基于LID模式的海绵校园规划与研究——以桂林理工大学雁山校区为例

瞿才燕 王燕舞 农丽婷

（桂林理工大学环境科学与工程学院 广西桂林 541006）

1 引言

我国在城镇化快速发展的大背景下，同时也面临着新的城市水资源方面的挑战，雨水径流污染、河流水系生态恶化、水资源短缺等环境问题日益突出。城市洪涝灾害频繁发生，城市的雨涝排放压力巨大，“城市看海”已成为一种戏谑。为提升城市生态系统功能，并减少城市洪涝灾害的发生，我国开始了海绵城市的试点[1]建设工作，海绵城市的理念在实践中不断细化、深入和拓展。“海绵城市”概念首次是在“2012低碳城市与区域发展科技论坛”中提出的，即城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[2-3]。国外城市的雨洪管理实践起步较早，已经积累了丰富的可行性经验。最早是德国采用政府管制制度的雨水管理制度，美国则是采用源头和分散式维持场地开发前后水文特征不变的低影响开发和最佳管理措施，再到英国的可持续城市排水系统，澳大利亚的水敏感性城市设计，日本的雨水贮留渗透计划[4-8]等，都是在积极的进行海绵城市的建设。

校园在城市公共场所用地中占据着较大的比重，尤其是高校校园，普遍具有占地大、分区显著的特点，具有很大的雨水资源利用空间，同时可考虑结合校园污水、中水形成完善的校园可持续水资源利用体系。因此，“校园海绵化”也必然是海绵城市建设中值得探究的组成部分，我们在海绵城市建设理念的指导下开展海绵校园研究。本文主要以桂林理工大学雁山校区校园为研究对象，分析校园规划的功能分区与排水现状基本情况，探讨各功能区内雨水资源合理排放与综合利用的可能性，旨在为桂林理工大学雁山校区“海绵校园”规划提供可行性方案。

2 桂林理工大学雁山校区规划概况

桂林理工大学雁山校区位于桂林市雁山区大学城，东临桂阳公路。校区总占地面积约86.32公顷，总建筑面积11.68公顷。雁山校区用地基本情况如表2-1所示。

表1 雁山校区用地基本情况表

2.1 自然气候条件

桂林地处湘桂走廊南端，属亚热带季风气候，境内气候温和，雨量充沛，四季分明且雨热基本同季，年平均降雨量约1949.5毫米，平均蒸发量1490～1905毫米。年平均相对湿度为73～79%，平均气压为994.9百帕。

2.2 桂林市降雨分布

结合《室外排水设计规范》（GB50014-2011（2014版））[11]要求，设定当地降雨重现期（P）不大于2年（P≤2a），根据桂林市十年（2004-2013）降雨量和平均月温度资料，可计算桂林市十年内各月平均降雨量如表2-2所示，月平均降水量和月平均温度如图2.1所示。

表2 桂林地区各月平均降雨量表（2004-2013）

图1 桂林市十年的月平均降水量和月平均温度

由图1可以看出，桂林的全年降雨分布不均匀，降雨量主要集中在3～8月，其余月份降雨量相对较少。降雨不均会给雨水的调蓄和利用增大难度。

2.3 校区排水现状

2.3.1 雨污管道系统及污水处理站

校内建有分流制雨、污排水管道系统，并设有一座污水处理站。污水处理站用于处理校内生活污水，出水部分回用于景观用水，部分用于绿化。

2.3.2 蓄水景观湖

学校的临东门侧有3个景观湖，水面面积共8285平方米，可用作为雨水调蓄容积。

3 进行“海绵校园”研究与规划的意义

目前，校园内排水系统布置采用雨污分流制。考虑经济性，雨水管道设计的纳水量与输水量仅能在一定概率下满足排放要求。当发生概率在范围之外时雨水径流可能超出管道的容纳量，导致排水不畅，形成积流。同时，雁山校园内道路及广场等表面以硬质化地面铺装为主，校园内车道、广场及其他的面积占校区总用地面积的34.2%，导致地面涵水、透水能力变差。在雨季，校园内多处会因排水不畅，产生大量雨洪积流，甚至每年可观察到检查井涌水，冲开井盖等现象。并且校内绝大多数雨水资源并未得到利用就直接经由管道被排走了，这在全球水资源匮乏的大前提下，纯粹是一种资源的浪费。“海绵校园”的建设，可使校园雨水由“快排”向“慢排”进行转变，减轻雨水汇流快、流量大时对雨水管道所带来的负荷或超负荷。

4 雁山校区海绵校园改造方案

4.1 雁山校区海绵校园改造措施

在“海绵城市”建设理念的指导下，结合实地调查与综合分析，本着经济和降低改造工程量的原则，桂林理工大学雁山校区“海绵校园”的改造方案主要从下渗减排、蓄集利用和水资源可持续发展三个方面展开。

4.1.1 下渗减排措施

（1）下沉式绿地

一般下沉式绿地低于周围硬化地面约5～25cm；在绿地中或绿地和硬化路面的交界处设置雨水口，以有效的截留和净化小流量雨水径流[9]。下沉式绿地的规划包括绿地改建和改造两部分。

绿地改建是将一些较为平坦的绿地景观设计为下凹式绿地，沿着绿地四周布置雨水进水口，收集该区域间的雨水径流，并使其经过滞留和渗透，削减污染然后排入核心区设置的下凹式生物滞留池[10]。据此，对宿舍区内部分低地势绿地、教学楼6栋南面草坪、校医院周围的绿地等地进行绿地改建，并将学校处于低地势建筑物周边绿地改造为较大的生物滞留池。

绿地改造针对坡式绿地进行的。考虑经济性和工程量，充分利用原自然坡度的绿地，将校区内中间高四周低的山丘式或单坡式的绿地改造成波浪式、层叠式、或阶梯式的植被缓冲带，在增加绿地景观层次性的同时增大对雨水的滞留能力，渗透汇入路边植草沟或是下沉式绿地，从而减少排入雨水管道的汇流量。

（2）植草沟

设置在路边的植草沟可代替传统的雨水口和排水管网，在一定程度上疏导雨水，并能有效的控制及处理径流的污染物。校区内针对道路沿线的绿化带进行改造，将绿化设施（包括绿地）与道路交界处改造成植草沟。晴天时，植草沟显示出带层次的景观特征；雨季时，利用植被和土壤的截留作用净化雨水，增大下渗量，减缓道路汇流压力，起到“集、渗、净、排”的综合功效。

（3）屋顶绿化

屋顶绿化雨水收集利用系统是一种生态技术，有削减径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市环境的作用，此外也可作为雨水集蓄利用和渗透的预处理措施[6]。绿色屋顶的设计有一定的限制因素和要求，根据校园建筑屋顶结构特点、荷载和生态环境条件，结合实地考察情况本规划拟用草坪式和组合式两类屋顶绿化改造方案。

拟对办公楼现铺设人造草坪的屋面进行草坪式改造，在屋顶加设绿化结构层，栽植针叶佛甲草、卧茎佛甲草等绿化植物，若屋顶具有一定向地面倾斜的角度，可采用藤蔓植物使之自然生长后覆盖整个屋顶，安全、实用又提高了建筑的美观性。

组合式改造是在建筑物结构能够承受的范围内进行屋顶组合式可移动人工湿地改造，规划在宿舍区、图书馆等大面积平顶采用400mm的生土混合草木灰、树叶糠、珍珠岩等基质栽种低矮且抗风性强的小灌木或者乔木，搭配冬枯夏荣的一年生草本植物。此做法兼具绿化屋顶功用的同时可避免植物根系对屋面的直接或间接损害。

4.1.2 集蓄利用措施

根据实地调查的结果，除学校目前在东大门两侧和逸夫楼前的景观湖外，雁北路往学府雁苑小区的方向有一自然河道，校园内其他区域未设置有蓄水池、雨水罐、雨水湿地等集蓄措施。就目前雨洪调蓄状况而言，设置的三个景观湖的调蓄作用远远不足。

根据海绵城市低影响开发的设计原理，规划中拟保留原有的景观湖，保持原有地形特征和自然排水线路，将学校东南面至西北面的雨水径流顺势排入自然河道；在三栋广场、四栋停车场和一、二号篮球场、足球场设立地下集水池，集蓄雨水。集水池设置沉淀、过滤等预处理措施，集纳的雨水经处理后，可直接用于草地灌溉或是景观水体供水。

4.1.3 校园可持续水资源利用体系建设

结合桂林当地实情，较长时期内，雨水调蓄中收集的雨水直接作为饮用水供水水源并不现实。但“海绵校园”建成后，雨水在植被中的滞留增加，土壤中水分的饱和程度增大，有利于环境生态的良性发展。并且，收集的雨水经过适当的净化处理，理论上完全可以达到绿化用水、景观用水、中水回用的水质要求，可大大节约校内给水资源的取用量。此外，从心理接受度角度考虑，采用雨水作为景观用水优于采用回收处理后的污水。

4.2 雁山校区“海绵校园”初步规划简图

现阶段结合校园总体规划完成的“海绵校园”初步规划示意下图所示。

图4 桂林理工大学雁山校区海绵校园规划简图

结语

城市“海绵化”的进程在迅速发展，“海绵校园”的建设也是走在专业前沿的思想理念。本文以桂林理工大学雁山校区为研究目标，结合实际在LID模式的指导下进行生态海绵校园的规划与研究。规划中，综合运用了多种措施，从雨水径流的产生、积流、汇流、输送过程及最终的利用等角度，宏观控制校园雨水的渗、滞、蓄、净、用、排，减轻雨水内涝危害，并实现雨水资源的充分利用。

在海绵校园的建设中，面临着改造工程量大、效益体现周期较长、园林规划与养护内容可能增多等问题，但是，海绵校园在投产使用时，可减少从市政管网的取水量，进而节约宝贵的淡水资源。雨水资源的集蓄利用在改善生态环境的同时，还可降低市政排水管网的负荷，是真正的低影响开发措施，这对于建设资源节约型和可持续发展型社会具有重要的现实意义。“海绵校园”在校园规划建设初期同步考虑、同步建设、同步建成使用的方案是最为经济有效的，但对于已建成的校园，从长远来说也是必要的。

[1]谭术魁张南.中国海绵城市建设现状评估—以中国16个海绵城市为例[J].城市问题，2016(6)：96-100.

[2]西方海绵城市建设的理论实践及启示[J].人民论坛·学术前沿，2016,21(5)：47-63.

[3]仇保兴.海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J].给水排水.2015,41(3):1-7.

[4]廖朝轩,高爱国,黄恩浩.国外雨水管理对我国海绵城市建设的启示[J].水资源保护，2016，32(1):42-50.

[5]LIAW Chaohsien,TSAIYL,CHENG M S.Hydrologic analysis of distributed small-scale stormwater control systems[J].Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering,2005,23(1):1-12.

[6]National Research Council.Urban stormwater management in the United States[M].New York:The National Academic Press,2009.

[7]Water Environment Federation.Design of urban stormwater controls[M].New York:McGraw Hill,2012.

[8]Amy Standen.Buildingng Sponge City:Redesigning LA Forlong-Term Drought[N].Morning Edition(NPR)，2015：01-22.

[9]Low impact development Hydrologic Analysis[S]，Prince George's County Maryland:Department of Environment Resources,1999.

[10]车伍，赵杨，李俊奇.海绵城市建设指南解读之基本概念与综合目标[J].中国给水排水，2015,31(8):1-5.

[11]GB50014-2011，室外排水设计规范（2014版）[S].3.2.4条例.

[12]程江，徐启新，杨凯等.下沉式绿地雨水蓄渗效应及其影响因素[J].给水排水，2007，33（5）：45-49.

[13]胡爱兵,张书函,陈建刚.生物滞留池改善城市雨水径流水质的研究进展 [J].环境污染与防治，2011,33(1):74-82.

[14]车伍,李俊奇,刘红等.现代城市雨水利用技术体系[J].北京水务，2003,3:16-18.

[15]王俊华.城市雨水处理利用与研究[A].四川建筑，2013，33(5):225-226.