“海绵校园”理念下校园雨水管理建设模式研究

薛雨菲

(安徽工业大学 艺术与设计学院，安徽 马鞍山 243002)

一、研究背景

(一)海绵城市

随着城市化脚步的加快，城市面临着各种水环境问题，大量硬化的城市下垫面使得地表径流大幅增加，暴雨来临时，部分城市极易出现内涝现象，伴随而来的还有河流湖泊水质污染愈发严重，如何有效管理雨水问题迫在眉睫[1]。2014年初，我国出台了《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》，此文件特别指出“各地应在结合实际情况的基础上积极开展雨污分流改造活动，使得城市排水防涝水平得到大幅提升，积极引入并广泛应用低影响开发建设模式，立足于具体深入探讨有助于加快海绵性城市建设步伐的制度和方法”。随着该文件的实施，海绵城市建设试点工作正式开展。《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》等一系列相关文件对海绵城市的内涵进行了详细阐释：城市在适应气候变化等相关方面可以具有海绵般理想的“弹性”，在降雨时节，能够快速吸收、渗透并净化水，在必要时，能够将先前蓄积的水及时“释放”，从而使其价值得到充分发挥。“海绵城市”这一理念是人们基于“海绵”独特的吸附功能而提出的。现在，人们倾向于用其表示城市的雨涝调蓄能力。此理论形象客观地阐释了拥有“海绵特征”的城市。学者俞孔坚将“海绵”用于表达再染系统本身所具备的洪涝调控能力，并针对城市突出的雨水问题提出了利用生态基础设施进行解决的途径，长期以来应用于多个城市的生态规划中[2]。海绵城市理念备受人们认可和青睐，对于规划设计师而言，应以此理念为指导，在立足于实际情况的基础上构建一个和谐、美观的海绵城市。

(二)海绵城市与雨水管理

在2013～2015年中，国内三百余座城市遭受到不同程度的降雨袭击并形成内涝现象，其中，单次内涝持续时长多达12 h、水深为0.5 m及以上的城市不少于60个，济南等地均出现过由于内涝而致人员伤亡的问题[3]。为了全面有效地解决城市内涝、水质变差等各种现实问题，国家一方面持续加快海绵城市的建设，首批海绵城市建设投资额超过300亿元，仅2015年就启动了16个试点城市的海绵城市建设，另一方面积极汲取西方国家随着相关实践活动开展而积累和总结起来的成熟经验，在全国范围内大力推行和应用低影响开发技术，以期通过打造海绵城市的方式创建一个和谐文明、科学合理且符合可持续发展理念的城市生态系统，从而实现恢复和改善水生态系统的目标。

欧美国家的城市雨水管理实践起步较早，并推出了各种各样的法律文件和奖惩措施。20世纪90年代，美国政府制定了《国家污染物排放削减许可制度》，采取了包括政府补助、调节税收等在内的多种经济措施，鼓励市民扩大透水性范围，积极创建并完善雨水蓄积渗透设施，实现对雨水排放量的及时化、有效化调控。英国于2004年发布了《可持续城市排水系统的过渡期实践规范》，提出了实施可持续城市排水系统的思路方法及技术规范[3]。

我国在引入欧美国家较为成熟的水循环体系等相关理念的过程中，一定要保持着具体问题具体分析的辩证态度，立足于气候条件、地貌地质、城市规划等具体因素，结合城市降水特征、城市规划体系、人口密度等情况，制定适合该地的雨水管理方式以及海绵城市的建设方案。

(三)雨水园

雨水园是提高雨水和雨洪管理质量的关键因素[4]7。在我们城市中，大暴雨会造成洪涝灾害和河流污染，包含有硬质的密封地面导致的雨水无法下渗、植被覆盖的缺乏导致短期径流增加、排水基础设施导致未处理的污水被带入自然河流中。面对这样的城市洪水问题应运而生的解决方式有“可持续的城市排水系统”“水敏感设计”等，这些方法试图恢复自然界中的水循环，尽可能地利用景观中的水[4]36，从而产生雨水园的设计概念。

20世纪80年代末，雨水园的概念在美国马里兰州发源，并随着庭院景观的发展迅速运用到实践领域。不同于以牺牲个人利益为代价，要求人们改变日常生活方式的环保措施，雨水园不仅能使环境更加美观，还能带给人们大量的其他收益[4]13。在长期的实践中，人们发现雨水园在暴雨时能够在植被中贮存雨水，对比单一的草坪，雨水园能够通过雨水种植池、雨水收集池等设施容纳和聚集30%以上的地表水，通过渗透性铺装和滤水草带来减缓地表径流、阻滞污染物、净化水质，并且通过生物滞留池、景观化洼地和特殊设计的树池等减少污染物的扩散。同时雨水园中的植物造景不仅能遮阴，而且能吸收太阳辐射，降低局部气温，植物改善小气候的特点在屋顶绿化中得到证实。通常建造雨水园不需要对现有的排水系统重新设计，只要空间允许可以根据不同的场地类型进行改造。

二、海绵校园的应用案例——以宾夕法尼亚大学休梅克绿地为例

宾夕法尼亚大学是一所享誉世界、人才济济的私立大学。该校在最初生态校园规划时，初步划定了一个面积为43英亩的低影响开发技术应用区域。该区域既有绿色屋顶，又设计了一个雨水花园，以此达到校园绿色生态发展之目标。

位于宾夕法尼亚大学田径运动场中心区的休梅克绿地作为随着社会发展、时代进步而最新划定并建设的一处公共绿地，其占地范围为1.1公顷。这块绿地的前身是废弃的网球场和数条窄小的通道，逐渐失去公共使用价值。改造后的地块将周围的路缘石、建筑入口等予以科学合理的规划及整合，将其作为大学主体步行系统的重要构成要素，纳入了校园公共绿色空间。改造后的休梅克绿地不仅能够给师生和教工们提供一片心旷神怡的聚集空间，同时还可以举办一些校园内的大型活动：户外音乐会、毕业典礼及宾州接力赛等国际性比赛[5]。

该绿地的整体设计经过系统化设计思路的考量，构建了功能多元、设计合理的校园景观空间，它既能够为师生提供完善周到的校园公共空间服务功能，又能通过一个综合性景观系统的功能化运行后，形成独自完整的生态系统。这绿地具有较强的蓄水性，能够蓄积全场地高达95%的雨水量，通过相关技术或者手段对雨水进行传输、过滤等一系列处理之后即可用于灌溉(图1)。其他水源需求可通过周围建筑体的屋顶雨水径流或者空调冷凝水进行满足。该生态系统以一种巧妙合理的方式将自然生态系统和人工构建系统统一起来，打造一个科学完善的功能性整体。在此设计中，首要策略是一个大型双层雨水花园的合理规划，对收集到的雨水进行传输、过滤等一系列处理之后将其用于灌溉；另一个策略是从周围建筑体内收集雨水和空调冷凝水，通过合理手段将其传输至绿地，再经过过滤，渗入到地下蓄水台中，进行循环利用；最后一部分是场地中的植被层，无需使用的水资源直接通过地下排水系统进行收集，一旦经历短期暴雨等极端气候导致全系统超负荷运行，较多的雨水溢流于市政下水道之中，避免引发严重的积水问题。

图1 休梅克绿地雨水园分析图

设计及完工后的休梅克绿地已成为罕见的绿色基础设施典范，荣获了可持续场地倡议组织的二星荣誉，另外，在2014年，被授予了ASLA通用设计奖。这是一个经过严格检测的高效能景观项目，更为难得的是，参与该项目的景观设计师们与校园内的教职人员及学生代表共同对完工后的场地进行了长达五年的检测。这些持续性监测不仅对后期大学校园的景观设计大有裨益，也能够在一定程度上促进美国及时修订和完善其国家可持续性景观设计指南。

三、安徽工业大学秀山校区海绵校园建设

(一)基本情况

马鞍山市位于安徽省东部，属亚热带湿润季风气候。每年夏季受台风影响，会短时间内出现强降雨，带来严重排水不畅的情况，常常形成洪涝灾害，城市积水现象严重。例如2015年，该年降水总量为1 306 毫米，较常年偏多，年降水日数为 130 天，其中大于 50 毫米的暴雨日数为 5 天，日降水量达到50毫米的暴雨日数是3天(市区)。2015年7月13日，市区日降水量达到本年度最高值，为107毫米，多地出现了较为严重的积水问题。本市整体地势东高西低，地下水由地势高的东部向地势低的西部流入长江。 安徽工业大学现有佳山、秀山两个校区，学校占地总面积2 555.15亩，秀山校区位于城市东部，邻近马鞍山东站。

(二)现存雨水管理的问题

校园是人才培养和科学研究的重要场所，但是由于安徽工业大学校园建设周期较长，且多地点多时段建设，在几次极端强降雨天气下，秀山校区发生了“校园看海”的奇观，在一定程度上影响了正常的教学秩序，例如暴雨天同学们卷裤腿上课，或者在雨停后，由于道路积水排水不畅，户外教学活动依然无法进行等。

校园内用到海绵城市理念的设施较少，通过分析，校园内发生短期严重积水的主要原因是：

1.渗水方面。秀山校区建设时间较晚，大部分路面为水泥混凝土，在校舍前后、图书馆、学生活动中心等区域设有大型硬质铺装广场，施工过程中采用了不透水材料(图2)。某些车行路段两侧布设了绿化带，道路管道排水压力较大，难以承受短时强暴雨天气状况的考验。同时部分路段属于第一批建设开发区域，道路路面状况较差，部分地段有轻微沉陷等。校园建筑屋顶未配备相关设施收集雨水。

图2 “光”石雕车行道路

2.滞水方面。该校内的花园主要以平地、小丘为主，另外，下沉广场中规划了绿化带(图3)，均无法进行雨水收集，无法缓解地表水积水状况，更不可能实现植物的雨水净化功能，缺少雨水花园，生物滞留池等设施。

图3 大学生活动中心下沉广场

(三)建设海绵校园的对策

1.道路工程改造

一是道路排水改造工程。针对校园内水泥混凝土道路，应在以海绵城市设计理念为指导的基础上立足于实际情况，在条件允许的情况下将多数车行道路修整为沥青路面。同时，要结合具体情况将路面雨水以科学合理的方式迅速导入相邻的下沉式绿地等各种相关海绵设施之中，经过渗、滞、蓄、净等一系列处理之后将其输送至雨水管网内。

二是路面排水改造。在现有条件下，人们主要通过下述两种方式进行路面排水：第一，在铺设沥青之后，路面依旧略低于相邻绿地，那么可利用雨水口实现对车行道内雨水的快速收集，而后利用雨水口横向排水管合理安全地连接纵向雨水管检查井；第二，在铺设沥青之后，路面比邻近绿地更高一些，那么可利用开孔路缘的方式将路面雨水快速排入附近的植草沟等相关海绵设施，待经过渗、滞、蓄等一系列处理操作之后将其输送至雨水管网之中。

三是原有水泥混凝土路面病害处理。在加铺沥青混凝土之前，务必要按照相关规范或者要求对当前路面作进一步拉毛处理：若存在病害，则需采取科学合理的措施将其进行妥善处理，而后铺设沥青；对于破损度比较高的路段，需重新浇筑水泥路面，而后铺设沥青。以上各种操作均需保证符合国家相关规范及标准。

(二)植被绿化

一是构建雨水花园。它一般设计为浅凹式绿地，利用沙土、植物等相关元素实现对雨水的有效收集。在改善生态效益、降低城市雨洪灾害影响等方面，雨水花园发挥着不可或缺的重要作用。

二是设置植被浅沟。它是由人工挖设并铺设植被而成的沟槽，利用土壤及植被过滤、蓄积雨水等，能够防止地表污水再次受到“污染”。另外，它可以输送雨水，具有雨水管之效。当前，它凭借着施工便捷、经济性、便于控制等一系列优势而在雨水收集方面得到大力推广和积极应用。

三是构建屋顶花园。在符合条件的建筑体顶部科学合理地规划并建造屋顶花园。在降雨时，它能够汇聚雨水，但若降水量过高，超出其负荷水平，应利用排水管将雨水输送至周围的雨水花园之中。

四、结语

本文在以西方海绵校园成功案例为借鉴，将目光聚焦于安徽工业大学秀山校区，在充分考虑各方面因素的前提下采取了建设屋顶花园等一系列合理适宜的海绵措施，以期打造一个和谐舒适的海绵校园。打造和建设海绵校园有助于师生贴近美丽的大自然，自行感知和体会大自然独特的魅力。另外，作为城市海绵体的重要构成要素，海绵校园的设计能够良好地促进海绵城市建设和发展。