基于海绵城市理念的校园海绵系统的设计

史志鹏 张根广 何婷婷 刘美艳

摘要：校园是城市的一个缩影。校园也面临着内涝、水污染等城市病。本文从低影响的角度，提出了校园内“海绵系统”构建的基本原则和设计指标;按照“渗、蓄、滞、净、用、排”的思路为校园内典型建筑物提出了相适应的低影响设施。校园内“海绵系统”的构建对于区域“海绵系统”、城市“海绵”的形成具有重要的参考价值和累计了一定的工程实践经验。

关键词：海绵城市;校园;低影响开发;设计指标

“海绵城市”的设计理念为我国目前倡导的解决城镇内涝、水环境污染和水灾害的重要思路。要想实现“海绵城市”理念中提出的“渗、蓄、滞、净、用、排”，必然离不开植草沟、绿色屋顶、雨水花园、下沉绿地等低影响设施[1-3]。同时，“海绵城市”的建设具有地域性，受当地气候、地势、植物等诸多因素影响。本文以江苏建筑职业技术学院校园内“海绵系统”的规划设计为研究内容，提出了校园“海绵系统”构建的策略;结合校园地势及现状条件，从低影响的角度提出与之相适应的低影响设施，使校园成为实践“海绵城市”理念的区域典型。

1校园内雨水管理现状及徐州气候条件

1.1校园雨水管理现状

江苏建筑职业技术学院地处江苏省徐州市泉山风景区，占地74.53hm2，建筑面积40万m2。学校校园三面环山，新老校园连为一体，校园北面为双山，南面为牛山，西面为泉山。校园总体地势呈现西部高、东部低;老校区北部高，南部低，新校区南部高，北部低;新校区总体高于老校区。该校园为典型的低山丘陵地形，校园内存在较多的坡面，为此地表径流较为显著。当遭遇短时强降雨或持续降雨时，校园内涝现象频发，尤其是地面硬化率高的新校区，问题更为严重。

1.2徐州气候条件

徐州市属暖温带季风气候区。东西狭长，受海洋影响程度有差异，东部属暖温带湿润季风气候，西部为暖温带半湿润气候。气候条件相对较好，有利于绿色植物的生长。徐州市面积达到11258km2，其中90%属于平原洼地，年平均降水量是832mm，汛期时候（6[CD1]9月）的降水量占全年降水量的70%。徐州境内主要是沂泗运水系、濉安河水系和古黄河水系[4]。徐州市是全国40个严重缺水的城市之一，地下水超采严重[5]。虽然是缺水城市，但是在遭遇短时强降雨或者持续降雨时，城镇内涝也不可避免。

2校园内“海绵系统”构建策略

2.1基本原则

2.1.1生态优先

在校园现状基础上，优先利用固有的排水系统与低影响开发设施，实现雨水的自然渗透、自然积存、自然净化和循环利用，提高“海绵系统”的自然修复能力，维护“海绵系统”良好的生态功能。

2.1.2因地制宜

綜合考虑校园内新老校区连通、坡面与平坦区域连通、绿化植被与硬化路面连通的自然地理条件、水文地质特点、地表径流规律等因素，合理确定“海绵系统”规划控制与建设的目标，选用适宜本地的低影响开发设施及其组合系统。

2.1.3统筹考虑

在规划和建设“海绵系统”设施时，要综合考虑“海绵效益”、景观效应、经济成本、建筑物安全等诸多因素。

2.2设计指标

海绵城市建设涉及水生态、水环境、水资源等方面的多项指标。第一类为强制性指标，指年径流总量控制率;第二类为引导性指标，包括下沉式绿地率、透水铺装率和绿色屋顶率;第三类为其他指标，涉及面源污染控制、供水、排水防涝、防洪等方面[6-7]。

在强制性指标中，参照《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》（国办发[2015＼]75 号）“将70%的降雨就地消纳和利用”的海绵城市工作目标要求，确定该校园平均年径流总量控制率为70%。在引导性指标中，下沉式绿地率=广义的下沉式绿地面积/绿地总面积，因为该校园“海绵系统”是在现状基础上设计，因此，其下沉式绿地率不低于20%;透水铺装率=透水铺装面积/机动车道以外硬化地面面积，透水铺装率不低于 30%;绿色屋顶率=绿色屋顶面积/建筑屋顶总面积，绿色屋顶率不低于 30%。在其他指标中，年径流污染削减率不应低于 45%。

3校园内“海绵系统”构建设施

3.1实现“渗”的低影响设施

3.1.1绿色屋顶

绿色屋顶也称种植屋面、屋顶绿化等。屋顶被认为是建筑的“第五立面”，具有非常大的开发潜力和应用价值。根据种植基质深度和景观复杂程度，绿色屋顶又分为简单式和花园式[8]。基质深度根据植物需求及屋顶荷载确定，简单式绿色屋顶的基质深度一般不大于150mm，花园式绿色屋顶在种植乔木时基质深度可超过600mm，种植土的厚度不宜小于 100mm。绿色屋顶的典型构造如下图1a所示。该校园内的图书馆（见图1b）、利亚楼、建筑技术馆、大学科技园、

体育馆、建环楼、行政楼均适合建设绿色屋顶。上述建筑物楼层较低，屋顶均为平屋顶，具有较好的防水和荷载承受能力。

3.1.2下沉式绿地

下沉式绿地是将校园现有绿地下沉一定深度而达到滞留收集雨水的目的（见图2a）。下沉式绿地适用于现状面积较大的绿地。绿地周边建筑、道路的雨水可以分散进入其中，在雨水集中进入处应设置缓冲设施。下沉式绿地的主要设计参数是绿地下沉深度。下沉深度指下沉式绿地低于周边路面的平均深度。下沉深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能确定，一般为 100～200mm。该校园内教1楼北侧和西侧的绿地（见图2b）适合改造成下沉式绿地。该处绿地面积较大，周围建筑及路面相对位置较高，是建设下沉式绿地的首选。

3.1.3透水路面

透水铺装按照面层材料不同可分为透水砖铺装、透水水泥混凝土铺装和透水沥青混凝土铺装，嵌草砖、园林铺装中的鹅卵石、碎石铺装等也属于渗透铺装（见图3a）。该校园中教3楼四周（见图2b），大学生发展中心北侧的硬化路面最适合改造成透水路面。这两处位置现状路面为不透水砌块，而且总体面积较大，每逢下雨，排水效果较差，路面长期处于淹没状态。

3.2实现“蓄”的低影响设施

蓄水池指具有雨水储蓄功能的集蓄设施，同时也起到削减峰值流量，实现雨量调节的作用，主要包括钢筋混凝土蓄水池，塑料蓄水模块拼装式蓄水池等，一般采用地下封闭式蓄水池（见图4a），这样可节约地面空间，实现二次利用。该校园中，体育馆东侧，学生宿舍西侧的绿化带（见图4b）比较适合建设地下蓄水池。该位置处，具有一定的绿化植被和坡面，更容易使得径流汇集到蓄水池内。所积蓄的雨水又可用于绿化或周围建筑物用水。

3.2实现“净”的低影响设施

雨水湿地由进出口、湿地单元、调蓄区、泄洪道和堤岸及边坡组成，湿地形状根据现场地形及景观需要等条件确定。 雨水湿地适用于具有一定空间条件的建筑与小区、城市绿地、滨水带等区域，应根据不同情况选取不同构造组成，一般包括进水口、前置塘、沼泽区、出水池、溢流出水口、护坡及驳岸、维护通道等构成（见图5a）。该校园内，图书馆东北侧、大学科技园东侧、南侧（见图5b）比较适合构建雨水湿地。上述位置存在一定面积的自然沟壑，具有一定的绿化基础，是建设雨水湿地的优选地。

“海绵城市”的目标是通过“渗、蓄、滞、净、用、排”的低影响设施实现70%的降雨就地消纳和利用。在低影响设施中，上述功能并非单一存在，譬如绿色屋顶本身就是“渗”和“用”的过程，也可在建筑物地面安装雨水罐，有效实现“蓄”和“用”的功能。透水路面表面是“渗”的过程，但其底部具有“排”的功能。低影响设施的功能是复合的，只是在特定条件下发挥的侧重点不同而已。

4结论

本文以江苏建筑职业技术学院校园“海绵系统”的规划设计为研究内容，主要结论如下：提出了校园“海绵系统”构建的基本原则和设计指标;从“渗、蓄、滞、净、用、排”的角度为校园内典型建筑物提出了与之相适应的低影响设施。在“海绵城市”的建设中，校园是城市的一个缩影，校园内“海绵系统”的建设对于构建区域“海绵系统”，形成城市“海绵”具有重要的参考价值和累积了关键的工程经验。

参考文献

[1]伍業钢.海绵城市设计：理念、技术、案例[M＼].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2016：17-19.

[2] 董淑秋，韩志刚.基于“生态海绵城市”构建的雨水利用规划研究[J].城市发展研究，2011（12）：37-41.

[3] 何卫华，车伍，杨正，等.城市绿色道路及雨洪控制利用策略研究[J].中国给水排水，2012（9）：42-47.

[4] 薛丽芳，谭海樵，孔祥光.基于水安全的徐州城市发展策略[J].成都理工大学学报（自然科学版），2009，36（5）：516-522.

[5] 钱学智.南水北调实施后徐州市水资源利用问题及对策[J].治淮，2009（05）：18-20.

[6] 车伍，李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M＼].北京建筑工程学院，2008.

[7] 杜莹.基于雨水利用的高校校园景观营造研究—以郑州市为例[D].河南农业大学大学硕士学位论文，2014.

[8] 莫林，俞孔坚.构建城市绿色海绵-生态雨洪调蓄系统规划研究[C＼].城市发展研究，2012.