校园规划设计中的低影响开发设计研究

张成龙 金 兰（吉林建筑大学，吉林 长春 130117）

校园规划设计中的低影响开发设计研究

张成龙 金 兰（吉林建筑大学，吉林 长春 130117）

近年来，随着高校规模的不断扩张，各高校开始进行新校区的建设。低影响开发作为新型的雨水管理模式，越来越多的应用在城市建设中，也成为了一种新趋势。本文以吉林建筑大学南校区为例，结合校园总体规划设计，通过计算机模拟，详细介绍低影响开发对新校区建设的水文与生态效应，并提出适用于新校区建设低影响开发的设计原则与规划策略，为我国高校的生态可持续发展提出一些可参考性的启发与借鉴。

校园规划；低影响开发；规划设计

由于传统的城市开发建设与雨水管理存在一些弊端，引发一些列城市内涝问题。为解决城市内涝问题，我国进行了大量的探索与实践，并提出建设海绵城市的要求以及相关的指导意见。而作为海绵城市的重要内容的低影响开发在建设过程中面临着在维持开发建设中不透水率的情况下，利用低影响开发措施有效的控制径流量的增加成了关键。高校具有教学科研活动多、良好的人文环境、面积大、绿地比例高等特点，更适合在校园中进行低影响开发建设。纵观国内外，低影响开发技术已经在高校中普遍推广，如马里兰大学、宾夕法尼亚大学等高校都结合低影响开发设计建设生态景观；华侨大学、沈阳建筑大学等引用生态理念并在改造过程中利用雨水收集等措施建设了绿色生态校园。本文借鉴国内外对校园雨洪控制利用的相关规划设计经验，以吉林建筑大学南校区为例，对布置低影响开发措施之后的雨洪效果进行模拟，通过对模型的应用效果进行评估，以期为吉林建筑大学建设海绵校园提供可参考的理论依据。

1 吉林建筑大学概况

吉林建筑大学作为由省人民政府与住房和城乡建设部共建的建筑类学校，多年来一直注重绿色校园的建设，在进行南校区建设方案中，也在提倡绿色生态校园的建设理念。吉林建筑大学位于吉林省长春市净月高新技术产业开发区，南校区规划总用地面积为30.15公顷。其中不透水面积15.74公顷（占总用地面积的52.2%），主要由建筑、道路、广场组成。透水面积14.41公顷（占总用地面积的47.8%），主要由河流、绿地组成[3]。

长春市年均降雨量为498mm，且降雨主要集中在7,8月份占年降雨量的65%以上，夏季降雨又集中在几场降雨强度较大的暴雨。根据长春市的近30年的降雨数据统计，本文采用芝加哥雨型，设计暴雨类型选取120min，暴雨公式如下[6]：

式中：q为平均暴雨强度，mm/min；P为设计降雨重现期，a；t为暴雨历时，min。

利用ArcGIS对吉林建筑大学进行高程分析和坡度分析，分析结果中可以看出吉林建筑大学南校区的地形呈南北高、中间低的折叠式地形，南北校区中间部分有一条自东向西的天然沟渠，平均坡度为3.44。

图1 ArcGIS高程分析

2 水循环系统设计

表1 SWMM模拟结果

根据吉林建筑大学的高程分析，可以看出南校区呈现北高南低的地形地貌。结合竖向设计，使雨水从北到南流出，最后直接汇入到中间部分的天然沟渠进行收集和补给。雨水的渗、滞、蓄、净、用、排运用低影响开发措施，有效的缓解雨水管网的压力，延缓洪峰出现，最终排入天然沟渠。

图2 ArcGIS坡度分析

3 低影响开发布设方案

基于低影响开发模式的海绵校园，结合规划设计布设低影响开发的基本原则有：以地块的水文要素构思整理设计框架[1]，结合竖向设计充分利用雨水资源，尽量减少不透水面积，延长径流路径，结合校园规划设计提高雨水系统的总体效益，丰富校园水景观。

本文结合吉林建筑大学南校区规划设计，遵循低影响开发布设原则，提出以下3种低影响开发布设方案[5]。

1）渗透铺装。渗透铺装是指用各种透水良好、孔隙率较高的人工材料铺设的地面，包括多孔的嵌草砖（草皮砖）、碎石地面、透水性混凝土路面等。中心广场的设计中，将通向南北的硬质铺装的中心部分改为10米宽的透水铺装并降低高程，使雨水流进透水铺装。布设的透水铺装面积为0.74公顷，其中面层厚度为100mm、孔隙比为0.15。

2）植草沟。植草沟是一种种植有植被的地表雨水排放沟渠，一般建于道路、广场等硬质地面旁。考虑到北高南低的地貌性质，在三条南北向的道路设计中，在单侧或双侧设计3米宽的植草沟，最终流进北部的天然沟渠。布设的植草沟面积为0.31公顷，其中蓄水深度为200mm，宽度为3m，糙率为0.2。

图3 吉林建筑大学南校区低影响开发示意图

3）下凹式绿地。将中心广场的西侧被建筑围绕的宅间绿地和地块最西侧的宅中绿地改成下凹式绿地，调整绿地和雨水口的高程关系，使建筑、道路的雨水流进下凹式绿地。布设的下凹式绿地面积为0.64公顷，其中蓄水深度为100mm。

4 低影响开发措施的水文效应分析[4]

为有效避免开发建设带来的盲目性，本文采用由美国国家环保署开发的雨水管理模型SWMM，主要用于模拟单一降水事件或长期降雨系列的动态降雨——径流模拟计算机程序[1]，对吉林建筑大学南校区进行模拟。

结合SWMM模型以及对吉林建筑大学南校区的规划设计方案进行模型概化，共划分14个子汇水区、62条雨水管线。透水表面的曼宁系数为0.15，不透水表面的曼宁系数为0.11。降雨入渗过程采用Horton入渗模型进行模拟，模拟需要输入的最大入渗率为80mm/h、最小入渗率为12mm/h[1]。本文利用重现期为1年、2年、5年的设计降雨,时间间隔t=5min，对传统开发后和实施低影响开发方案的两种情况进行模拟。其中采用径流系数、洪峰时刻、洪峰流量两个指标来分别评价上诉三种低影响开发措施的布设方案。

如表1所示，实施低影响开发后很大程度上改变了径流系数和洪峰流量，尤其在小降雨事件中。实施低影响开发后，径流系数和洪峰流量削减率随着设计暴雨的增大而减小，例如在重现期为1年的设计暴雨中，实施低影响开发后较传统开发后削减率为18.75%，洪峰流量削减率分别为4.9%、0.17%、48.1%；重现期为2年的设计暴雨中，削减率为15.4%，洪峰流量削减率分别为0.1%、0%、25.05%；重现期为5年的设计暴雨中，削减率为12.28%，洪峰流量削减率分别为0%、0%、7.5%。洪峰时刻随着实施低影响开发后也随即延迟，延迟时间的长短取决于布设低影响开发措施的面积。

从径流系数、洪峰流量、洪峰时刻这三个指标来看，实施低影响开发能够起到雨水调控作用，尤其对于小降雨事件效果突出。因此，在规划设计中结合竖向规划进行低影响开发对于雨洪管理和调序起着至关重要的作用[2]。

5 结 语

本文通过结合吉林建筑大学南校区方案设计，借鉴国内外对低影响开发的相应措施，从场地降雨的源头进行调控，应用多样的技术措施，对南校区进行低影响开发设计。研究结果表明，低影响开发模式应用于校园，可以为我国建设绿色生态校园起到一定的指导性作用，并为我国高校建设海绵校园的规划设计提供借鉴与参考。

[1]何爽，刘俊，朱嘉祺．基于SWMM模型的低影响开发模式雨洪控制利用效果模拟与评估[J]．水电能源科学，2013,12

[2]황진용,연규석,김익재,최중대,전지홍,임경재.우수침투시설을활용한친환경도시개발지구에서의유출량및비점오염저감효과분석[J].한국농공학회논문집,제5 1권,2009,6

[3]丁年，李子富，胡爱兵，任心欣．深圳前海合作区低影响开发目标及实现途径[J]．中国给水排水，2013,11

[4]李彧．绿色校园景观中的低影响开发设计[J]．建筑节能与绿色建筑，2014,09

[5]马竞一，王锦．基于LID开发模式的云南工商学院海绵校园规划设计[J]．林业调查规划，2016,04

[6]李晶，刘志生，薛喜权，于相国，张波，岳奕彤．长春市降雨特征及雨型分析研究[J]．中国给水排水，2015,3

Research on the campus planning and design based on low impact development

Recently, with expanding the scale of the university, universities has been beginning the new campus construction．Low impact development(LID) approach will be widely applied in more and more cities since it became an innovation approach for stormwater management which has become a new trend in China． This article takes Jilin Jianzhu University as an example, combining campus master planning design with computer modeling, introducing the hydrological and ecological effects caused from low impact development of campus construction． It purposed some design principles and planning strategy which is suitable for new campus construct low impact development． Moreover, it put some inspiration and learning for the ecological sustainable development of campus in China．

campus planning; Low impact development; planning and design

TU98文献辨识码：B

1003-8965(2017)01-0015-02