“海綿城市”理念下海綿校園建設模式研究—以湖南文理學院為例

符健霞 彭 蓬 盧俊樺 成燈華

湖南文理學院，湖南常德 415000

在全球提出經濟可持續發展的背景下，“海綿城市”提出“自然積存、自然滲透、自然凈化”的理念與城市經濟可持續性發展的大方向不謀而合，尊重自然的發展規律。在城市建設、發展中，“海綿城市”新理論的運用成為了全球關注的焦點。

1 研究背景

1.1 “海綿城市”理論

海綿城市，是新型城市發展下提出的對雨洪管理方面的概念，表現為城市在適應環境變化以及控制雨水災害等方面具有良好的“彈性”作用，即打造“水彈性城市”。指的是下雨時通過對雨水吸收、儲蓄、滲透、凈化，當需要時將儲存的雨水“釋放”并有效的利用。在城市建設、發展中，“海綿城市”新理論的誕生及運用得到了全世界的重點關注，常德市成為我國首批“海綿城市”建設試點的城市之一。

1.2 建設“海綿校園”對“海綿城市”的影響

“海綿校園”是在“海綿城市”改造基礎下對校園雨洪管理方面的創新，通過對校園一系列海綿方式的改造和建設，達到對地表徑流的控制及“水污染”的管理，將高校打造成一座新時代的“呼吸性校園”。

高校占地面積較大，調蓄能力容量可觀，對建設“海綿城市”的影響力較大。徑流控制模式包括兩種，一種是場地內部控制，還有一種是場地外部控制。而建設“海綿校園”相當于場地內部控制，因此建設“海綿校園”是建設“海綿城市”緊密相連的一部分。

2 湖南文理學院的“海綿校園”建設

湖南文理學院新校區是常德市海綿城市建設試點核心區域的核心院落。該項目于2016年初啟動方案論證、內容確定、施工設計、投資評審、招投標等各項前期工作。項目主要建設內容包括：透水性鋪設、建筑物落水管改造、雨水管網改造、北大門外市政綠化帶及廣場改造、白馬湖水環境改造、新校區道路排水改造、屋頂綠化、透視圍墻改造、室外水泥球場排水、塑化改造等。項目總投資3000余萬元。海綿院落改造工程項目完成后，將形成示范效應，成為對外展示常德市海綿城市建設成果的宣傳窗口，也會很大程度提高學校校園環境和整體形象，同時學校校園環境也將基本定型。

2.1 現狀及問題

高校是人才培養和科學研究的重要場所，隨著經濟社會的快速發展，高等教育供給結構改革不斷深入，招生規模日益擴大，不少高校校園基礎設施建設卻嚴重滯后，經常出現“非旱即澇”現象，甚至產生 “校園看海”奇觀，嚴重干擾了正常教學秩序。2016年7月，常德市連降暴雨，市城區降雨量達128.8mm，城區內多處積水嚴重，湖南文理學院校園內也發生了嚴重的積水。通過分析，校園內發生嚴重積水的主要原因在于：

（1） 道路交通。新校區道路除逸夫樓周邊、環白馬湖部分路段為瀝青路面，其余均為5～7m寬的水泥路，夏季路面溫度較高。且校舍前后、教學樓前廣場、活動場所等地面均為大面積硬質鋪地，大多使用不透水性材料。兩側大部路段設有綠化帶、人行道且均高出現有路面，其余為水泥地坪，排水設施問題突出，道路管道排澇壓力大，難以承受各類突發天氣狀況的考驗，使得一下雨路面積水，無法流向兩旁綠地，相當于綠地的建設沒有用到實處。同時道路兩廂均為宿舍樓或教學樓，道路路面狀況較差，服務水平較低，部分地段出現斷板、不均勻沉陷等病害。

（2） 植被綠化。湖南文理學院占地面積1791畝, 建筑面積46萬m2,綠地率40.18%,綠化覆蓋率53.2%，植被體量相對均衡。但隨著高校日益發展，校園內基礎設施建設，使得綠化面積不斷縮小，現難以滿足校內需求。校園主干道兩旁均種植大體量的樟樹，使得地下管道、地下設備的鋪設受到嚴重的干擾。植被的種植缺少規劃，種植品種、位置等都存在一定問題。

（3） 屋頂設置。傳統的屋面在太陽紫外線的照射以下容易老化，早晚溫差大，屋頂結構發生熱脹冷縮。更減短了防水層的壽命，對屋頂結構也不利，時間久了可能使屋面發生龜裂。屋頂排水設施不齊全，無蓄水裝備，大多排向地面，地面相對飽和，存在水澇災害的隱患，造成一定程度上水資源的浪費。

2.2 改造措施

2.2.1 道路工程

（1） 道路工程改造。道路排水改造工程為湖南文理學院新校區海綿城市改造工程的一部分，主要針對新校區校園內除逸夫樓周邊及環湖己建瀝青路面路段外的混凝土道路，結合海綿城市改造設計理念，將現有校園混凝土 路面改造為瀝青路面，并對路緣石結合實際情況、海綿城市設計要求進行更換，有條件地將路面雨水導入周邊的下沉式綠地、植草溝等海綿設施，進行滲、滯、蓄、凈等過程處理利用后，再排入雨水管網 （圖1） 。

（2） 路面排水改造。路面排水主要通過兩種途徑排除：① 加鋪瀝青后路面仍低于周邊綠地，通過現有雨水口收集車行道的雨水，再由雨水口橫向排水管接入縱向雨水管檢查井；② 加鋪瀝青后路面若高于周邊綠地，通過設置開孔路緣后將路面雨水導入周邊植草溝或下沉式綠地等海綿措施，進行滲、滯、蓄等處理再排入雨水管網。

（3） 原有水混混凝土路面病害處理。瀝青混凝土攤鋪前對現有路面進行拉毛處理：如有病害需先進行處置后再攤鋪；破損嚴重的路段，須對路面進行破除，然后按原混凝土板路面結構重新澆筑水泥路面，再在其上進行瀝青混凝土攤鋪。對既有水泥混凝土路面進行處泊和修復可按照交通部《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073. 1—2001） 的有關規定進行。

圖1 雨水流向與利用分析

2.2.2 植被綠化

（1） 雨水花園。雨水花園主要由淺凹式綠地組成，通過植物、沙土的作用對雨水進行回收利用，是一種人工對雨水控制和管理的方式。其本身具有恢復生態效益，組建良好的景觀形式，解決城市雨洪災害的影響等不可比擬功能。由外而內一般由蓄水層、覆蓋層、種植土壤層、砂層和礫石層組成（圖2） 。同時設有穿孔管用于收集雨水。

圖2 雨水構造圖

（2） 下沉式綠地。下沉式綠地是一種低于周圍路面的公共綠地設施，是一種能夠收集和吸收雨水的 LID 控制和利用形式。其結構由覆蓋層、種植土壤層、礫石層、砂層、蓄水層以及溢流導管組成，成本相對較低，但達到的效果可嘉。通過減少地表徑流量，有組織地收集雨水，有利于對城市地表污水的集中管理，有利于減少城市污水的影響，有利于防洪減災，改善空氣質量，提供一個休憩、娛樂、學習的場所。

（3） 植被淺溝。植被淺溝是一種人工生態挖掘并種有植被的溝槽，是通過地表植物和土壤對雨水凈化、緩流、儲蓄的方式，避免地表污水的二次“污染”。植被淺溝還具有輸送功能，適宜較長距離傳輸雨水徑流，在一定程度上可以替代雨水管。總體而言，植被淺溝是成本低、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廣泛應用。

2.2.3 綠色屋頂

綠色屋頂是指在建筑物屋頂上覆蓋一層綠色植被的景觀模式，其基本結構由防水層、排水層、濾水層、植被層組成。隨著城市化進程的發展，綠化建設土地面積稀缺，使得人類綠化需求與之相對應的綠化面積不相適應。通過綠色屋頂的建設，可以增大城市綠化面積、改善空氣質量、緩解雨洪災害、提高城市生活品質。

湖南文理學院新校區屋頂綠化以逸夫樓主樓為例,逸夫樓主樓屋頂綠化（一體化草盆） 是佛甲草毯形式的屋頂綠化。是在屋頂表面鋪設阻根膜、不透水土工布、蓄排水板、無紡土工布、輕質營養土后進行佛甲草栽種 （圖3）。

圖3 逸夫樓屋頂綠化改造

2.2.4 綠色低碳建筑

湖南文理學院“海綿校園”改造規劃中，合理對符合規范的建筑進行改造及建設低碳綠色建筑進行雨水收集處理，注重對雨水的循環使用，將蓄積雨水用于綠化澆灌、景觀水體補水和城市道路清洗保潔等，合理利用水資源，提高雨水利用率。同時，結合學生宿舍及未進行屋頂綠化的樓宇進行落水管改造設計，減少初期雨水污染，同時對部分落水管改造采用下設儲水罐的形式，對雨水進行回用，主要滿足宿舍區綠化帶及路面沖洗的部分用水需求，減少對自來水的用量。已經完成落水管改造（礫石池）95座，落水管改造（儲水罐） 22座。

2.3 湖南文理學院“海綿校園”建設成就

2.3.1 湖南文理學院“海綿校園”在市政工程建設方面的應用成果

湖南文理學院“海綿校園”建設在進行市政改造時，轉變思維，將道路、綠地設計結合低影響開發技術，合理建設人工設施，對雨水進行排水、截流、凈化并儲蓄，再通過市政管道連接城市道路排水管，實現雨水的截流、凈化，并進行雨水分區及雨水管網調整。實時檢測雨水外排量，展現海綿體運行效果。

2.3.2 湖南文理學院“海綿校園”在道路改造方面的應用成果

結合海綿改造設計，對現有路面進行“白改黑”，將現有混凝土路面改為瀝青路面，提高路面標高，同時每隔一定距離設置側裝水口（結合下凹式綠地改造確定，做法參考現狀道路側裝雨水口樣式） ，將路面徑流導排至周邊下凹式綠地、植草溝等海綿體，降低雨水管網排水壓力的同時，達到提高路面質量、改善通行的效果；提高道路對雨水的凈化、滲透、調蓄、利用和排放能力，保持或者恢復城市的“彈性”，修復“海綿體”功能。

2.3.3 湖南文理學院“海綿校園”在綠化景觀建設方面的應用成果

在綠化景觀建設方面通過截流技術、促滲技術、調蓄技術等LID技術，對校園綠地進行生態改造，恢復綠地生物的多樣性，統籌開展了校園綠地、廣場的豎向設計，因地制宜采取下沉式綠地、植草溝、植被緩沖帶、雨水濕地、雨水塘、生態堤岸、生物浮床等多種低影響開發技術，對白馬湖公園實施了生態化改造，實現了校園里白馬湖公園綠地的水生態、水景觀、水文化的有機融合。通過水生動植物和微生物吸收分解水體中大量污染物，解決校園湖水的黑臭水體問題，增強水體自我凈化能力，將校園建設成為城市綠地、城市景觀、生態廊道與旅游休閑相結合的新功能區。

2.3.4 湖南文理學院“海綿校園”在綠色低碳建筑方面的應用成果

對符合規范的建筑進行改造及建設低碳綠色建筑進行雨水收集處理，注重對雨水的循環使用，將蓄積雨水用于綠化澆灌、景觀水體補水和城市道路清洗保潔等，合理利用水資源，提高雨水利用率。通過將屋頂綠化的樓宇進行落水管改造設計，加強了對雨水的回用，并對建筑自身起到隔熱保溫的作用，為降低碳排放發揮了有效的作用。

3 結語

湖南文理學院海綿城市建設的“海綿校園”改造項目，注重綠色生態道路體系具備的“滲、滯、蓄、濾、用、排”六項基本功能于一體的新型快排蓄濾式路面結構和生物操控技術所構建道路綜合隔離帶的運用和特色發展，通過以道路結構改造、雨水花園、植被草溝、旱溪溝、下沉式綠地、屋頂花園、綠色低碳建筑等修復手段，營造“道路·綠化·生態”景觀，達到生態環境開發建設對城市影響最低，維持校園的水生態系統，以水循環利用、可持續發展維護城市良好生態功能。從專業角度出發，湖南文理學院“海綿校園”的建設成果，對其他高校甚至城市發展“海綿城市”建設具有極強的推廣意義。

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