基于海綿城市理念的高校海綿校園規(guī)劃設計研究

王立榮，齊建軍，盧艷玲，段正琴

（蘭州石化職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730060）

1. 研究背景

2012年4 月，在《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中首次提出了“海綿城市”的概念，國際通用術語為“低影響開發(fā)（LID）雨水系統構建”，即城市像海綿一樣，在適應環(huán)境變化、應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，通過“滲、蓄、滯、凈、用、排”等措施實現對雨水的吸收、儲存、利用、緩釋等，緩解城市雨水排放壓力，解決水資源浪費問題，其本質在于轉變傳統城市“快速排除”和“末端集中”的建設理念，實現城市與自然環(huán)境協調發(fā)展[1]。

高校是人才培養(yǎng)的重要場所，也是現代城市的重要組成部分，隨著經濟社會的快速發(fā)展，高等教育招生規(guī)模日益擴大，但不少高校校園基礎設施建設卻嚴重滯后，經常出現“洪澇”現象，嚴重干擾了正常的教育教學秩序[2]。大學校園一般占地面積較大，功能設施齊全，在社會中已成為一個相對獨立的空間，與城市一樣具有一定的彈性和適應環(huán)境變化的能力。故海綿城市的理念完全可運用于大學校園中，實施“海綿校園”建設，即對校園道路、地形、建筑、植被等元素進行一系列“海綿”式的改造和建設，合理開發(fā)出一種雨水循環(huán)收集系統，對校園水資源進行優(yōu)化、管理和利用，將高校打造成一座新時代的“呼吸性校園”，其目的是讓校園中的每一寸土地都具備一定的雨洪調蓄、水源涵養(yǎng)及雨污凈化等功能[3]。當普通雨水來臨時，海綿校園雨水循環(huán)收集系統對雨水進行分流、凈化和再利用；當大到暴雨來臨時，能快速分流雨水，減輕地表徑流壓力，暫緩雨水集中排泄時間，從而緩解校園內澇，保證校園正常有序運行和師生生命財產安全[4]。海綿校園建設既能降低粉塵污染，美化校園環(huán)境，有效減少暴雨積水災害對高校帶來的不利影響，又可作為現代城市的重要組成因素，減少雨洪對城市造成的壓力，對有效推進海綿城市建設具有十分重要的意義。

2. 海綿校園的規(guī)劃設計思路及特點

在傳統校園中出現降雨時，部分雨水通過下滲補給地下水，未下滲部分則通過地表徑流進入雨水口，再通過收集管道排入河道。這種雨水處理模式不僅容易造成校園洪災，形成雨水徑流污染，對城市排水系統造成壓力，而且雨水資源大量流失掉十分可惜。海綿校園是以保護原有生態(tài)為原則構建校園環(huán)境，秉承“海綿”的品質，突出“滲透”和“吸收”作用，利用校園內的建筑屋面、路面鋪裝、綠地景觀等設施條件對雨水實施有序分流排放，并加以儲存利用，同時，還對雨水作了凈化處理，從而實現了環(huán)境與水資源的協調發(fā)展，是一種與自然和諧相處的雨水生態(tài)治理模式，能有效解決傳統校園在雨水處理中造成的各種問題。

3 .高校海綿校園規(guī)劃建設措施

3.1 建造綠色生態(tài)屋面

屋面是雨水到達校園的第一站，傳統校園屋面并不具備吸收雨水的功能，而是通過落水管直接將降落至屋面的雨水排泄到校園地面上，且在太陽紫外線長期照射下及早晚溫差較大的情況下易出現屋面老化、屋頂結構遭破壞等問題。綠色生態(tài)屋面是指在建筑物屋頂上覆蓋一層綠色植被的景觀模式[5]，其基本結構從下往上依次為防滲層、隔根層、保溫層、蓄排水層、承土層、種植層、植被層。通過建設綠色生態(tài)屋面，降至屋面的部分雨水被屋面儲存起來供綠色植物生長所需，有效減少了屋面的雨水徑流，減輕了校園地面的徑流壓力。同時，增大了校園綠化面積，改善了校園空氣質量，有效緩解了屋頂表面溫度極端情況，具有保護屋頂結構、防止屋面老化、增加建筑物耐久性等功能。屋面應選擇平屋面或者坡度不大于3%的屋面，在進行屋面結構設計時，除考慮原承載力外，還需充分考慮改造后的承載力是否滿足要求，如有必要可進行加固處理。在選擇植被時，不宜選擇速生性喬灌木，應結合當地氣候條件及降雨量綜合考慮選擇。

3.2 改造校園路面為透水鋪裝

傳統校園中的路面鋪裝大多采用硬性不透水材料，當雨量較大時，極易形成地面積水，產生地表徑流，對校園排水系統造成壓力，導致校園發(fā)生洪澇災害。因此，在海綿校園建設中應將傳統校園路面的硬質不透水鋪裝改為非硬性透水鋪裝?？稍谛@機動車道鋪設一種由小石子、高標號混凝土、水為基本材料，透水性外加劑、彩色強化劑、穩(wěn)定劑為混摻材料，按一定配比制成的多孔輕質新型彩色環(huán)保地面鋪裝材料。在人行道、廣場等大面積地帶可采用氣孔較大、孔隙率較高的透水磚或透水水泥混凝土鋪裝，校園小路采用嵌草磚、鵝卵石、碎石等進行鋪裝，透水性路面鋪裝結構如圖1所示。通過在校園路面采用透水鋪裝，使硬化的地面“海綿化”，大幅增加了地表的雨水滲透率，確保地表徑流快速下滲，從而避免了校園道路積水，減輕了校園排水和防洪壓力，實現了改善校園內水循環(huán)的生態(tài)效益目的，同時，透水鋪裝路面色彩繽紛，與周圍花草樹木等景觀相互融合，相得益彰，共同將校園點綴得五彩繽紛，多姿多彩。

圖1 透水鋪裝結構圖

3.3 營造校園內部的雨水花園

雨水花園是海綿校園建設中的重要組成部分，利用花園中的植物、砂土收集凈化雨水，雨水反過來滋養(yǎng)灌溉花園，主要由淺凹式綠地組成。由外而內一般由蓄水層、覆蓋層、種植土壤層、砂層和礫石層組成，同時還應設有用于收集雨水的穿孔管及因短時內暴雨徑流過大而產生溢流的溢流口。雨水花園在選址時，應與建筑物保持一定距離，并遠離供排水管道，可考慮在已有的凹地上加以改造。在材料方面，宜使用高滲透性的砂土，植被優(yōu)先考慮根系較為發(fā)達的植物。雨水花園建成后應定期維護，檢查植物狀態(tài)，保證存活率，定期清理沉淀物和污染物，確保雨水入滲率。雨水花園能有效減少因強降雨造成的校園路面雨水徑流量，緩解校園排水管道的排泄壓力，補充地下水資源，能有效去除徑流中的有害物質。此外，通過雨水花園中植物的蒸騰作用，能夠調節(jié)校園中空氣的溫濕度，改善校園氣候環(huán)境，美化校園生態(tài)環(huán)境，給廣大師生帶來優(yōu)美宜居的工作學習環(huán)境。

3.4 打造下沉式綠地景觀

下沉式綠地指在豎向高度上矮于周圍地面的綠地，一般將校園現有綠地下沉一定深度以達到滯留收集雨水的目的，又稱下凹綠地或低勢綠地。下沉深度指下沉式綠地低于周邊路面的平均深度，應根據植物耐淹性能和土壤滲透性能確定，一般為100～200 mm。下沉式綠地中的植物應選擇既適應水陸兩生，又可凈化水中污染物的本土植物，同時也要考慮季節(jié)色彩變化，如香根草、屈菜、旱傘草、斑葉芒等。為防止積水過量，下沉式綠地內常設有高于綠地而低于路面的溢水口，超過綠地蓄存量的雨水將通過溢水口排至地下排水系統（見圖2）。降雨時，雨水順應地勢由高向低匯聚至下沉式綠地中被儲存起來，這些被儲存的雨水經過植物過濾、微生物的解、土壤吸附，起到了降低校園雨水徑流量、凈化雨水、補充地下水的作用。下沉式綠地的顯著優(yōu)點在于其對現有環(huán)境的干預較小，無需增加多余設施，且后期維護簡單，雨洪調控及景觀效果良好，故適用范圍十分廣泛。

圖2 下沉式綠地結構圖

3.5 制造生態(tài)植草溝傳輸帶

植草溝是一種表面覆蓋有植被，對雨水進行收集、輸送、凈化的明渠。雨水排到植草溝中，通過植草溝中植被與土壤的過濾和滲透，既削減了雨水徑流的總量，又去除了雨水中的部分有害元素，具有控制徑流總量并提升徑流水質的作用。另外，利用植草溝的徑流傳輸功能，將未滲透雨水匯集到下沉式綠地中，起到了承上啟下的聯結作用。植草溝既可以與其他雨水管控設施共同作用，配合完成對雨水徑流的削減、傳輸及凈化，也可作為排水溝單獨布設。在設計植草溝時，其內種植的植物應選擇生存力強的本地草種，同時縱橫坡度應盡可能平緩，以減小徑流流速，延長徑流在植草溝內的滯留時間。植草溝因其構造簡單、耐雨水沖刷，調控效果顯著，而成為海綿校園建設中使用頻率較高的雨水管控設施。

4.結語

海綿校園是海綿城市建設的重要組成部分，除了在高校內部建好這塊“海綿”之外，還要與周邊社區(qū)結合起來，實施整體片區(qū)的規(guī)劃設計，使這片區(qū)域都“海綿”起來，形成一個共同發(fā)展的“大海綿體”。同時，隨著“互聯網+”與大數據時代的到來，海綿校園不單需要工程建設，也需要互聯網智慧檢測系統建設，如形成對綠色生態(tài)屋面、雨水花園、下沉式綠地等相關設施進行檢測、控制的“智慧+海綿”的大系統。海綿校園建設理念在實踐操作方面受地理位置及外部環(huán)境的影響較大，本文所舉措施并不一定適用于我國所有大學校園，僅在設計理念和實施思路上提供借鑒和參考。