海綿城市建設(shè)理念在中小學(xué)校園的應(yīng)用探析

文_藍(lán)曉瑋 廣州市設(shè)計院集團(tuán)有限公司

中小學(xué)的建設(shè)發(fā)展史是社會發(fā)展和城市建設(shè)變遷歷史的縮影。隨著海綿城市在全國范圍內(nèi)的推進(jìn)，建設(shè)海綿校園成為學(xué)校項目建設(shè)的必選項，無論是新校建設(shè)還是老校改擴(kuò)建、更新，開展雨洪管理的學(xué)校建設(shè)均具有多方面增益作用。

海綿城市建設(shè)理念鼓勵基于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，通過“滲、蓄、凈、用、排”六大措施，強(qiáng)調(diào)分布式的就地解決，形成節(jié)能高效的海綿城市雨洪管理體系。因此在海綿城市建設(shè)理念下，實現(xiàn)低碳發(fā)展、推動節(jié)能減排， 在校園內(nèi)實施可持續(xù)海綿城市，對學(xué)校和周圍區(qū)域的生態(tài)水環(huán)境有一定的改善作用，也兼具教育展示、科學(xué)研究的意義。

本著確保校園排水防洪安全的原則，通過可滲透鋪裝、植被緩沖帶等設(shè)施將自然途徑與人工措施相結(jié)合，最大限度地利用校園自然排水力量，促進(jìn)雨水資源的利用和良性水循環(huán)，緩解雨水管網(wǎng)壓力，從源頭減少雨水徑流污染，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿校園。以點帶面，讓每一個中小學(xué)校園成為海綿城市踐行的實驗田，資源的利用效率及方式也會對社會產(chǎn)生極大的示范性作用，可有效緩解資源環(huán)境承載壓力。

1 海綿城市建設(shè)理念在校園中的利用現(xiàn)狀

通過國內(nèi)外相關(guān)案例研究發(fā)現(xiàn)，國外的海綿城市建設(shè)理念在國外校園中的應(yīng)用較成熟，重視技術(shù)手段有效利用，并關(guān)注場地適應(yīng)性生態(tài)情況，技術(shù)手段能綜合利用、相互影響貫通，應(yīng)用手法多樣，多個校園將技術(shù)投入實踐中也取得了好的效果。我國也頒布了與海綿城市建設(shè)相關(guān)的技術(shù)建設(shè)指南，并在理論上形成一定的體系，轉(zhuǎn)化為我國城市用于實踐的工作目標(biāo)。但整體來看，我國中小學(xué)校園對海綿城市建設(shè)理念的實踐還處在嘗試應(yīng)用技術(shù)階段，從某種意義上來說，解決了學(xué)校因雨洪所造成的現(xiàn)實災(zāi)害問題，且處理方法較生硬常規(guī)，景觀效果相對單一。

2 廣州氣候條件分析

廣州地處夏熱冬暖地區(qū)，亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均溫度約為22℃，平均濕度約為76%，氣溫最高月平均為28.6℃，最低為14.9℃。廣州近30年多年平均降雨量為1768.8mm，廣州年徑流總量控制率為70%，各中小學(xué)校新建、改建、擴(kuò)建項目的年徑流總量控制率宜按照下表確定。規(guī)劃區(qū)域的年徑流總量控制率指標(biāo)需根據(jù)《廣州市海綿城市專項規(guī)劃》海綿城市分區(qū)管控規(guī)劃成果進(jìn)行確定，詳見表1。

表1 年徑流總量控制率對應(yīng)設(shè)計降雨量

3 海綿校園建設(shè)技術(shù)手段

3.1 雨水花園

雨水花園是一種天然或人工開鑿的淺凹綠地，用以匯集與吸收從屋頂或地面上的雨水，通過喬灌木、地被植物和沙土等一系列綜合作用，將雨水滯留在土壤中進(jìn)行凈化，并使雨水滯留隨即逐漸滲入土壤，涵養(yǎng)地下水，減緩雨水對地表的直接沖刷，削減洪峰流量，使之補(bǔ)給景觀用水、廁所用水等校園用水，減少校園雨水外排，結(jié)構(gòu)相對簡單，是適應(yīng)現(xiàn)代學(xué)校教學(xué)環(huán)境很好的節(jié)水景觀技術(shù)形式。

常見結(jié)構(gòu)自下往上由水管與防滲、礫石層砂層、人工填料層、植被與種植土層、覆蓋層和蓄水層7層組成，這一特殊構(gòu)造很大程度上是由于雨水處理措施需收集、滲透和凈化雨水。雨水花園的場地選址考慮兩方面因素，一是雨水花園選址應(yīng)陽光照射充足，且有一定上空空間，盡可能避開有頂層直接覆蓋空間的高大喬木的投影區(qū)域，避免導(dǎo)致因陽光照射不足造成雨水花園的植物長勢不佳，同時易導(dǎo)致水體變質(zhì)，影響基礎(chǔ)功能；二是由于低洼地建造的雨水花園因重力作用更易將雨水收集匯流，應(yīng)該在場地周圍行走觀測，或者用測量儀器來測定坡度和低洼位置。

廣州中小學(xué)水環(huán)境系統(tǒng)現(xiàn)狀，一是存在著嚴(yán)重的能耗問題，二是對城市供水系統(tǒng)的依賴性強(qiáng)，但用水類型相對比較穩(wěn)定，污染源具有易控性。中小學(xué)校園用水類型主要包括綠化用水（如灌溉、景觀用水等）、生活用水（如宿舍、食堂、浴室等）、教學(xué)科研用水等，雖然用水量較多，但實際的消耗量較少，且一些用水具有再次利用潛力，在經(jīng)過回收處理后可進(jìn)行二次利用。雨水花園技術(shù)可有利于增強(qiáng)校園自身雨水的凈化能力，更好的整合校園總體景觀系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)，建設(shè)永續(xù)發(fā)展的校園海綿系統(tǒng)，適用于教學(xué)樓之間的中庭綠地、建筑周邊的邊角綠地、集中綠地，容易營造景觀效果，充分發(fā)揮校園景觀的教育功能，造價成本較低以及有序管理較為方便，為學(xué)校師生提供了更為和諧可持續(xù)的綠色校園環(huán)境。

3.2 透水鋪裝

透水鋪裝具有強(qiáng)的透水性，兼具降噪環(huán)保的功能，由路床、透水砂墊層、透水基層、緩沖面、透水面層構(gòu)成。常見的透水磚有陶瓷透水磚、硅砂透水磚、波紋透水磚(水泥）、拱橋型透水磚、長條型透水磚。校園內(nèi)廣場宜彩色透水瀝青、彩色透水混凝土、透水磚、花崗巖結(jié)合縫隙式布水溝的做法，在土壤滲透性受限的情況下，必須在透水基層中鋪設(shè)排水板或排水板。田徑場可利用跑道做透水瀝青、透水混凝土，同時沙池也可作為透水鋪裝。園路可使用汀步、各色透水磚、透水混凝土、碎石鋪裝。停車場應(yīng)采用植草磚、透水磚，在路基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性存在風(fēng)險時可以采取半透水鋪裝。校園園林中常用的汀步、散鋪的石米、有縫隙的棧道、有透水縫隙的花崗巖鋪裝都可以算是透水鋪裝。

3.3 綠色屋頂

綠色屋頂以綠色植物為主要覆蓋物，配以植物生存所需要的營養(yǎng)土層（植被種植層）、蓄水層以及屋面植物根系阻攔層（保護(hù)層）、排水層、防水層（保護(hù)層）等共同組成屋面系統(tǒng)。校園綠化屋頂能合理減輕下墊面的雨水徑流，使前期降雨滯留在耕層土壤中，減少雨水的外排，并延緩場地減小洪峰發(fā)生的時間。綠色屋頂分為簡單式屋頂和花園式屋頂，其基質(zhì)深度取決于植株特性和屋頂荷載。簡單式屋頂?shù)幕缀穸韧ǔ２怀^150mm，其特點是低養(yǎng)護(hù)，免灌溉。而花園式屋頂在種植喬木時基質(zhì)深度可超過600mm，其特點是可用作校園公共交流空間，需經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)和灌溉，及時補(bǔ)種修剪植物、清除雜草，保證植物無枯死，至少可以覆蓋90%的種植面積，溢流排水措施內(nèi)無淤積，符合屋頂荷載的平屋頂，以及坡屋頂坡度15°及以下的學(xué)校建筑適用。

3.4 植草溝

植草溝是指種有植被的線形地表溝渠，由礫石層、土工布、砂層、填充層、種植層組成，類型包括轉(zhuǎn)輸型植草溝、干式植草溝、濕式植草溝，去除大顆粒的污染物并減緩流速，可將其它單個設(shè)施、雨水管渠和雨水外排系統(tǒng)連接起來。植草溝應(yīng)設(shè)置在校園的坡地上，利用重力引導(dǎo)雨水匯集，坡度不大于4%，當(dāng)縱坡較大時可設(shè)置消解臺坎或者設(shè)置階梯型植草溝。校園一般可用干式植草溝，相對于轉(zhuǎn)輸型植草溝，其滲透性更好，適用于校園內(nèi)部雨水污染程度較小的區(qū)域。

3.5 雨水罐

雨水罐也稱雨水桶，為地上或地下封閉式的簡易雨水集蓄利用設(shè)施，可用塑料、玻璃鋼或金屬等材料制成。隨著技術(shù)發(fā)展，目前地上雨水罐多以校園景觀小品的形式出現(xiàn)在校園環(huán)境中，地下雨水罐則是在建設(shè)工程中由廠商直接組裝置入。相較于海綿城市其他設(shè)施，雨水罐主要起到蓄水作用，成本低、便于安裝，適合在校園建設(shè)中普及利用，但對污染物的消減作用較弱，校園屋頂?shù)挠晁|(zhì)好，易于收集，雨水罐一般用于校園屋面的雨水的收集，每棟校園建筑可通過雨水罐收集的雨水作為日常沖廁、澆花用水，利于水資源節(jié)約使用，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.6 下沉式綠地

下沉式綠地是指被草或者其他植被覆蓋的水溝或者洼地。它們減緩了匯集徑流的輸送，讓徑流有更多的時間滲透入下面的土層，可在雨天積蓄雨水，減少場地的雨水徑流量，還可結(jié)合其他硬質(zhì)景觀，設(shè)置成雨水花園形式，提升景觀的視覺效果。分為兩種類型，一是類似雨水花園的小型蓄水設(shè)施，具備體積小、用地少、便于施工及維護(hù)的優(yōu)點，被廣泛運用到校園景觀設(shè)計中；二是依托自然地形形成的凹地，應(yīng)低于周邊鋪砌地面或道路，下沉深度宜為50～200mm，因地勢較低的緣故會直接將雨水匯入下凹的綠地之中，形成天然的蓄水池塘。下沉式綠化需要與校園的總體規(guī)劃設(shè)計綜合考慮，道路兩側(cè)及硬質(zhì)鋪裝區(qū)域周圍的綠化可被設(shè)計成一系列的下沉式綠地。在景觀方面，可采用與水景、亭臺、堆石等相呼應(yīng)造景的手法，并與人工濕地等相結(jié)合，提高其實用性和觀賞性。植物選配上也應(yīng)優(yōu)先選耐澇性的鄉(xiāng)土植物，遵循宜草則草、宜灌則灌、宜喬則喬、喬灌草相結(jié)合”的原則，形成季相變化豐富、自然長期穩(wěn)定的生態(tài)校園景觀。

4 海綿校園設(shè)計應(yīng)用要點

4.1 校園場地布局

海綿校園的場地設(shè)計與建筑布局，需充分結(jié)合校園現(xiàn)狀地形地貌進(jìn)行，保護(hù)并合理利用場地內(nèi)原有的濕地、坑塘、溝渠等，應(yīng)優(yōu)化不透水硬化面與綠地空間布局，建筑、廣場、道路周邊宜布置可消納徑流雨水的綠地，建筑、道路、綠地等豎向設(shè)計需有利于徑流匯入海綿設(shè)施。海綿設(shè)施選用除了生物滯留設(shè)施、滲井、雨水罐這類小而分散式的設(shè)施之外，還可以將滲透塘、濕塘、雨水濕地等較為密集的海綿設(shè)施與場地的豎向設(shè)計銜接起來。整體校園雨水管理的模式可分為分散式和集中式。分散式雨水管理模式能將場地分為若干個面積較小的匯水分區(qū)，將屋面徑流和地表徑流快速集中到建筑周邊的種植池和綠地里，分批分區(qū)域消納雨水；集中式的雨水管理模式能充分利用現(xiàn)狀的大面積水體為集中匯水區(qū)域，除了消納雨水的作用，還能作為場地的蓄水池使用，凈化后的雨水可用于景觀灌溉等。

4.2 校園建筑設(shè)計

校園建筑應(yīng)與海綿城市措施相結(jié)合，平屋頂建筑（坡度低于15°）應(yīng)以屋頂綠化的形式儲存雨水。綠色屋頂?shù)脑O(shè)計應(yīng)符合《屋面工程技術(shù)規(guī)范》（GB50345）的規(guī)定，綠色屋頂率要滿足《廣州市海綿城市建設(shè)指標(biāo)體系》《廣州市海綿城市專項規(guī)劃》的要求。其中，屋頂大面積的雨水回收再利用，被收集到蓄水池中，如不收集回用，宜采用雨落管或安裝集水井等措施將屋頂雨水截流，并將其導(dǎo)入到綠地內(nèi)的小型分散的海綿設(shè)施中。同時，建筑外墻應(yīng)優(yōu)先選用對徑流雨水的影響不大的屋頂和飾面材料，選用金屬、釉面磚、石磚、玻璃和陶土板等。

4.3 校園綠地設(shè)計

在校園綠地中，要考慮校園實際綠化面積和豎向，在綠地中設(shè)置海綿結(jié)構(gòu)，以消納屋面、廣場、路面及停車場等處的雨水，將溢流排水系統(tǒng)與城市的雨水管渠及超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)相銜接，便于對校園的雨水進(jìn)行綜合利用。

校園綠地應(yīng)建為下凹綠地，充分利用綠地入滲雨水，廣州地區(qū)規(guī)定下沉式綠地率必須超過50%，下沉式綠地內(nèi)應(yīng)設(shè)置溢水口。在綠地周圍鋪設(shè)的徑流雨水必須經(jīng)過預(yù)處理（前期過濾、消能）后才能流入綠地中的海綿設(shè)施，如沉淀池等，防止雨水沖刷對綠地的破壞，也防止較大粒徑的固體污染物進(jìn)入綠地。雨水可能會帶有屋面的泥沙、落葉等污染物，使用初期過濾設(shè)施能夠?qū)τ晁M(jìn)行第一階段的過濾，主要沉淀雨水中的砂礫、落葉等明顯污染物，再排入生物滯留設(shè)施進(jìn)行二次凈化、傳輸。雨水通過雨落管的過程中，尤其在多層或高層建筑項目中，由于高差問題，致使樓體排水勢能較大，對地面的沖擊力較大，雨水利用率也不高，消能裝置使雨水在接觸地面之前將勢能轉(zhuǎn)化為動能。

綠地的植物選擇需優(yōu)先考慮廣州本土植物景觀的生態(tài)性，合理利用植物的生長條件，發(fā)揮植物節(jié)約用水的作用。根據(jù)校園的水文條件、徑流雨水水質(zhì)等，選用既耐短期水淹又有一定耐旱能力的本地植物，通過不同物種的選配（通常為3種或更多），以提高雨水花園的穩(wěn)定性和功能性。

4.4 校園道路

校園道路海綿性設(shè)計應(yīng)優(yōu)化道路橫坡坡向、路面與道路綠地的豎向關(guān)系,便于徑流雨水匯入綠地內(nèi)海綿設(shè)施。在具體設(shè)計中，可以借助地勢，人行道和車道設(shè)1%～3%的橫坡，坡向就近下凹綠地等海綿設(shè)施，道路地勢低的一側(cè)設(shè)置有下凹綠地等生物滯留設(shè)施，讓道路快速導(dǎo)流不易積水；或者利用雨水口，雨水沿坡面匯聚到路緣石旁的雨水口，雨水口連通地下導(dǎo)管輸送雨水至旁側(cè)的生物滯留設(shè)施。

4.5 鋪裝設(shè)計

現(xiàn)有規(guī)范要求透水鋪裝率≥70%，硬化地面室外可滲透地面率≥40%。人行道、停車場、廣場的海綿化設(shè)計，宜采用透水鋪裝，可選用透水磚、透水砼等。在人行道及廣場采用靈活的園建設(shè)計方法達(dá)到雨水下滲的目的，如石材汀步、碎石路面縫隙式布水溝等。車行道則可選用透水瀝青、透水砼、透水磚，并應(yīng)滿足路基路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性等要求。停車場建議按照校園實際需求選用透水磚、草坪磚、植草格等。

4.6 水體景觀設(shè)計

學(xué)校建筑景觀水體應(yīng)作為雨水調(diào)蓄設(shè)施，并與景觀設(shè)計相結(jié)合。調(diào)蓄池應(yīng)設(shè)溢流口，超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的雨水可排入市政管系。蓄水池的雨水可以在非雨季進(jìn)行回收，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗笥糜诘孛鏇_洗，景觀用水等。雨水是循環(huán)冷卻水、綠化灌溉、景觀水體、道路澆灌用水等非傳統(tǒng)水源的首選。水體景觀設(shè)計宜注重綜合現(xiàn)有景觀設(shè)計方案，對地表覆蓋類型、場地豎向、建筑落水管和雨水管網(wǎng)平面、LID設(shè)施位置等，劃分匯水區(qū)，確定LID設(shè)施的種類、面積、形狀結(jié)合LID設(shè)施包括雨水綜合利用設(shè)施布置，對現(xiàn)有場地豎向設(shè)計和排水進(jìn)行評估及調(diào)整。

5 后期維護(hù)要求

學(xué)校應(yīng)建立健全低影響開發(fā)設(shè)施的維護(hù)管理制度和操作規(guī)程，校方應(yīng)配備專職管理人員和相應(yīng)監(jiān)測手段，并對管理人員和操作人員加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。同時，要提高學(xué)校師生對海綿城市建設(shè)、低影響開發(fā)、節(jié)水、生態(tài)修復(fù)等方面的認(rèn)識，將海綿城市理念與教學(xué)融會貫通，鼓勵師生積極參與低影響開發(fā)設(shè)施的建設(shè)、運行與維護(hù)。