基于海绵校园建设的低影响开发优化设计方案研究——以江苏城乡建设职业学院为例

胡颖黄爱清

（1江苏城乡建设职业学院公用事业学院江苏常州213147；2江苏城乡建设职业学院继续教育学院江苏常州213147）

基于海绵校园建设的低影响开发优化设计方案研究
——以江苏城乡建设职业学院为例

胡颖1黄爱清2

（1江苏城乡建设职业学院公用事业学院江苏常州213147；2江苏城乡建设职业学院继续教育学院江苏常州213147）

近年来，海绵城市建设已成为解决城市内涝问题的新式手段，大学校园作为城市重要的组成环节，在推进海绵城市建设的过程中扮演着重要的作用。为促进低影响开发技术在海绵校园中的应用，以江苏城乡建设职业学院为例，探究了雨水排水沟、雨水花园、雨水池、落水管间落排水、数字化雨水监测系统等优化方案的应用特点，以期为运用低影响开发技术打造海绵校园提供参考和指导。

低影响开发；海绵城市；海绵校园；优化；设计方案

随着我国城市化进程的不断加快，城市下垫面条件也随之发生了很大变化，城市发展过程中面临的洪涝灾害、水体污染、水资源匮乏等突出共性问题日益严重[1,2]。在此背景下，国家提出了建设“海绵城市”的新理念，提倡构建低影响开发(Low Impact Development，简称LID)雨水系统，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等最佳流域管理措施(Best Management Practices，简称BMP)构建不同的城市海绵体，以此来适应环境变化和应对自然灾害[3，4]。LID技术在减少雨水径流产生的同时可以达到控制径流污染、消减洪峰、减少径流水量的目的，使得区域开发后的水文特性与开发前一致，尽量减少场地开发对环境带来的负面影响，并使之恢复至开发前自然水文状态[5，6]。

海绵校园就是遵循海绵城市标准而建立的新概念雨洪管理校园，通过一系列的海绵设施的设置，达到对地表径流的控制以及对径流污染的削减，将学校建设成一座新型的“水弹性校园”[7]。建设海绵校园，首先要转变观念。传统建设模式，处处是硬化路面，每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转[8，9]。新型海绵校园则是通过植草沟、渗水砖、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织收集及排放雨水，同时通过雨水回用系统对雨水进行收集回用，达到雨水慢排缓释以及变废为宝的目标。

1 项目背景

江苏城乡建设职业学院按照绿色建筑标准进行设计，校园内有较多具有海绵雏形的设施，但由于建设标准未达到海绵城市建设的要求，设施设备的运行效果并不理想，教学区及生活区出现了多处严重的积水点，影响了教职人员及学生的正常生活及学习。

江苏城乡建设职业学院(殷村新校区)主体教育功能区，总占地面积46.69公顷。除考工楼、营缮楼、若缺楼、观复楼、修信楼、教师公寓外，其余均已建设完成。校园内地形较为平坦，高程起伏较小，内部平均标高较学院周边道路、村庄标高低40～70cm，处于地势低洼处，极端天气情况下，学院内市政管网无法及时消纳学院自身及周边汇水径流，具有内涝风险。

2 优化设计方案

2.1 雨水排水沟。排水沟主要设置于校区内积水较为严重的区域，对于不同地区采用不同形式的排水沟，因地制宜。对不同区域的排水要求，采用不同形式的排水沟设置方案，主要形式有线型排水沟、道路排水沟和卵石排水沟三种，以线型排水沟为例进行分析介绍。

线型排水沟也称缝隙式排水沟，排水沟主体材料由树脂混凝土构成，上部盖板采用不锈钢结构，承载力较强，不锈钢盖板上可以铺砌与原状广场材料相同的铺装，增加了排水沟的隐蔽性，大大提高了广场的完整性和美观性。同时，也保留了排水沟排水性能好、排水能力强的特点[10]。

图1 线型排水沟设置形式

广场区域的情况较为相似，主要存在着雨水沟盖板堵塞、广场坡度不足，排水系统间距较大等问题，因此，该区采用更换堵塞排水沟盖板、加密排水沟的方式进行改造。广场采用线型排水沟。本工程线型排水沟基础采用C30混凝土基础，排水沟周围采用原土碾压密实，排水沟盖板采用不锈钢盖板，盖板上部铺砌原状广场花岗岩。

2.2 雨水花园。江苏城乡建设职业学院景观设施内有大量的海绵元素设施，如雨水花园、屋顶花园及植草沟等，但由于学校设计建设是按绿色建筑标准进行实施的，这些海绵元素设施和海绵城市建设的标准还有一定的差距，因此可通过对其进行改造提高其运行的效果，使其达到海绵城市建设的标准。现有雨水花园主要存在以下问题：首先是雨水花园的地势大多较高，无法有效吸纳地面雨水；其次，雨水花园的土质为亚粘土不利于雨水的下渗；第三，雨水花园的植物选型不理想，植物坏死、枯萎的情况较为普遍。

雨水花园改造主要通过以下两方面进行：一是土壤改良；二是植物替换。土壤改良可以增加雨水在土壤中下渗的速度，进一步提高雨水花园渗水、滞水能力，达到海绵城市设计标准。植物替换是将现有遇水容易枯死的植物，替换成耐水、耐湿植物，利用植物的根系保持水土平衡，进一步增强雨水花园的滞水能力，同时也能起到一定的净水作用[11]。

图2 雨水花园断面图

雨水花园改造工程首先对原状土进行开挖，开挖深度约为1200mm；并回填500mm厚砾石层，砾石层内敷设DN200穿孔接水管，砾石层上部回填200mm厚细沙垫层，再回填种植土至设计标高。

2.3 雨水池。校区内已建有一套雨水回用系统，且管网覆盖率高，校园内的绿化及道路均在该套管网的覆盖之下，但系统中雨水池容量较小无法满足整个片区的浇洒用水，因此，在此次改造项目中增设一座雨水池，以增加回用系统的雨水储量，同时也可以达到海绵城市中对雨水进行“净”、“用”的要求。

增设雨水池考虑采用对实训工厂南侧已建雨水池进行改建的方式实现，通过在现有雨水池内增设雨水过滤以及假山景石的方式，将该处雨水池打造成集雨水处理、景观效果以及教学示范作用于一身的多功能雨水池。

图3 雨水池结构断面图

2.4 落水管间落排水。落水管间接是一种调控城市降雨径流的方式，通过对落水管的断接处理，将雨水导流至附近雨水花园、下沉式绿地，削减雨水径流，减轻雨水排水系统的压力[12]。落水管间接排水是海绵设施重要的组成部分之一，具有投资小、施工便利、雨水的调控效果好等优点，非常适合用于建筑物海绵化改造。

2.5 数字化雨水监测系统。校园数字化雨水监测管理系统由雨量计、液位仪、水质监测系统、电子标示牌、中央控制系统组成。雨量计可以用以测量校园内的降水量，液位仪可以计算出雨水排出量，通过一年的测量即可得出学校年径流削减量。水质监测系统可用于监测雨水回用系统的水质变化情况，了解雨水水质的变化情况。以上设备得出的信息，均可以通过雨水监测管理系统的中央控制系统，展示到电子标示牌上，同时，中央控制系统通过后台的数据处理，也可以了解到海绵设备的运行情况，以便做出及时的调整。

3 结论

综上所述，在国家大力推进海绵城市建设的背景下，海绵校园建设的重要性和优越性也日益突出。以海绵城市理论为基础的海绵校园设计不仅仅是一种施工方式，在其构思和实践中，除校园积水现状、低影响开发设施现状外，还需综合考虑雨水径流的资源化利用、校园教育示范等目标，以切实解决校园的洪涝问题，同时实现对雨水资源的最大化利用，并可最大程度地降低雨水径流污染，增强海绵校园的示范作用，为海绵城市和海绵校园建设提供技术示范和教育示范。

[1]戚海军.低影响开发雨水管理措施的设计及效能模拟研究[D].北京：北京建筑大学，2013.

[2]李思.排水模型和LID技术在海绵城市中的应用[D].北京：清华大学，2015.

[3]俞孔坚，李迪华，袁弘，等.“海绵城市”理论与实践[J].城市规划，2015，39(6)：26～36.

[4]侯改娟.绿色建筑与小区低影响开发雨水系统模型研究[D].重庆：重庆大学，2014.

[5]Paul S,Calmbacher J,Manguerra H,et al.Evaluating Implementation of LID/BMP in Storm Water System using EPA SUSTAIN[J].Proceedings of the Water Environment Federation,2011(2)：590～601.

[6]Mao X,Jia H,Yu S L.Assessing the ecological benefits of aggregate LID-BMPs through modelling[J].Ecological Modelling,2016(353)：139～149.

[7]胡颖.绿色校园雨水综合利用的实践[J].节水灌溉，2015(11)：101～103.

[8]车伍，赵杨，李俊奇，等.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(8)：1～5.

[9]王俊岭，王雪明，张安，等.基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展[J].环境工程，2015，33(12)：1～5.

[10]杨慧.景观排水沟设计研究[D].长沙：中南林业科技大学，2014.

[11]白洁.北京地区雨水花园设计研究[D].北京：北京建筑大学，2014.

[12]杨海峰.北方地区屋面排水及落水管做法探究[J].中国科技博览，2015(22)：355.

江苏省住房和城乡建设厅科技指导项目(2016ZD73)；江苏省住房和城乡建设厅科技指导项目(2017ZD032)；江苏省常州市科技计划项目(CJ20160012)。