統籌考慮

在規劃和建設“海綿系統”設施時，要綜合考慮“海綿效益”、景觀效應、經濟成本、建筑物安全等諸多因素。

2.2設計指標

海綿城市建設涉及水生態、水環境、水資源等方面的多項指標。第一類為強制性指標，指年徑流總量控制率;第二類為引導性指標，包括下沉式綠地率、透水鋪裝率和綠色屋頂率;第三類為其他指標，涉及面源污染控制、供水、排水防澇、防洪等方面[6-7]。

在強制性指標中，參照《國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見》（國辦發[2015＼]75 號）“將70%的降雨就地消納和利用”的海綿城市工作目標要求，確定該校園平均年徑流總量控制率為70%。在引導性指標中，下沉式綠地率=廣義的下沉式綠地面積/綠地總面積，因為該校園“海綿系統”是在現狀基礎上設計，因此，其下沉式綠地率不低于20%;透水鋪裝率=透水鋪裝面積/機動車道以外硬化地面面積，透水鋪裝率不低于 30%;綠色屋頂率=綠色屋頂面積/建筑屋頂總面積，綠色屋頂率不低于 30%。在其他指標中，年徑流污染削減率不應低于 45%。

3校園內“海綿系統”構建設施

3.1實現“滲”的低影響設施

3.1.1綠色屋頂

綠色屋頂也稱種植屋面、屋頂綠化等。屋頂被認為是建筑的“第五立面”，具有非常大的開發潛力和應用價值。根據種植基質深度和景觀復雜程度，綠色屋頂又分為簡單式和花園式[8]。基質深度根據植物需求及屋頂荷載確定，簡單式綠色屋頂的基質深度一般不大于150mm，花園式綠色屋頂在種植喬木時基質深度可超過600mm，種植土的厚度不宜小于 100mm。綠色屋頂的典型構造如下圖1a所示。該校園內的圖書館（見圖1b）、利亞樓、建筑技術館、大學科技園、

體育館、建環樓、行政樓均適合建設綠色屋頂。上述建筑物樓層較低，屋頂均為平屋頂，具有較好的防水和荷載承受能力。

3.1.2下沉式綠地

下沉式綠地是將校園現有綠地下沉一定深度而達到滯留收集雨水的目的（見圖2a）。下沉式綠地適用于現狀面積較大的綠地。綠地周邊建筑、道路的雨水可以分散進入其中，在雨水集中進入處應設置緩沖設施。下沉式綠地的主要設計參數是綠地下沉深度。下沉深度指下沉式綠地低于周邊路面的平均深度。下沉深度應根據植物耐淹性能和土壤滲透性能確定，一般為 100～200mm。該校園內教1樓北側和西側的綠地（見圖2b）適合改造成下沉式綠地。該處綠地面積較大，周圍建筑及路面相對位置較高，是建設下沉式綠地的首選。

3.1.3透水路面

透水鋪裝按照面層材料不同可分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝土鋪裝和透水瀝青混凝土鋪裝，嵌草磚、園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等也屬于滲透鋪裝（見圖3a）。該校園中教3樓四周（見圖2b），大學生發展中心北側的硬化路面最適合改造成透水路面。這兩處位置現狀路面為不透水砌塊，而且總體面積較大，每逢下雨，排水效果較差，路面長期處于淹沒狀態。

3.2實現“蓄”的低影響設施

蓄水池指具有雨水儲蓄功能的集蓄設施，同時也起到削減峰值流量，實現雨量調節的作用，主要包括鋼筋混凝土蓄水池，塑料蓄水模塊拼裝式蓄水池等，一般采用地下封閉式蓄水池（見圖4a），這樣可節約地面空間，實現二次利用。該校園中，體育館東側，學生宿舍西側的綠化帶（見圖4b）比較適合建設地下蓄水池。該位置處，具有一定的綠化植被和坡面，更容易使得徑流匯集到蓄水池內。所積蓄的雨水又可用于綠化或周圍建筑物用水。

3.2實現“凈”的低影響設施

雨水濕地由進出口、濕地單元、調蓄區、泄洪道和堤岸及邊坡組成，濕地形狀根據現場地形及景觀需要等條件確定。 雨水濕地適用于具有一定空間條件的建筑與小區、城市綠地、濱水帶等區域，應根據不同情況選取不同構造組成，一般包括進水口、前置塘、沼澤區、出水池、溢流出水口、護坡及駁岸、維護通道等構成（見圖5a）。該校園內，圖書館東北側、大學科技園東側、南側（見圖5b）比較適合構建雨水濕地。上述位置存在一定面積的自然溝壑，具有一定的綠化基礎，是建設雨水濕地的優選地。

“海綿城市”的目標是通過“滲、蓄、滯、凈、用、排”的低影響設施實現70%的降雨就地消納和利用。在低影響設施中，上述功能并非單一存在，譬如綠色屋頂本身就是“滲”和“用”的過程，也可在建筑物地面安裝雨水罐，有效實現“蓄”和“用”的功能。透水路面表面是“滲”的過程，但其底部具有“排”的功能。低影響設施的功能是復合的，只是在特定條件下發揮的側重點不同而已。

4結論

本文以江蘇建筑職業技術學院校園“海綿系統”的規劃設計為研究內容，主要結論如下：提出了校園“海綿系統”構建的基本原則和設計指標;從“滲、蓄、滯、凈、用、排”的角度為校園內典型建筑物提出了與之相適應的低影響設施。在“海綿城市”的建設中，校園是城市的一個縮影，校園內“海綿系統”的建設對于構建區域“海綿系統”，形成城市“海綿”具有重要的參考價值和累積了關鍵的工程經驗。

參考文獻

[1]伍業鋼.海綿城市設計：理念、技術、案例[M＼].南京：江蘇鳳凰科學技術出版社，2016：17-19.

[2] 董淑秋，韓志剛.基于“生態海綿城市”構建的雨水利用規劃研究[J].城市發展研究，2011（12）：37-41.

[3] 何衛華，車伍，楊正，等.城市綠色道路及雨洪控制利用策略研究[J].中國給水排水，2012（9）：42-47.

[4] 薛麗芳，譚海樵，孔祥光.基于水安全的徐州城市發展策略[J].成都理工大學學報（自然科學版），2009，36（5）：516-522.

[5] 錢學智.南水北調實施后徐州市水資源利用問題及對策[J].治淮，2009（05）：18-20.

[6] 車伍，李俊奇.城市雨水利用技術與管理[M＼].北京建筑工程學院，2008.

[7] 杜瑩.基于雨水利用的高校校園景觀營造研究—以鄭州市為例[D].河南農業大學大學碩士學位論文，2014.

[8] 莫林，俞孔堅.構建城市綠色海綿-生態雨洪調蓄系統規劃研究[C＼].城市發展研究，2012.