“海绵城市”理念下海绵校园建设模式研究—以湖南文理学院为例

符健霞 彭 蓬 卢俊桦 成灯华

湖南文理学院，湖南常德 415000

在全球提出经济可持续发展的背景下，“海绵城市”提出“自然积存、自然渗透、自然净化”的理念与城市经济可持续性发展的大方向不谋而合，尊重自然的发展规律。在城市建设、发展中，“海绵城市”新理论的运用成为了全球关注的焦点。

1 研究背景

1.1 “海绵城市”理论

海绵城市，是新型城市发展下提出的对雨洪管理方面的概念，表现为城市在适应环境变化以及控制雨水灾害等方面具有良好的“弹性”作用，即打造“水弹性城市”。指的是下雨时通过对雨水吸收、储蓄、渗透、净化，当需要时将储存的雨水“释放”并有效的利用。在城市建设、发展中，“海绵城市”新理论的诞生及运用得到了全世界的重点关注，常德市成为我国首批“海绵城市”建设试点的城市之一。

1.2 建设“海绵校园”对“海绵城市”的影响

“海绵校园”是在“海绵城市”改造基础下对校园雨洪管理方面的创新，通过对校园一系列海绵方式的改造和建设，达到对地表径流的控制及“水污染”的管理，将高校打造成一座新时代的“呼吸性校园”。

高校占地面积较大，调蓄能力容量可观，对建设“海绵城市”的影响力较大。径流控制模式包括两种，一种是场地内部控制，还有一种是场地外部控制。而建设“海绵校园”相当于场地内部控制，因此建设“海绵校园”是建设“海绵城市”紧密相连的一部分。

2 湖南文理学院的“海绵校园”建设

湖南文理学院新校区是常德市海绵城市建设试点核心区域的核心院落。该项目于2016年初启动方案论证、内容确定、施工设计、投资评审、招投标等各项前期工作。项目主要建设内容包括：透水性铺设、建筑物落水管改造、雨水管网改造、北大门外市政绿化带及广场改造、白马湖水环境改造、新校区道路排水改造、屋顶绿化、透视围墙改造、室外水泥球场排水、塑化改造等。项目总投资3000余万元。海绵院落改造工程项目完成后，将形成示范效应，成为对外展示常德市海绵城市建设成果的宣传窗口，也会很大程度提高学校校园环境和整体形象，同时学校校园环境也将基本定型。

2.1 现状及问题

高校是人才培养和科学研究的重要场所，随着经济社会的快速发展，高等教育供给结构改革不断深入，招生规模日益扩大，不少高校校园基础设施建设却严重滞后，经常出现“非旱即涝”现象，甚至产生 “校园看海”奇观，严重干扰了正常教学秩序。2016年7月，常德市连降暴雨，市城区降雨量达128.8mm，城区内多处积水严重，湖南文理学院校园内也发生了严重的积水。通过分析，校园内发生严重积水的主要原因在于：

（1） 道路交通。新校区道路除逸夫楼周边、环白马湖部分路段为沥青路面，其余均为5～7m宽的水泥路，夏季路面温度较高。且校舍前后、教学楼前广场、活动场所等地面均为大面积硬质铺地，大多使用不透水性材料。两侧大部路段设有绿化带、人行道且均高出现有路面，其余为水泥地坪，排水设施问题突出，道路管道排涝压力大，难以承受各类突发天气状况的考验，使得一下雨路面积水，无法流向两旁绿地，相当于绿地的建设没有用到实处。同时道路两厢均为宿舍楼或教学楼，道路路面状况较差，服务水平较低，部分地段出现断板、不均匀沉陷等病害。

（2） 植被绿化。湖南文理学院占地面积1791亩, 建筑面积46万m2,绿地率40.18%,绿化覆盖率53.2%，植被体量相对均衡。但随着高校日益发展，校园内基础设施建设，使得绿化面积不断缩小，现难以满足校内需求。校园主干道两旁均种植大体量的樟树，使得地下管道、地下设备的铺设受到严重的干扰。植被的种植缺少规划，种植品种、位置等都存在一定问题。

（3） 屋顶设置。传统的屋面在太阳紫外线的照射以下容易老化，早晚温差大，屋顶结构发生热胀冷缩。更减短了防水层的寿命，对屋顶结构也不利，时间久了可能使屋面发生龟裂。屋顶排水设施不齐全，无蓄水装备，大多排向地面，地面相对饱和，存在水涝灾害的隐患，造成一定程度上水资源的浪费。

2.2 改造措施

2.2.1 道路工程

（1） 道路工程改造。道路排水改造工程为湖南文理学院新校区海绵城市改造工程的一部分，主要针对新校区校园内除逸夫楼周边及环湖己建沥青路面路段外的混凝土道路，结合海绵城市改造设计理念，将现有校园混凝土 路面改造为沥青路面，并对路缘石结合实际情况、海绵城市设计要求进行更换，有条件地将路面雨水导入周边的下沉式绿地、植草沟等海绵设施，进行渗、滞、蓄、净等过程处理利用后，再排入雨水管网 （图1） 。

（2） 路面排水改造。路面排水主要通过两种途径排除：① 加铺沥青后路面仍低于周边绿地，通过现有雨水口收集车行道的雨水，再由雨水口横向排水管接入纵向雨水管检查井；② 加铺沥青后路面若高于周边绿地，通过设置开孔路缘后将路面雨水导入周边植草沟或下沉式绿地等海绵措施，进行渗、滞、蓄等处理再排入雨水管网。

（3） 原有水混混凝土路面病害处理。沥青混凝土摊铺前对现有路面进行拉毛处理：如有病害需先进行处置后再摊铺；破损严重的路段，须对路面进行破除，然后按原混凝土板路面结构重新浇筑水泥路面，再在其上进行沥青混凝土摊铺。对既有水泥混凝土路面进行处泊和修复可按照交通部《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073. 1—2001） 的有关规定进行。

图1 雨水流向与利用分析

2.2.2 植被绿化

（1） 雨水花园。雨水花园主要由浅凹式绿地组成，通过植物、沙土的作用对雨水进行回收利用，是一种人工对雨水控制和管理的方式。其本身具有恢复生态效益，组建良好的景观形式，解决城市雨洪灾害的影响等不可比拟功能。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（图2） 。同时设有穿孔管用于收集雨水。

图2 雨水构造图

（2） 下沉式绿地。下沉式绿地是一种低于周围路面的公共绿地设施，是一种能够收集和吸收雨水的 LID 控制和利用形式。其结构由覆盖层、种植土壤层、砾石层、砂层、蓄水层以及溢流导管组成，成本相对较低，但达到的效果可嘉。通过减少地表径流量，有组织地收集雨水，有利于对城市地表污水的集中管理，有利于减少城市污水的影响，有利于防洪减灾，改善空气质量，提供一个休憩、娱乐、学习的场所。

（3） 植被浅沟。植被浅沟是一种人工生态挖掘并种有植被的沟槽，是通过地表植物和土壤对雨水净化、缓流、储蓄的方式，避免地表污水的二次“污染”。植被浅沟还具有输送功能，适宜较长距离传输雨水径流，在一定程度上可以替代雨水管。总体而言，植被浅沟是成本低、易施工、方便管理的 LID 控制措施，目前在雨水收集工程方面被广泛应用。

2.2.3 绿色屋顶

绿色屋顶是指在建筑物屋顶上覆盖一层绿色植被的景观模式，其基本结构由防水层、排水层、滤水层、植被层组成。随着城市化进程的发展，绿化建设土地面积稀缺，使得人类绿化需求与之相对应的绿化面积不相适应。通过绿色屋顶的建设，可以增大城市绿化面积、改善空气质量、缓解雨洪灾害、提高城市生活品质。

湖南文理学院新校区屋顶绿化以逸夫楼主楼为例,逸夫楼主楼屋顶绿化（一体化草盆） 是佛甲草毯形式的屋顶绿化。是在屋顶表面铺设阻根膜、不透水土工布、蓄排水板、无纺土工布、轻质营养土后进行佛甲草栽种 （图3）。

图3 逸夫楼屋顶绿化改造

2.2.4 绿色低碳建筑

湖南文理学院“海绵校园”改造规划中，合理对符合规范的建筑进行改造及建设低碳绿色建筑进行雨水收集处理，注重对雨水的循环使用，将蓄积雨水用于绿化浇灌、景观水体补水和城市道路清洗保洁等，合理利用水资源，提高雨水利用率。同时，结合学生宿舍及未进行屋顶绿化的楼宇进行落水管改造设计，减少初期雨水污染，同时对部分落水管改造采用下设储水罐的形式，对雨水进行回用，主要满足宿舍区绿化带及路面冲洗的部分用水需求，减少对自来水的用量。已经完成落水管改造（砾石池）95座，落水管改造（储水罐） 22座。

2.3 湖南文理学院“海绵校园”建设成就

2.3.1 湖南文理学院“海绵校园”在市政工程建设方面的应用成果

湖南文理学院“海绵校园”建设在进行市政改造时，转变思维，将道路、绿地设计结合低影响开发技术，合理建设人工设施，对雨水进行排水、截流、净化并储蓄，再通过市政管道连接城市道路排水管，实现雨水的截流、净化，并进行雨水分区及雨水管网调整。实时检测雨水外排量，展现海绵体运行效果。

2.3.2 湖南文理学院“海绵校园”在道路改造方面的应用成果

结合海绵改造设计，对现有路面进行“白改黑”，将现有混凝土路面改为沥青路面，提高路面标高，同时每隔一定距离设置侧装水口（结合下凹式绿地改造确定，做法参考现状道路侧装雨水口样式） ，将路面径流导排至周边下凹式绿地、植草沟等海绵体，降低雨水管网排水压力的同时，达到提高路面质量、改善通行的效果；提高道路对雨水的净化、渗透、调蓄、利用和排放能力，保持或者恢复城市的“弹性”，修复“海绵体”功能。

2.3.3 湖南文理学院“海绵校园”在绿化景观建设方面的应用成果

在绿化景观建设方面通过截流技术、促渗技术、调蓄技术等LID技术，对校园绿地进行生态改造，恢复绿地生物的多样性，统筹开展了校园绿地、广场的竖向设计，因地制宜采取下沉式绿地、植草沟、植被缓冲带、雨水湿地、雨水塘、生态堤岸、生物浮床等多种低影响开发技术，对白马湖公园实施了生态化改造，实现了校园里白马湖公园绿地的水生态、水景观、水文化的有机融合。通过水生动植物和微生物吸收分解水体中大量污染物，解决校园湖水的黑臭水体问题，增强水体自我净化能力，将校园建设成为城市绿地、城市景观、生态廊道与旅游休闲相结合的新功能区。

2.3.4 湖南文理学院“海绵校园”在绿色低碳建筑方面的应用成果

对符合规范的建筑进行改造及建设低碳绿色建筑进行雨水收集处理，注重对雨水的循环使用，将蓄积雨水用于绿化浇灌、景观水体补水和城市道路清洗保洁等，合理利用水资源，提高雨水利用率。通过将屋顶绿化的楼宇进行落水管改造设计，加强了对雨水的回用，并对建筑自身起到隔热保温的作用，为降低碳排放发挥了有效的作用。

3 结语

湖南文理学院海绵城市建设的“海绵校园”改造项目，注重绿色生态道路体系具备的“渗、滞、蓄、滤、用、排”六项基本功能于一体的新型快排蓄滤式路面结构和生物操控技术所构建道路综合隔离带的运用和特色发展，通过以道路结构改造、雨水花园、植被草沟、旱溪沟、下沉式绿地、屋顶花园、绿色低碳建筑等修复手段，营造“道路·绿化·生态”景观，达到生态环境开发建设对城市影响最低，维持校园的水生态系统，以水循环利用、可持续发展维护城市良好生态功能。从专业角度出发，湖南文理学院“海绵校园”的建设成果，对其他高校甚至城市发展“海绵城市”建设具有极强的推广意义。

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