基于海绵城市理念的高校海绵校园规划设计研究

王立荣，齐建军，卢艳玲，段正琴

（兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060）

1. 研究背景

2012年4 月，在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中首次提出了“海绵城市”的概念，国际通用术语为“低影响开发（LID）雨水系统构建”，即城市像海绵一样，在适应环境变化、应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，通过“渗、蓄、滞、净、用、排”等措施实现对雨水的吸收、储存、利用、缓释等，缓解城市雨水排放压力，解决水资源浪费问题，其本质在于转变传统城市“快速排除”和“末端集中”的建设理念，实现城市与自然环境协调发展[1]。

高校是人才培养的重要场所，也是现代城市的重要组成部分，随着经济社会的快速发展，高等教育招生规模日益扩大，但不少高校校园基础设施建设却严重滞后，经常出现“洪涝”现象，严重干扰了正常的教育教学秩序[2]。大学校园一般占地面积较大，功能设施齐全，在社会中已成为一个相对独立的空间，与城市一样具有一定的弹性和适应环境变化的能力。故海绵城市的理念完全可运用于大学校园中，实施“海绵校园”建设，即对校园道路、地形、建筑、植被等元素进行一系列“海绵”式的改造和建设，合理开发出一种雨水循环收集系统，对校园水资源进行优化、管理和利用，将高校打造成一座新时代的“呼吸性校园”，其目的是让校园中的每一寸土地都具备一定的雨洪调蓄、水源涵养及雨污净化等功能[3]。当普通雨水来临时，海绵校园雨水循环收集系统对雨水进行分流、净化和再利用；当大到暴雨来临时，能快速分流雨水，减轻地表径流压力，暂缓雨水集中排泄时间，从而缓解校园内涝，保证校园正常有序运行和师生生命财产安全[4]。海绵校园建设既能降低粉尘污染，美化校园环境，有效减少暴雨积水灾害对高校带来的不利影响，又可作为现代城市的重要组成因素，减少雨洪对城市造成的压力，对有效推进海绵城市建设具有十分重要的意义。

2. 海绵校园的规划设计思路及特点

在传统校园中出现降雨时，部分雨水通过下渗补给地下水，未下渗部分则通过地表径流进入雨水口，再通过收集管道排入河道。这种雨水处理模式不仅容易造成校园洪灾，形成雨水径流污染，对城市排水系统造成压力，而且雨水资源大量流失掉十分可惜。海绵校园是以保护原有生态为原则构建校园环境，秉承“海绵”的品质，突出“渗透”和“吸收”作用，利用校园内的建筑屋面、路面铺装、绿地景观等设施条件对雨水实施有序分流排放，并加以储存利用，同时，还对雨水作了净化处理，从而实现了环境与水资源的协调发展，是一种与自然和谐相处的雨水生态治理模式，能有效解决传统校园在雨水处理中造成的各种问题。

3 .高校海绵校园规划建设措施

3.1 建造绿色生态屋面

屋面是雨水到达校园的第一站，传统校园屋面并不具备吸收雨水的功能，而是通过落水管直接将降落至屋面的雨水排泄到校园地面上，且在太阳紫外线长期照射下及早晚温差较大的情况下易出现屋面老化、屋顶结构遭破坏等问题。绿色生态屋面是指在建筑物屋顶上覆盖一层绿色植被的景观模式[5]，其基本结构从下往上依次为防渗层、隔根层、保温层、蓄排水层、承土层、种植层、植被层。通过建设绿色生态屋面，降至屋面的部分雨水被屋面储存起来供绿色植物生长所需，有效减少了屋面的雨水径流，减轻了校园地面的径流压力。同时，增大了校园绿化面积，改善了校园空气质量，有效缓解了屋顶表面温度极端情况，具有保护屋顶结构、防止屋面老化、增加建筑物耐久性等功能。屋面应选择平屋面或者坡度不大于3%的屋面，在进行屋面结构设计时，除考虑原承载力外，还需充分考虑改造后的承载力是否满足要求，如有必要可进行加固处理。在选择植被时，不宜选择速生性乔灌木，应结合当地气候条件及降雨量综合考虑选择。

3.2 改造校园路面为透水铺装

传统校园中的路面铺装大多采用硬性不透水材料，当雨量较大时，极易形成地面积水，产生地表径流，对校园排水系统造成压力，导致校园发生洪涝灾害。因此，在海绵校园建设中应将传统校园路面的硬质不透水铺装改为非硬性透水铺装。可在校园机动车道铺设一种由小石子、高标号混凝土、水为基本材料，透水性外加剂、彩色强化剂、稳定剂为混掺材料，按一定配比制成的多孔轻质新型彩色环保地面铺装材料。在人行道、广场等大面积地带可采用气孔较大、孔隙率较高的透水砖或透水水泥混凝土铺装，校园小路采用嵌草砖、鹅卵石、碎石等进行铺装，透水性路面铺装结构如图1所示。通过在校园路面采用透水铺装，使硬化的地面“海绵化”，大幅增加了地表的雨水渗透率，确保地表径流快速下渗，从而避免了校园道路积水，减轻了校园排水和防洪压力，实现了改善校园内水循环的生态效益目的，同时，透水铺装路面色彩缤纷，与周围花草树木等景观相互融合，相得益彰，共同将校园点缀得五彩缤纷，多姿多彩。

图1 透水铺装结构图

3.3 营造校园内部的雨水花园

雨水花园是海绵校园建设中的重要组成部分，利用花园中的植物、砂土收集净化雨水，雨水反过来滋养灌溉花园，主要由浅凹式绿地组成。由外而内一般由蓄水层、覆盖层、种植土壤层、砂层和砾石层组成，同时还应设有用于收集雨水的穿孔管及因短时内暴雨径流过大而产生溢流的溢流口。雨水花园在选址时，应与建筑物保持一定距离，并远离供排水管道，可考虑在已有的凹地上加以改造。在材料方面，宜使用高渗透性的砂土，植被优先考虑根系较为发达的植物。雨水花园建成后应定期维护，检查植物状态，保证存活率，定期清理沉淀物和污染物，确保雨水入渗率。雨水花园能有效减少因强降雨造成的校园路面雨水径流量，缓解校园排水管道的排泄压力，补充地下水资源，能有效去除径流中的有害物质。此外，通过雨水花园中植物的蒸腾作用，能够调节校园中空气的温湿度，改善校园气候环境，美化校园生态环境，给广大师生带来优美宜居的工作学习环境。

3.4 打造下沉式绿地景观

下沉式绿地指在竖向高度上矮于周围地面的绿地，一般将校园现有绿地下沉一定深度以达到滞留收集雨水的目的，又称下凹绿地或低势绿地。下沉深度指下沉式绿地低于周边路面的平均深度，应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能确定，一般为100～200 mm。下沉式绿地中的植物应选择既适应水陆两生，又可净化水中污染物的本土植物，同时也要考虑季节色彩变化，如香根草、屈菜、旱伞草、斑叶芒等。为防止积水过量，下沉式绿地内常设有高于绿地而低于路面的溢水口，超过绿地蓄存量的雨水将通过溢水口排至地下排水系统（见图2）。降雨时，雨水顺应地势由高向低汇聚至下沉式绿地中被储存起来，这些被储存的雨水经过植物过滤、微生物的解、土壤吸附，起到了降低校园雨水径流量、净化雨水、补充地下水的作用。下沉式绿地的显著优点在于其对现有环境的干预较小，无需增加多余设施，且后期维护简单，雨洪调控及景观效果良好，故适用范围十分广泛。

图2 下沉式绿地结构图

3.5 制造生态植草沟传输带

植草沟是一种表面覆盖有植被，对雨水进行收集、输送、净化的明渠。雨水排到植草沟中，通过植草沟中植被与土壤的过滤和渗透，既削减了雨水径流的总量，又去除了雨水中的部分有害元素，具有控制径流总量并提升径流水质的作用。另外，利用植草沟的径流传输功能，将未渗透雨水汇集到下沉式绿地中，起到了承上启下的联结作用。植草沟既可以与其他雨水管控设施共同作用，配合完成对雨水径流的削减、传输及净化，也可作为排水沟单独布设。在设计植草沟时，其内种植的植物应选择生存力强的本地草种，同时纵横坡度应尽可能平缓，以减小径流流速，延长径流在植草沟内的滞留时间。植草沟因其构造简单、耐雨水冲刷，调控效果显著，而成为海绵校园建设中使用频率较高的雨水管控设施。

4.结语

海绵校园是海绵城市建设的重要组成部分，除了在高校内部建好这块“海绵”之外，还要与周边社区结合起来，实施整体片区的规划设计，使这片区域都“海绵”起来，形成一个共同发展的“大海绵体”。同时，随着“互联网+”与大数据时代的到来，海绵校园不单需要工程建设，也需要互联网智慧检测系统建设，如形成对绿色生态屋面、雨水花园、下沉式绿地等相关设施进行检测、控制的“智慧+海绵”的大系统。海绵校园建设理念在实践操作方面受地理位置及外部环境的影响较大，本文所举措施并不一定适用于我国所有大学校园，仅在设计理念和实施思路上提供借鉴和参考。