寓教于乐的海绵城市设计——以试点城市西宁市城西区第二幼儿园为例

沈 敏 李万龙 罗汝鹏

1.西宁市海绵城市管理服务中心 青海 西宁 810000 2.西宁市园林规划设计研究院 青海 西宁 810000

2016年西宁市成为第二批海绵试点城市，学校环境作为试点区建设的核心项目，不仅要完成海绵建设指标要求，还是海绵城市理念的宣传窗口，将海绵城市设计与教学活动融为一体，培养孩子们的绿色意识，让“青山绿水”生态文明思想融入孩子们的内心是该项目的设计初心。

1. 基本情况

1.1项目概况

城西区第二幼儿园位于试点区九分区，占地面积约5238m2，学校主体建设2017年9月投入使用，分别是3层主教学楼和生活服务楼组成，分为大班、中班、小班三个年级各四个班，3至6岁学龄儿童约为120名。

1.2自然条件

西宁市地处黄河腹地青藏高原东部，属大陆高原半干旱气候，是西北地区典型的川道河谷型城市。多年年均降雨量410mm，年均蒸发量1212mm，降雨时空分配不均，全年以中小雨为主，多为单峰雨型[1]。

1.3场地条件

根据学校岩土工程勘察报告，地质构造属于湿陷性中等偏弱区，表层土壤构造以黄土质土和粉质黏土为主，土壤渗透系数均大于5*10-6m/s。竖向南高北低，西侧主入口与外围城市支路存在高差，易在主入口处形成积水点。学校采用雨污分流的排水系统，屋面雨水与地面雨水散排至场地雨水井，最终排入市政管网。

1.4其他条件

学校采用封闭管理，两个出入口分别与市政支路和光华小学相连。学校主体建成后，考虑周边片区幼儿上学的诉求，先期招收两个幼儿班进行教学活动，校园环境只进行了简单的铺装与少量绿化，为后期海绵城市建设提供了优化契机。

2. 方案设计

2.1 设计目标

学校海绵城市设计既要满足教学活动场地要求，还要营造自然生动的绿色空间，同时还要达到试点区详细规划提出的海绵指标要求：年径流控制率76.3%（对应设计降雨量9.60㎜），年SS总量削减率不低于60.3%。将多种诉求充分融合，结合多种手段表现，实现寓教于乐的双重体验目标。

3. 设计原则

按照系统性原则，将不同功能诉求，统筹考虑，系统化设计，综合实现海绵目标与景观融合。遵循绿色生态原则，结合海绵城市低影响设施，突出节约、环保、绿色生态理念。强调创新性原则，以设施做法为突破，创新技术手段，以植物配置为亮点，创新景观表现。

4. 设计流程

4.1竖向设计与汇水分区

依据学校两个外排雨水口的标高，将学校场地划分为A、B两个汇水分区，进一步梳理场地竖向，细化出10个排水分区，为雨水的收集和利用提供更科学的依据（图1）。

图1 幼儿园竖向与汇水分区图

4.2排水分区与功能分区

统筹场地功能诉求与海绵理念融合，以汇水分区为基础，细化的排水分区为主线，划定组合出不同的功能分区。利用不同的活动体验，传递海绵理念，将雨水的消纳贯穿于绿色生态的教学活动中。A汇水分区细化为8个排水分区，按活动功能区组合为：1排水分区为主入口区，3、4、5、6排水分区为欢乐天地，2排水分区为小小农场，7、8排水分区为故事花谷，共4个功能分区。B汇水分区细化为2个排水分区。9排水分区为几何王国，10排水分区为童趣乐园，共2个功能分区。（图2、图3）

图2 幼儿园功能分区与排水分区图

图3 幼儿园总海绵设计平面图

4.3技术流程与总径流控制量

按照绿色优先、地上与地下结合、景观与功能并行的布置原则。在设计中综合效益最优的方式进行布局。屋面、道路雨水通过引导、截流方式，将雨水传递至周边下凹绿地、雨水花园中。大面积广场通过竖向调整，进一步理清雨水径流方向，沿径流方向设置绿地逐级进行吸纳、调蓄。绿地内雨水通过地形营造，汇入绿地内低点的绿色设施中。绿地最低点通过布设雨水管网将超标雨水溢流至外围市政管网，满足校园雨水排放安全，通过技术流程制定，功能分区的布置，根据不同类型下垫面的投影面积，计算出综合径流系数0.635，利用容积法：V=10HΨF，计算幼儿园总设计雨水消纳量为31.6m3[2]，计算出场地雨水消纳量，合理布设海绵设施，达到总径流控制量的海绵目标。

5. 分区设计与目标实现

根据幼儿园设计调蓄容积31.6m3的目标要求，通过汇水分区的指标分解，结合排水分区进一步细化，使海绵设计目标与幼儿园多种教育活动相衔接，突出教学与海绵理念融合的主题思想。

5.1主入口区（1排水分区）

此区域与外围市政道路相连，是接送儿童的停留空间，铺装面积较大，缺少绿地布置。通过汇水面积计算出雨量1.33m3，并和地块竖向结合在场地低点布置截留沟收集雨水后，排至相邻排水分区的设施中进行雨水调蓄。同时在主入口区布置树阵栽植乔木，提供绿荫，体现以人为本的思想。

5.2 小小农场（2排水分区）

此区域位于主入口区北侧，利用场地开辟学校实践课堂，让孩子们走进生活，走进自然，用自己的体验去发现世界，认识世界，激发孩子们保护自然、爱护生态环境。设计围绕该主题展开了相关场地设计，布置了小温室、种植田、游戏沙坑等设施，在考虑海绵城市设计时，从铺装材料、绿色设施选型等入手，分析下垫面，得出2排水分区设计径流控制量0.44m3，同时协调外来排水分区的雨量1.33m3，统筹区域场地竖向调蓄片区总雨量1.77m3。温室屋顶与道路雨水利用竖向将雨水引导至种植田中，进行渗透，利用雨水浇灌农作物，种植田低处利用游戏沙坑做调蓄设施—雨水花园，调蓄场地总容量3.9m3，场地内道路采用透水砖、砂砾石等透水材料，用自然渗透的方式渗入土壤中，进行吸收[3]。在围栏处布置高、低错落的蔬菜种植箱，即丰富校园景观，也达到了截流雨水的作用。整个区域通过孩子们动手体验和观察体验，教育孩子们珍惜水资源，利用雨水的绿色发展理念，提高孩子们的生态环境意识。

5.3 欢乐天地（3排水分区、4排水分区、5排水分区、6排水分区）

此区域位于幼儿园中心区域，是孩子们的主要活动广场，也是幼儿园主要建筑的汇水区域，设计围绕排水分区目标，在雨水径流的路线上灵活布置绿地，通过绿地自然吸纳雨水，让孩子们观察雨水从天空降落到土壤吸收的每一个过程，整个区域通过四个排水分区的综合调蓄6.9m3雨水，未完成的指标传递至8排水分区消纳。绿地的布局在完成海绵设计目标时，也划分出了不同的活动场地，在场地上布置不同年龄段使用的游戏器械，满足活动要求。在绿地中栽植不同类型的植物，丰富校园景观，让孩子们感受四季的变化，认知自然界。

5.4 故事花谷（7排水分区、8排水分区）

此区域位于幼儿园生活服务楼南侧，场地狭长高差较大。设计结合地形特点，通过景石与绿地，营造丰富地形，形成自然下凹绿地和雨水花园，消纳自身区域及整个汇水分区的末端调蓄总量为15m3，达到海绵城市设计要求。同时在场地内布置景观亭一座，满足教职工休息和儿童室外活动要求，在景石上篆刻与大自然息息相关的不同文字如水、日、土等，形成视觉感知；在场地内大量栽植宿根花卉和景观小品相呼应，突出“故事花谷”的主题特色，让孩子们能够聆听关于大自然的故事。

5.5 几何王国（9排水分区）

此区域位于主教学楼北侧是孩子们的另一处活动小广场，设计利用广场和道路竖向将雨水排至两侧绿地，部分屋顶雨水通过截流管引入至绿地。沿绿地设计不同形式的几何图案做下凹绿地，形成带状的汇水区域，消纳雨水1.96m3，最终利用绿地自然坡向流入汇水区低点。几何图案以锈蚀钢板为边，中间填充白色鹅卵石并栽植不同的果树，强调每一个图案节点景观。用雨水收集强化孩子们对几何图案和植物的认知。

5.6 童趣乐园（10排水分区）

此区域是B汇水分区的最低区域，在低点设置雨水花园，统筹各排水分区雨水，消纳雨水6.96m3，最终超标雨水溢流至外围市政雨水管网。此区域雨落管断接采用透明玻璃进行引导，可以让孩子们清楚的看到屋顶雨水如何引导至雨水花园；在雨水花园中修建木质栈台，可以看到雨水花园中引来的青蛙、蝴蝶等各类小动物、小昆虫，可以观察不同的植物生长，感受雨水花园的奇妙世界，让他们学到更多的自然知识。

分区设计完成了海绵调蓄容积34.16m3和削减60.2%的SS目标任务（表1），同时以不同的手法实现了寓教于乐的教学实践，通过操场活动的体验让孩子们了解雨水的收集和利用的过程；通过小小农场的动手实践，提高孩子们的体能，了解水对自然界的重要作用，珍惜雨水保护环境的意识；通过游戏和观察能力的培养，让孩子们在大自然这本生动活泼的教材中理解人与水的关系，体验自然的美妙和神奇；利用文字和图案扩大孩子们的认知领域，以场地的生动性启发亲近大自然，培养对自然的认识度；利用废弃物做景观处理，在潜移默化中受到珍惜自然资源，爱护地球的生态环境教育。

表1 各排水分区径流控制计算表

6.结语

设计围绕雨水的收集、消纳、利用、溢流的完整路线实现了海绵设计目标。实现了教育、海绵城市建设目标与自然景观融合一体，使海绵理念兼顾场地活动的一次生动实践，为今后海绵城市设计带来了启迪和升华。