基于海綿校園建設的低影響開發優化設計方案研究
——以江蘇城鄉建設職業學院為例

胡穎黃愛清

（1江蘇城鄉建設職業學院公用事業學院江蘇常州213147；2江蘇城鄉建設職業學院繼續教育學院江蘇常州213147）

基于海綿校園建設的低影響開發優化設計方案研究
——以江蘇城鄉建設職業學院為例

胡穎1黃愛清2

（1江蘇城鄉建設職業學院公用事業學院江蘇常州213147；2江蘇城鄉建設職業學院繼續教育學院江蘇常州213147）

近年來，海綿城市建設已成為解決城市內澇問題的新式手段，大學校園作為城市重要的組成環節，在推進海綿城市建設的過程中扮演著重要的作用。為促進低影響開發技術在海綿校園中的應用，以江蘇城鄉建設職業學院為例，探究了雨水排水溝、雨水花園、雨水池、落水管間落排水、數字化雨水監測系統等優化方案的應用特點，以期為運用低影響開發技術打造海綿校園提供參考和指導。

低影響開發；海綿城市；海綿校園；優化；設計方案

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市下墊面條件也隨之發生了很大變化，城市發展過程中面臨的洪澇災害、水體污染、水資源匱乏等突出共性問題日益嚴重[1,2]。在此背景下，國家提出了建設“海綿城市”的新理念，提倡構建低影響開發(Low Impact Development，簡稱LID)雨水系統，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等最佳流域管理措施(Best Management Practices，簡稱BMP)構建不同的城市海綿體，以此來適應環境變化和應對自然災害[3，4]。LID技術在減少雨水徑流產生的同時可以達到控制徑流污染、消減洪峰、減少徑流水量的目的，使得區域開發后的水文特性與開發前一致，盡量減少場地開發對環境帶來的負面影響，并使之恢復至開發前自然水文狀態[5，6]。

海綿校園就是遵循海綿城市標準而建立的新概念雨洪管理校園，通過一系列的海綿設施的設置，達到對地表徑流的控制以及對徑流污染的削減，將學校建設成一座新型的“水彈性校園”[7]。建設海綿校園，首先要轉變觀念。傳統建設模式，處處是硬化路面，每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來排水，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規劃設計理念，往往造成逢雨必澇，旱澇急轉[8，9]。新型海綿校園則是通過植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來組織收集及排放雨水，同時通過雨水回用系統對雨水進行收集回用，達到雨水慢排緩釋以及變廢為寶的目標。

1 項目背景

江蘇城鄉建設職業學院按照綠色建筑標準進行設計，校園內有較多具有海綿雛形的設施，但由于建設標準未達到海綿城市建設的要求，設施設備的運行效果并不理想，教學區及生活區出現了多處嚴重的積水點，影響了教職人員及學生的正常生活及學習。

江蘇城鄉建設職業學院(殷村新校區)主體教育功能區，總占地面積46.69公頃。除考工樓、營繕樓、若缺樓、觀復樓、修信樓、教師公寓外，其余均已建設完成。校園內地形較為平坦，高程起伏較小，內部平均標高較學院周邊道路、村莊標高低40～70cm，處于地勢低洼處，極端天氣情況下，學院內市政管網無法及時消納學院自身及周邊匯水徑流，具有內澇風險。

2 優化設計方案

2.1 雨水排水溝。排水溝主要設置于校區內積水較為嚴重的區域，對于不同地區采用不同形式的排水溝，因地制宜。對不同區域的排水要求，采用不同形式的排水溝設置方案，主要形式有線型排水溝、道路排水溝和卵石排水溝三種，以線型排水溝為例進行分析介紹。

線型排水溝也稱縫隙式排水溝，排水溝主體材料由樹脂混凝土構成，上部蓋板采用不銹鋼結構，承載力較強，不銹鋼蓋板上可以鋪砌與原狀廣場材料相同的鋪裝，增加了排水溝的隱蔽性，大大提高了廣場的完整性和美觀性。同時，也保留了排水溝排水性能好、排水能力強的特點[10]。

圖1 線型排水溝設置形式

廣場區域的情況較為相似，主要存在著雨水溝蓋板堵塞、廣場坡度不足，排水系統間距較大等問題，因此，該區采用更換堵塞排水溝蓋板、加密排水溝的方式進行改造。廣場采用線型排水溝。本工程線型排水溝基礎采用C30混凝土基礎，排水溝周圍采用原土碾壓密實，排水溝蓋板采用不銹鋼蓋板，蓋板上部鋪砌原狀廣場花崗巖。

2.2 雨水花園。江蘇城鄉建設職業學院景觀設施內有大量的海綿元素設施，如雨水花園、屋頂花園及植草溝等，但由于學校設計建設是按綠色建筑標準進行實施的，這些海綿元素設施和海綿城市建設的標準還有一定的差距，因此可通過對其進行改造提高其運行的效果，使其達到海綿城市建設的標準。現有雨水花園主要存在以下問題：首先是雨水花園的地勢大多較高，無法有效吸納地面雨水；其次，雨水花園的土質為亞粘土不利于雨水的下滲；第三，雨水花園的植物選型不理想，植物壞死、枯萎的情況較為普遍。

雨水花園改造主要通過以下兩方面進行：一是土壤改良；二是植物替換。土壤改良可以增加雨水在土壤中下滲的速度，進一步提高雨水花園滲水、滯水能力，達到海綿城市設計標準。植物替換是將現有遇水容易枯死的植物，替換成耐水、耐濕植物，利用植物的根系保持水土平衡，進一步增強雨水花園的滯水能力，同時也能起到一定的凈水作用[11]。

圖2 雨水花園斷面圖

雨水花園改造工程首先對原狀土進行開挖，開挖深度約為1200mm；并回填500mm厚礫石層，礫石層內敷設DN200穿孔接水管，礫石層上部回填200mm厚細沙墊層，再回填種植土至設計標高。

2.3 雨水池。校區內已建有一套雨水回用系統，且管網覆蓋率高，校園內的綠化及道路均在該套管網的覆蓋之下，但系統中雨水池容量較小無法滿足整個片區的澆灑用水，因此，在此次改造項目中增設一座雨水池，以增加回用系統的雨水儲量，同時也可以達到海綿城市中對雨水進行“凈”、“用”的要求。

增設雨水池考慮采用對實訓工廠南側已建雨水池進行改建的方式實現，通過在現有雨水池內增設雨水過濾以及假山景石的方式，將該處雨水池打造成集雨水處理、景觀效果以及教學示范作用于一身的多功能雨水池。

圖3 雨水池結構斷面圖

2.4 落水管間落排水。落水管間接是一種調控城市降雨徑流的方式，通過對落水管的斷接處理，將雨水導流至附近雨水花園、下沉式綠地，削減雨水徑流，減輕雨水排水系統的壓力[12]。落水管間接排水是海綿設施重要的組成部分之一，具有投資小、施工便利、雨水的調控效果好等優點，非常適合用于建筑物海綿化改造。

2.5 數字化雨水監測系統。校園數字化雨水監測管理系統由雨量計、液位儀、水質監測系統、電子標示牌、中央控制系統組成。雨量計可以用以測量校園內的降水量，液位儀可以計算出雨水排出量，通過一年的測量即可得出學校年徑流削減量。水質監測系統可用于監測雨水回用系統的水質變化情況，了解雨水水質的變化情況。以上設備得出的信息，均可以通過雨水監測管理系統的中央控制系統，展示到電子標示牌上，同時，中央控制系統通過后臺的數據處理，也可以了解到海綿設備的運行情況，以便做出及時的調整。

3 結論

綜上所述，在國家大力推進海綿城市建設的背景下，海綿校園建設的重要性和優越性也日益突出。以海綿城市理論為基礎的海綿校園設計不僅僅是一種施工方式，在其構思和實踐中，除校園積水現狀、低影響開發設施現狀外，還需綜合考慮雨水徑流的資源化利用、校園教育示范等目標，以切實解決校園的洪澇問題，同時實現對雨水資源的最大化利用，并可最大程度地降低雨水徑流污染，增強海綿校園的示范作用，為海綿城市和海綿校園建設提供技術示范和教育示范。

[1]戚海軍.低影響開發雨水管理措施的設計及效能模擬研究[D].北京：北京建筑大學，2013.

[2]李思.排水模型和LID技術在海綿城市中的應用[D].北京：清華大學，2015.

[3]俞孔堅，李迪華，袁弘，等.“海綿城市”理論與實踐[J].城市規劃，2015，39(6)：26～36.

[4]侯改娟.綠色建筑與小區低影響開發雨水系統模型研究[D].重慶：重慶大學，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]胡穎.綠色校園雨水綜合利用的實踐[J].節水灌溉，2015(11)：101～103.

[8]車伍，趙楊，李俊奇，等.海綿城市建設指南解讀之基本概念與綜合目標[J].中國給水排水，2015(8)：1～5.

[9]王俊嶺，王雪明，張安，等.基于“海綿城市”理念的透水鋪裝系統的研究進展[J].環境工程，2015，33(12)：1～5.

[10]楊慧.景觀排水溝設計研究[D].長沙：中南林業科技大學，2014.

[11]白潔.北京地區雨水花園設計研究[D].北京：北京建筑大學，2014.

[12]楊海峰.北方地區屋面排水及落水管做法探究[J].中國科技博覽，2015(22)：355.

江蘇省住房和城鄉建設廳科技指導項目(2016ZD73)；江蘇省住房和城鄉建設廳科技指導項目(2017ZD032)；江蘇省常州市科技計劃項目(CJ20160012)。