透水铺装在小学校园室外环境“海绵城市”建设中的应用与实践以北京小学通州分校为例

刘翠翠 马会 童可嘉 张琦君

本文通过对不同透水铺装材料的种类、施工工艺特性、造价、耐久性、使用范围、景观效果等方面的分析比较，基于“海绵城市”理论的内涵及背景，以北京小学通州分校“海绵城市”改造实际项目为例，研究透水铺装在小学校园室外环境“海绵城市”建设中如何更恰当的选择与应用，希望为实现生态、绿色、安全、环保的“海绵城市”校园环境建设目标，提出有力的铺装设计实践依据。

一、导言

1.“海绵城市”理论的内涵及背景

顾名思义，“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境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。“海绵城市”理论是立足于当今中国面临水资源缺乏、水质污染、城市内涝、洪水、地下水位下降及水生物栖息地丧失等各种水危机亟待解决的背景下提出。

2.透水铺装在“海绵城市”低影响开发技术中的作用

透水铺装作为“海绵城市”低影响开发技术的重要技术措施之一，透水铺装材料及透水铺装路基结构的运用可以引导地表雨水及时渗透到土壤中，通过对雨水的渗透、储存及净化，实现对雨水的有效控制，不仅可以有效补给地下水，有效平衡地表水与地下水，改善城市道路积水问题，在暴雨时缓解城市道路排水系统的压力，还可以通过雨水收集、传输及净化进行雨水资源化再利用。而在气候干燥时，还可以通过蒸发将孔隙中储藏的水分带到空气中，起到调节小气候的作用。

二、透水铺装

1.透水铺装的定义及分类

透水铺装是指具有一定的渗透功能的地面铺装材料。透水铺装材料按照面层材料的不同分为彩色透水混凝土、透水性沥青路面、彩石复合混凝土透水材料、透水塑胶、透水砖、卵石、碎石散置铺装等。其特点是雨水可以透过铺装路面的面层、基层、垫层下渗到下部的土壤或多孔渗透盲管中。透水铺装材料的结构从上到下主要分为面层、基层、垫层和土基层四部分。透水铺装的面层最为重要，直接影响整个铺装结构的使用性能及生态景观效果。对于不同功能属性的空间场地，可以选择不同类型的透水铺装形式，从而实现不同的景观效果，并满足不同的“海绵城市”建设生态需求。以下内容分别从种类、景观效果、工艺特性、造价、耐久性及使用范围等几个方面研究分析透水铺装材料的选择比较，参见表1。

表1 透水铺装材料的选择比较

2.透水铺装的功能特性

采用传统不透水地面铺装结合传统排水系统，遇降雨时，地面雨水通过地表径流的排水方式排入市政雨水井及雨水地下管网，暴雨流量峰值高时雨水管网排水负荷大，不仅容易出现排水不畅雨水倒流或低洼处积水严重的状况，而且降雨时大量地面污染物随雨水径流排入河道污染水环境。采用透水铺装与配套排水设施的结合，改变了原有的传统排水方式存在的弊端，进行有组织雨水收集、传输、利用及排放，通过雨水渗透、储存、调节等措施削减峰值、延缓峰值时间。采用透水铺装，雨水可以较快速的自然渗透入地面，涵养补给地下水，有效储存雨水，减少直排入市政管道的雨水量形成的水资源浪费，有效控制径流总量、削减城市径流污染。同时，雨水通过雨水收集系统引入到植草沟、生物滞留池、下凹绿地进行水质净化，通过排水盲管最终引入蓄水模块，经过模块水体净化后接入附近中水井，作为补充绿化灌溉用水。通过渗、滞、蓄、净、用、排的海绵技术，实现对雨水年径流量的控制自然净化，雨水资源化利用。

三、透水铺装在小学校园室外环境“海绵城市”建设中的应用实例

1.小学校园室外环境中透水铺装设计应遵循的原则

（1）安全性原则。小学校园作为学龄儿童学习成长的重要空间场所，舒适、安全、温馨、趣味的空间环境不仅可以满足儿童丰富多元化的功能需求，更对儿童的德智体美全面发展起着潜移默化的作用。透水铺装地面作为小学校园室外环境中儿童可以最直接接触到的空间界面，确保透水铺装设计稳定、坚固、防滑的安全性是最重要的设计原则之一。

（2）功能性原则。透水铺装设计的功能性原则主要体现在两个方面。其一，通过运用透水铺装在色彩、肌理、设计纹样的变化及组合的设计手法，实现铺装设计进行功能空间划分的目的，优化校园空间尺度，区分学生儿童不同活动空间场所，营造丰富多样的场地布局；其二，通过透水铺装设计形式梳理交通流线，发挥铺装空间导视及标识的作用，保证学生儿童校园活动的通达性及便捷性。

（3）美观性原则。透水铺装材料颜色及规格样式非常丰富，具有良好的艺术视觉效果。整体艺术性较强的透水铺装地面一般具有主题性，设置在主要特定位置，具有较好的场所性及美观性。

（4）趣味性原则。通过透水铺装设计与校园导视系统、公共艺术或景观照明的结合，实现趣味性及信息传达的功能作用，实现学生儿童与地面介质的良好互动，实现边走边玩、边玩边学的教育理念及科普教育意义。

（5）生态性原则。透水铺装材料及透水铺装路基结构的运用，可以引导地表雨水及时渗透到土壤中有效储存，可以有效改善雨季地面积水问题，有效控制雨水地表径流总量，有效涵养补给地下水并储存雨水，有效平衡地表水与地下水。在暴雨时缓解排水系统压力，而在气候干燥时，可以通过蒸发将铺装空隙中储存的水分带到空气中，起到调节小气候、调节周边空气温度及湿度、改善空气质量的生态作用。

（6）经济性原则。透水铺装设计需综合考虑业主对项目的总体投资造价，根据校园环境场地空间功能属性，选择最经济合理的铺装规格及样式。

2.透水铺装在小学校园室外环境中的选择与应用

以北京小学通州分校“海绵城市”改造实际项目为例，从以下几个方面分析探讨如何通过对不同透水铺装材料的选择与应用，改变原有地面场地存在的积水问题，实现校园活动场地的功能优化、透水铺装地面的生态意义，最终实现生态、绿色、安全、环保的“海绵城市”校园环境提升目标。

（1）教学楼主入口广场区域

图1 “海绵”改造提升前

图2 “海绵”改造提升后

图3 学校校徽纹样铺装设计

教学楼主入口广场原有地面采用红色及黄色普通广场砖铺装材料，平铺、立砌及人字纹的铺装样式，“海绵”改造提升后，原有地面改用透水率及辨识度较高的彩色透水混凝土铺装材料，并结合北京小学通州分校校徽logo彩色艺术纹样，体现教学楼主入口广场铺装的主题特色，有效传达主入口广场的整体艺术性及场所性；改变原有不透水铺装地面存在的积水问题及因不均匀沉降产生的地面坑洼不平的问题，实现小学校园教学楼前广场活动空间景观提升及功能优化的建设目标。

（2）楼前通行区域

图4 “海绵”改造提升前

图5 “海绵”改造提升后

图6 “海绵”改造提升后

楼间通行区域原有地面采用普通红色广场砖铺装，人字纹铺装样式，“海绵”改造提升后，原有路面改用彩色透水混凝土铺装材料，根据排水坡度设置线性排水沟进行雨水收集，实现铺装的整体艺术性及生态特性；改变原有不透水地面因地面排水不畅存在的积水问题，保证通行安全的同时，实现校园楼前通行区域景观提升及功能优化的目标。

（3）楼间林下活动区域

楼间林下活动区域原有地面采用普通红色广场砖铺装，刷黄色地面漆示意活动范围，种植池采用混凝土平道牙。原有铺装地面雨后路面积水严重，树池周边地面因树根生长影响已凹凸不平，部分地面裸露树根，存在安全隐患；“海绵”改造提升后，原有破损、硬化的铺装路面改用多种颜色变化的彩色透水混凝土铺装材料，通过其颜色的不同示意活动范围及图案边界，将原有1m 宽的树池扩建为1.5m，改造为简易型生态树池，树池种植土上部增加白色卵石散置用以雨水初级过滤，实现铺装的整体艺术性与场地活动区域划分视觉引导的有效结合，解决原有不透水地面因地面排水不畅存在的积水问题，路面雨水通过线性排水沟进行雨水收集引入生物滞留池进行水质净化，实现校园楼间林下活动区域景观提升及功能优化的目标。

图7 “海绵”改造提升前

图8 “海绵”改造提升后

图9 “海绵”改造提升后

（4）运动场体育健身区域

图10 “海绵”改造提升前运动场积水严重

图11 “海绵”改造提升后

图12 “海绵”改造提升后

运动场体育健身区域原有地面雨后积水严重，积水呈镜面状态，“海绵”改造提升后，原有塑胶地面改用人工草坪及透水塑胶铺装结合，并布置整体性专用排水设施，有效解决运动场排水不畅问题。同时，将原有树池改造为简易型生态树池，树池内种植土完成面上敷设树皮碎屑，且与周边铺装面层接平，在保证学生儿童在运动场体育活动的安全的同时，通过雨水初级过滤，达到雨水净化的目的。

（5）校园机动车停车区域

原有校园内无专用机动车停车区域，且缺乏统一管理，机动车多临时随机停在建筑外侧。设计首先将原有地面铺装及基层结构更换为整体感较强的透水沥青，通过透水沥青颜色的不同进行停车位及通行道路空间的划分，运用植物围合的方式，将机动车停车空间有序化布置管理；车行道采用蓝色透水沥青，停车位采用深绿色透水沥青，黄色标识标线划定停车位分割边界，在实现“海绵城市”建设的目标的同时，使整个机动车停车区域得以功能优化及景观环境提升。

图13 机动车停车区域“海绵”改造提升后

四、结语

本文通过北京小学通州分校“海绵城市”建设项目实施案例，探讨小学校园室外环境中透水铺装设计应遵循的原则及透水铺装在小学校园室外环境中如何更好的选择与应用。由于地理环境的差异以及校园空间特性的不同，文中提到的透水铺装设计的理论与实践未必适用于所有小学校园，设计师在项目实践中还需充分考虑校园所在地区的气候特征、水文气象、地形地貌、绿化种植、投资造价等多方面的因素，选择最符合校园环境建设要求的透水铺装材料，实现生态、绿色、安全、环保的“海绵城市”校园环境建设目标。