海綿城市理論在J 大學(xué)新校區(qū)建設(shè)中的規(guī)劃研究

張海璇

（暨南大學(xué)，廣州 510632）

我國“海綿城市”概念于2012年首次被提出后，迅速得到各級政府的高度重視， 截止目前全國有30個城市納入海綿城市試點城市， 并出臺了相應(yīng)的海綿城市建設(shè)技術(shù)指導(dǎo)文件。 高校校園作為城市的重要組成部分，綠化率高且是公共教育的最佳窗口。系統(tǒng)的校園雨水管理成為校園建設(shè)中不可忽視的一個重要部分。

1 國內(nèi)外高校校園雨水管理情況

國內(nèi)外高校在各自校園規(guī)劃中， 針對校園雨水管理進行了大量實踐和研究。Steven R. Gillard［1］在分析賓夕法尼亞高校的雨水管理規(guī)劃時，同時對9所高校的校園雨水管理規(guī)劃和建設(shè)進行了調(diào)研， 包括有霍普金斯大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、密歇根大學(xué)、特拉華大學(xué)、維拉諾瓦大學(xué)、哈佛大學(xué)和耶魯大學(xué)。 如表1。

表1 9所高校校園雨水管理調(diào)研結(jié)果

從表1可知，國外各高校均非常重視校園雨水管動力大多來自校園管理成本的控制要求。 其中雨水立管斷接直排至綠化帶最為經(jīng)濟有效。當然，各高校根據(jù)校園的實際情況做出了許多努力。 普林斯頓大學(xué)進一步提出屋面雨水立管斷接， 需建立在接收地塊土壤的滲透率良好的情況下進行， 同步置換滲透率不良土壤，校區(qū)內(nèi)還開發(fā)有智能澆灌系統(tǒng)。維拉諾瓦大學(xué)的研究團隊在校園內(nèi)建設(shè)雨水最佳管理措施（BMPs）公園，采用了3種不同的BMP技術(shù)（濕地、生物滲透塘和透水路面），既是校園雨水管理措施又是研究教育基地。 喬治亞理工大學(xué)根據(jù)生態(tài)敏感度對校園總體規(guī)劃圖進行分區(qū)，規(guī)劃每個區(qū)域的建設(shè)指標，包括最大雨水徑流量、植被覆蓋率、不透水地塊覆蓋率和分區(qū)的開發(fā)程度，指導(dǎo)校區(qū)的開發(fā)改造。哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)和羅文大學(xué)等還制定了完善的校園雨水管理制度。

校園雨水管理在我國國內(nèi)高校還未形成具體的制度文件，但在實際應(yīng)用中可以找到許多出色的工程案例。在人工濕地應(yīng)用中，王明杰［2］調(diào)研總結(jié)河南理工大學(xué)、鄭州大學(xué)、沈陽建筑大學(xué)、廣州大學(xué)城、北京師范大學(xué)珠海校區(qū)等新建高教區(qū)，均建設(shè)有不同規(guī)模的人工生態(tài)濕地景觀。 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)利用校內(nèi)原來處于低洼地、在汛期被淹的運動場改造為校內(nèi)濕地景觀公園，并向社會開放，取得了良好的景觀效益和社會效益。 華僑大學(xué)廈門校區(qū)利用校內(nèi)濕地條件展開長期監(jiān)測與研究，取得大量的濕地研究成果。

2010年，清華大學(xué)劉海龍教授［3］將雨水花園引入勝因院的景觀設(shè)計中， 成功解決了區(qū)域內(nèi)部的積水問題，實現(xiàn)了雨水管理與景觀設(shè)計的成功結(jié)合。北京交通大學(xué)校芳華園中的雨水花園和生態(tài)池塘， 為師生創(chuàng)造良好的親水景觀環(huán)境， 實現(xiàn)了雨水處理和蓄積的海綿功能［4］。 天津大學(xué)的北洋園校區(qū)更是海綿校園建設(shè)的優(yōu)秀工程案例［5］，該校區(qū)在總體規(guī)劃設(shè)計階段，就將海綿校園作為設(shè)計目標，對校區(qū)進行分區(qū)，因地制宜地應(yīng)用了不同的海綿設(shè)施，包括下沉式綠地、植草溝、綠色屋頂和人工濕地等。

根據(jù)上述調(diào)查可知， 以往校園雨水管理著重于建筑單體建筑或部分區(qū)域的雨水設(shè)計， 校園雨水管理的統(tǒng)籌規(guī)劃的應(yīng)用案例還比較少， 而且與國外高校面臨的障礙相似， 國內(nèi)海綿校園的建設(shè)受制于資金短缺， 全面改造重建顯然不符合現(xiàn)狀也易造成浪費， 在已有景觀基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)聯(lián)通和修復(fù)改造是更可行的途徑。

2 適用于校園的海綿設(shè)施

結(jié)合各地氣候、土壤、土地利用等條件，選取適宜當?shù)貤l件的低影響開發(fā)技術(shù)和設(shè)施，主要包括：透水鋪裝（透水磚、透水瀝青混凝土、透水水泥混凝土）、綠色屋頂、下沉式綠地、生物滯留設(shè)施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調(diào)節(jié)池、調(diào)節(jié)塘、植草溝、植被緩沖帶等。根據(jù)部分廠家的市場報價及個別工程案例，總結(jié)了部分低影響開發(fā)設(shè)施的單價，如表2。

表2 低影響開發(fā)設(shè)施（LID）單價

3 J大學(xué)新校區(qū)雨水管理規(guī)劃

3.1 項目概況

J大學(xué)新校區(qū)位于廣州市番禺區(qū)， 校園總占地76.55hm2， 分為兩期用地開發(fā)建設(shè)。 其中一期用地64.58hm2，劃分為校前區(qū)、教學(xué)區(qū)、中心環(huán)湖教學(xué)區(qū)、體育運動區(qū)、學(xué)生生活區(qū)、教工生活區(qū)6個功能區(qū)。校前區(qū)和教學(xué)區(qū)位于地塊南側(cè)； 中心環(huán)湖教學(xué)區(qū)位于中心； 學(xué)生生活區(qū)位于東北側(cè)； 體育運動區(qū)分為兩塊，一個位于東側(cè)，另一個位于學(xué)生宿舍區(qū)西面。 學(xué)生生活區(qū)位于東北側(cè)，沿山勢靈活布置。教工生活區(qū)位于體育運動區(qū)的北側(cè)。 二期用地11.96hm2，規(guī)劃北側(cè)為體育運動區(qū)，南側(cè)為教學(xué)生活區(qū)。

3.2 氣候條件

J大學(xué)新校區(qū)建設(shè)所在地區(qū)屬南亞熱帶海洋性氣候，氣候溫和，日照充足。 該地區(qū)平均氣溫21.8℃，最高月（7月）平均氣溫28.4℃。年平均溫差小，雨熱同期，降雨充沛，年均降水量1300～2600mm，主要集中在3—8月。

3.3 地塊下墊面情況

一期用地為現(xiàn)狀建成校區(qū)，綠地率高，下墊面透水性較好； 二期用地現(xiàn)狀為廠房， 下墊面透水性較差，建設(shè)時應(yīng)加強海綿城市建設(shè)。地塊現(xiàn)狀綜合徑流系數(shù)為0.52。

3.4 校園現(xiàn)有海綿設(shè)施

3.4.1 中心景觀湖

校園在首批建設(shè)時， 將原地塊內(nèi)的水塘修復(fù)建設(shè)成校園中心湖，湖面面積3.15hm2，水深1.5～1.8m，打造成校園親水景觀帶， 功能上作為校園綜合雨水集中區(qū)和凈化區(qū)。中心湖處于校園最低高程處，周邊地塊的雨水均由雨水管道收集匯入中心湖， 中心湖與校外河涌相連，連接處設(shè)置水閘，根據(jù)湖內(nèi)水位情況啟閉閘門。水域周邊設(shè)置生態(tài)植被緩沖帶，在收集周邊區(qū)域雨水的同時防治初雨污染。 環(huán)繞中心湖集合了圖書館、教學(xué)樓、實驗樓和體育館等代表建筑，通過綠色屋頂、 雨水花園、 人工濕地等多種海綿設(shè)施，實現(xiàn)源頭消減、蓄滲結(jié)合、自然消納。雨水流經(jīng)中心湖示意圖如圖1。

圖1 雨水流經(jīng)中心湖示意圖

3.4.2 綠色屋面

綠色屋面是普及度較高的海綿設(shè)施， 從源頭捕獲雨水，對短時強降水控制非常有效，且有非常好的隔溫效果。但綠色屋頂需要占據(jù)屋面空間，而許多校園建筑的屋頂空間需要放置各類設(shè)備， 如實驗樓的通風排風設(shè)備，宿舍樓的太陽能板等。校區(qū)內(nèi)教學(xué)樓只需配備中央空調(diào)，需要放置在屋頂?shù)脑O(shè)備較少，具備建設(shè)綠色屋面的條件， 建成后還成為師生休閑交流的空間。教學(xué)樓西側(cè)的圖書館頂層為辦公區(qū)域，創(chuàng)新性地采用了花園設(shè)計，交錯種植綠草和灌木，從源頭有效減小了屋面產(chǎn)生的徑流， 還在頂層構(gòu)建了一個極佳的生態(tài)景觀園林。

3.5 海綿城市建設(shè)指標

本地塊為公共服務(wù)類項目， 建設(shè)分區(qū)為前航道建設(shè)流域的5～10控制區(qū)，總徑流控制率為66%，設(shè)計降雨量為22.9mm。海綿控制指標為：①公共建筑類用地綠地率不小于35%； ②單位硬化面積調(diào)蓄容積不小于500m3/hm2； ③硬化地面室外可滲透地面率不小于40%； ④下沉式綠地率不小于50%（除公園外）；⑤新建項目透水鋪裝率不低于70%；⑥年徑流削減率應(yīng)達到50%以上。

3.6 校園匯水分區(qū)劃分

根據(jù)校區(qū)地形資料，南北830m，北面540m，東西寬930m，場地內(nèi)地勢起伏較大，整個場地中部低、四周高。 最高點32.3m，最低點12.8m，高差約19.5m；可將整個校區(qū)共劃分為4個匯水分區(qū)，各匯水區(qū)情況如下：匯水區(qū)1位于西南側(cè)，設(shè)計高程21～22.5m；匯水區(qū)2位于中部，設(shè)計高程14.1～22.5m；匯水區(qū)3位于西北側(cè)，設(shè)計高程22.5～35m；匯水區(qū)4位于東側(cè)，設(shè)計高程20.5～23.5m。

3.7 雨水管理系統(tǒng)規(guī)劃

J大學(xué)新校園內(nèi)大部分功能用房已建設(shè)完成并投入使用， 剩余地塊分散在校園各個區(qū)域。 如前所述，校園最低點已建成中心生態(tài)景觀湖，校園高程上也是中間低、兩邊高的地勢走向。 因此，地塊內(nèi)的雨水徑流是由周邊向中心湖匯聚， 雨水管理的重心是在雨水徑流的排放路由上因地制宜地運用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施。

結(jié)合實際情況因地制宜設(shè)置雨水花園、 生態(tài)樹池、下沉式綠地、景觀水池、調(diào)蓄池等，或?qū)ο嚓P(guān)設(shè)施進行組合設(shè)置。 經(jīng)測算， 項目地塊需建設(shè)不小于24046m3的雨水調(diào)蓄設(shè)施， 其中公共調(diào)蓄設(shè)施3568m3，地塊建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施20478m3。

3.7.1 公共綠地

下凹綠地通過對雨水進行滯留和儲存， 減少雨水徑流對管網(wǎng)的壓力， 同時實現(xiàn)對雨水污染物的過濾。 而且，下凹綠地的單價也比較低，也便于應(yīng)用于景觀設(shè)計中，保證校園綠化率。雨水花園在小雨時對于降水徑流削減平均可達45%，但在遭遇大雨量時，其削減力呈指數(shù)下降［6］，其景觀效果最佳，也是應(yīng)用度較高的措施。

結(jié)合此次校園規(guī)劃，校園中的匯水區(qū)4中實驗組團東側(cè)和教工生活區(qū)西側(cè)、匯水區(qū)1的南部均規(guī)劃有保留綠地，該部分綠地可局部改造為下凹綠地。相較于下凹綠地，雨水花園的造價更高，但可更靈活地應(yīng)用于各個單體建筑的景觀中。

3.7.2 道路、廣場

透水鋪裝無疑是使用度和認可度最高的雨水管理措施。目前校區(qū)已建廣場均采用了透水鋪裝，道路未使用。 在后期建設(shè)中，校區(qū)內(nèi)新建道路、人行道等建議改造成透水磚鋪裝及透水混凝土， 增加路面雨水徑流下滲，削減峰值徑流。為避免許多文獻中提到的［7］，因滲透飽和導(dǎo)致水土流失等二次災(zāi)害，可通過在基層設(shè)置PVC排水盲管，并設(shè)置一定坡度，引導(dǎo)飽和雨水經(jīng)管道排出［8］。

3.8 下墊面變化

根據(jù)以上意見將相關(guān)面積落實到總平面圖上后，地塊下墊面情況如表3。

表3 規(guī)劃調(diào)整范圍下墊面變化

為滿足建設(shè)后最大1h雨水徑流量低于建設(shè)前水平， 建議項目地塊內(nèi)建設(shè)38529m3雨水調(diào)蓄設(shè)施，其中地塊建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施3461m3， 公共調(diào)蓄設(shè)施35068m3。 結(jié)合建設(shè)前后下墊面情況綜合測算，地塊建設(shè)調(diào)整后綜合徑流系數(shù)為0.23， 相較于現(xiàn)有地塊徑流系數(shù)0.52，系數(shù)值有所下降。 在100年一遇降雨條件下，建設(shè)后最大1h雨水徑流量20643m3。

4 結(jié)語

（1）高校校園是城市建設(shè)的生態(tài)綠斑和公共教育的關(guān)鍵窗口，隨著城市化進程加快，其雨水管理在日益成為關(guān)注點。 我國各高校也做出來許多實踐和努力，但是“海綿城市”理念應(yīng)用于校園，依然是需要各高校結(jié)合自身特點和政策要求， 因地制宜地采用海綿措施，對校園進行統(tǒng)籌的雨水管理規(guī)劃。

（2）從J大學(xué)新校區(qū)的實際情況出發(fā)，對校區(qū)現(xiàn)狀進行分析，確定相關(guān)技術(shù)指標。對校區(qū)的雨洪管理進行統(tǒng)籌規(guī)劃， 建議校區(qū)內(nèi)徑流總量控制的主要措施包括透水鋪裝、透水混凝土和下凹綠地。