基于海綿城市理念的高校海綿校園改造研究
——以安徽科技學院為例

王欠欠，馮 晨，潘 凡，郭娜娜，梁鑫斌

(安徽科技學院，安徽 鳳陽 233100)

1 引言

為解決我國水資源匱乏、水資源需求不斷增長、水污染嚴重等問題，“海綿城市”建設開始興起。海綿城市可以在城市雨水資源豐富時，將雨水儲蓄起來，使得雨水可以回滲到地下并進行再循環，而當城市需要用水時，又可以對經過地下水循環凈化過的雨水進行再利用。這種“海綿”一樣的作用，可以保證城市水資源的可持續發展。

高校占地面積大，景觀良好，硬質鋪裝較多，人群集聚度高，用水量大，且擁有豐富的科研資源，是“海綿城市”的重要實踐基地?！昂＞d校園”改造可以將校園內的不舒適的“灰色空間”轉化為宜人的“綠色空間”[1]，對雨水進行收集和凈化，解決校園內澇問題，實現水資源可持續利用。

2 相關案例分析

2.1 國外案例

2.1.1 漢諾威康斯伯格生態社區(德國)

該項目提出了“近自然水管理”的概念和方法，其目的是通過一些接近自然的排水方法盡可能地將雨水就地滯留和滲透，以此減少水分的損失。城市雨水利用系統由雨水滲濾溝、坡面雨水綠道、雨水滯留區、蓄水湖和輸水溝5部分組成。在這個系統中，雨水沿著道路流入雨水滲透溝，滯留在溝渠中，慢慢穿過溝渠底部的排水層進行凈化，然后滲透。當遇到大雨時，溢出的雨水通過管道輸送到較大的雨水滯留池中，慢慢地滲透和蒸發。

2.1.2 阿朗松大學(法國)

由于阿朗松地區氣候條件惡劣，不僅風力大，而且土壤貧瘠--夏季易干燥，冬季易結冰。因此，在春季和夏季種植新植物期間，保持充足的水資源特別重要。從這個角度來看，排灌溝渠的設計盡可能靠近道路：與人行道結合，占據休憩區域的角落，填充與停車場之間的隔離帶，沿自行車道或舊省道兩側分布。在該地區的核心地帶，新的公交路線替代了舊的省級公路。該項目提供了一個水循環網絡，將建筑排水管連接到大型果園。雨水過后形成的臨時溪流的各種水道將該地區從西北風的淫威中解救出來[2]。

2.2 國內案例

2.2.1 天津橋園(天津)

在天津橋園公園項目中，將一個廢棄的打靶場改造成一個低人工的城市公園，結合地形改使城市雨水融入植被適應和群落替代的自然過程。它具有蓄洪、凈化等自然服務功能，改善了公園的鹽堿土質量，為環境科學教育提供了條件，給游客帶來了宜人的環境景觀[3]。

2.2.2 天津大學(天津)

2012 年，天津大學將水資源的綜合利用及景觀建設融入到新校區的規劃設計中，希望校園能夠結合“海綿城市”建設理念和方法，當面臨暴雨時，通過生態多層級的分區對雨水進行收集、排放和利用來起到“海綿”功能。在北洋園校區，根據功能和布局，分為外環自然排雨區、中環管道集雨區、中心島生態集雨區進行雨水排放和管理，除雨水排放系統外，還有透水的道路鋪裝、植被綠地、土壤、濕地、中央湖泊等共同構成校園的“海綿體”，使校園能夠應對極端降雨[3]。

2.3 經驗總結

通過對相關海綿城市及海綿校園建設典型案例的分析總結，總結在海綿校園的建設中，需要遵循的原則如下。

(1)生態優先可持續。海綿校園建設的首要原則是生態優先，首先考慮校園生態和校園設施安全，在不破壞該校園生態系統的前提下，建設“海綿體”，通過一系列建設途徑實現校園環境的可持續發展，使安徽科技學院成為鳳陽縣建設海綿城市的參考示范。

(2)建立水資源循環利用系統。水資源循環利用的建立，應當協調自然降水、地表水和地下水的系統性，協調供水、排水等水循環環節。雨水管理是建設海綿校園的重要部分，應該結合校園的氣候、污水系統、雨水系統進行綜合規劃，構建校園水資源循環利用，可以節約水資源和改造校園環境。

(3)與校園總體規劃密切聯系。要從建設的校園本身存在的問題出發，通過水資源利用規劃、生態交通規劃和綠色景觀規劃，構建生態和諧的校園環境，實現水資源的優化配置和道路、水系、景觀的協調發展。

(4)注重海綿校園建設技術的適宜性和多樣性。校園作為社會教育，研究和創新的基地。因此海綿校園的建設要考慮很多問題，比如本地自然地理條件、人文地理特點、水資源及降雨規律等，此外還需要探索和實踐得出對技術設施發展的各種影響。為科研和示范推廣創造出良好的條件。

(5)注重科研和環境教育功能的實現。在海綿校園規劃、設計、建設和運行的全過程中，專業教師要充分參與實踐和科研，為學生的課程設計、實驗測試、生態實踐和科普教育提供真實的場所和任務[4]。

3 安徽科技學院海綿校園改造

3.1 現狀問題

安徽科技學院位于安徽省滁州市鳳陽縣，屬于北亞熱帶濕潤季風氣候和南溫帶季風氣候區的過渡帶，，年降水量904.4 mm，年蒸發量1609.7 mm，鳳陽市年平均降水量在840～920 mm之間。因位于中緯度冷、暖氣團交鋒頻繁，降水集中，所以常受干旱、水澇的災害的影響。

四季雨水分配率分別為：21%、52%、17%、10%。在降雨較為集中的夏季，即5～8月份，校內極易出現積水的現象。校園北依小九華山，南臨城市道路，形成北高南低的地勢，高程相差甚大。當降雨量較大時，地面上的雨水不能及時的下滲和排出，在東區操場經?？梢钥吹健靶∑俨肌钡姆伦匀痪坝^。主要的積水發生在兩條道路的交叉口、地面高差較大且無法正常排出的地方和地勢較低的低洼處(圖1)。

3.2 問題分析

3.2.1 城市道路與校址高程差距大

安徽科技學院校區地勢北高南低，且高差較大，一到雨季，南門就極易出現大面積積水，人和車幾乎無法通行;東區操場北面入口處階梯地勢偏低，所以一到下雨天就會形成“瀑布”小景觀，下水道排水流速跟不上，導致積水嚴重，不能正常行走；每個十字路口地勢都比較低，又沒有排水溝，因此水會堆積在十字路口中間地段，給行走的學生帶來不方便；學校的兩個食堂連接地面都有樓梯，但是連接樓梯的道路沒有排水溝也沒有下水道，容易積水(圖2)。

3.2.2 排水設施落后

安徽科學學院已經建立60多年了，卻沒有獨立的排水系統，校內的污水雨水都是直接排入城市下水道，不能針對性解決學校內排水問題。并且沒有利用人工湖泊蓄水，師琴湖沒有成為有效的蓄水場地，導致雨水流失，浪費水資源。

3.2.3 排水設施管理不善

學校管理體制不健全，日常維修與檢查意識淡薄，相關組織與規定有待加強。校內沒有完整的排水系統資料，更沒有排水系統的管理者，污水雨水只能隨城市的下水道排出，雨水、污水合流，不經處理的污水會污染天然雨水，不利于雨水再利用，導致大量雨水資源的浪費

圖1 校園雨水積水點

圖2 坡度較大不透水鋪裝道路

3.2.4 綠地景觀利用不當

學校東校區有60年的建設歷史，校區內的綠化已成熟，大面積的綠地景觀理應在雨水的滲透利用上起到一定作用，但由于學校綠地建設管理不當，許多綠地都高于周邊路面，不僅不能及時吸收路面積水，還會出現小型“水土流失”現象，增加路面的排水壓力(圖3)。

圖3 凸起綠地與不透水步道

3.3 對策及途徑

在對基地全面調研的基礎上，提出了海綿校園建設推進的總體思路。路面采用滲透性良好的透水鋪裝，通過一定設置使雨水快速滲到地下參與循環。在教學樓與宿舍樓的屋頂上建設生態基地或“屋頂花園”，不僅可以起到綠化的作用，還可以過濾雨水，凈化雨水實現雨水循環再利用。改造校園部分綠地為雨水花園或下沉式綠地，來控制地表徑流和涵養地下水。利用校內人工湖蓄水[5]。主要從道路系統、綠地系統及景觀系統等方面設計建設海綿校園。

3.3.1 道路鋪裝

(1)透水瀝青鋪裝。透水瀝青路面作為一種新型路面結構。它能有效降低行駛車輛與道路摩擦引起的爆炸聲，并有自身較為完善的排水系統，對路面積水的反光現象起到了極大的改善作用，也大大減少了汽車在雨天打滑的現象[6]。基于對基地的調查，校園內的梧桐路、玉蘭路、西區三食堂門口道路等主要道路宜采用透水瀝青路面鋪裝，以改善道路積水現狀。

(2)彩色混凝土鋪裝。彩色混凝土，是一種有顏色的透水混凝土，又稱“多孔混凝土”，也叫“排水混凝土”。彩色混凝土路面不僅能使雨水流入地面，有效補充地下水，消除地面石油化合物對環境污染的危害。是保護自然、維護生態平衡、緩解城市熱島效應的優良道路鋪裝材料?；趯氐恼{查，可將校園內東區籃球場地面換成彩色混凝體鋪裝，不僅利水雨水滲透，鮮艷的色彩還能彰顯體育運動的活力與激情。教職工宿舍內部道路也可采用彩色混凝土鋪裝，區別于教學區道路鋪裝，模擬自然材質和紋理，實現建筑與人文環境、自然環境和諧相處，富有生活氣息(圖4)。

(3)其他透水鋪裝。嵌草磚、嵌沙磚、花崗巖碎石等透水鋪裝材料可用于停車場及青年林中的人行小徑。人行小徑的碎石鋪裝應高于周邊綠地，雨水來臨時，道路上的雨水可就地下滲，既補充周邊植物用水，又涵養下層土壤，增補地下水，使路面以下原本被封閉的土壤恢復生機，成為校園內道路海綿體[7]。

3.3.2 屋頂綠化

綠色屋頂以及雨水集蓄系統是目前最常見的建設手段。在技術層面上綠色屋頂按照從上到下主要由7部分組成：綠植、基質層、過濾層、蓄排水盤、保濕毯、阻根層及結構層。綠植具有觀賞價值的同時兼具吸水蓄水和參與水循環的作用；基質層，主要為植物提供生長的土壤；過濾層，通過過濾雜質起到凈化功能，蓄排水盤和保濕毯具有防水功能，防止水分向下層下滲[5]；當雨水來臨時，屋頂花園吸收和匯集部分雨水，當降雨量超過屋頂花園所能承擔的最大雨量時，通過排水管將多余的雨水直接輸送到就近的雨水花園或下沉式綠地。通過屋頂花園雨水的收集，將多余的水經過濾層連接管道，以通向校園總體管網系統；收集一些建筑中污染較輕的生活用水，經過必要的處理可用于校舍衛生間沖刷用水。儲雨裝置可安裝在樓外地下或地上，連接屋頂雨落管，處理后用于消防或草坪灌溉等。

校園內平頂的教學樓和宿舍樓均可升級改造成這種綠色屋頂。在建設屋頂生態綠化系統的過程中，應該考慮提高房屋的利用率，校園屋頂的建設通過營造屋頂花園、屋頂草地、屋頂花棚、屋頂盆栽等來進行，這樣不但充分利用水源，而且還可增加綠化面積、美化環境，還能為園林專業的學生提供一定的研究基地?；谛@現狀，可選用草坪式屋頂綠化，以種植低矮植被、草坪、花卉為主，在綠地之間布置較為簡單的養護和維修通道，不僅易于維護，且建設成本較低[8](圖5、圖6)。

3.3.3 雨水花園

雨水花園可通過改造利用、人工開掘兩種方式獲得。它可用于匯聚并吸收來自屋頂或地面的雨水，并通過植物、沙土的綜合作用使雨水得到凈化，并使之逐漸滲入土壤，涵養地下水，或使之補給景觀用水、廁所用水等城市用水。其本質就是一種生態的、可持續雨洪控制與雨水利用設施[9](圖7、圖8、圖9)。

圖4 道路鋪裝示意

3.3.4 下沉式綠地

下沉式綠地是低于周圍地面的綠地，其利用開放空間承接和貯存雨水，達到減少徑流外排的作用，內部植物多以本土草本植物為主。其作用原理是通過下沉空間增大收集雨水量，同時削減強降雨雨水徑流，并通過植物過濾減少雨水污染[7]。它是海綿校園建設中常見的集水綠地措施，可廣泛應用于校園綠地中。下沉式綠地的優點就在于其對現有環境干預較小，無需增加多余的設施。雨水在下凹處匯聚下滲，有效延長了雨水下滲時間和下滲飽和度，集水效果良好(圖10)。

圖5 屋頂綠化結構示意

圖6 屋頂綠化布點示意

圖7雨水花園結構示意

圖8 雨水花園效果圖

3.3.5 人工湖

師琴湖是安徽科技學院內的一處人工湖，其地勢較低是一個天然的蓄水池(圖11)。但其作用主要體現為校園景觀，并沒有很好的發揮其匯水、蓄水、凈水的作用。目前師琴湖存在兩大問題：岸線均為硬質鋪裝，不僅限制了其蓄水的能力，也帶來了地表徑流造成的湖水污染；湖水補給方式單一，且連通城市管道的溢出裝置設計偏低，造成湖水水位較低，儲水能力較差，同時旱季時還需過多的人工水源補給，造成飲水資源的浪費。因此需要有效的設計手段，擴容師琴湖的蓄水能力，同時引導雨水補給人工湖，增加補水途徑，實現生態補給。

基于對基地現狀的調查，人工湖蓄水作用可通過以下兩個方面實現。

(1)增加湖水的補水來源途徑：一是周邊綠地雨水補給，在人工湖周邊利用其下凹地形，結合坡度綠地的設計，引導雨水匯入人工湖。綠地過濾收集的雨水污染物和雜質較少，且可以實現人工湖周邊綠地雨水下滲飽和。二是通過道路和綠地的雨水收集口收集地面雨水，通過雨水管道排放至人工湖內。此類雨水短期排放量大可有效的補給湖水，同時可利用人工湖沉降和自凈的能力達到凈化污染物和沉降泥土雜質的作用。

(2)提高師琴湖的蓄水能力。一是優化湖體形式，二是改善生態坡岸[7]。湖的蓄存量直接影響了人工湖的蓄水能力，可以通過提高溢水口的高度提高蓄水量。拆除硬質鋪裝岸線，利用碎石和透水材料建設的生態坡岸提高其下滲和抗沖刷能力。將通過坡岸植物過濾后的雨水引入湖中，對湖水的改善作用更為明顯。

4 結語

校園環境作為城市環境的重要組成部分，通過對海綿校園建設的探索，可為海綿城市的建設提供較好的參考和借鑒意義。本文在相關文獻資料查閱和國內外海綿城市建設優秀案例研究的基礎上以安徽科技學院為例，在吸、蓄、滲、凈4個方面，在改善道路鋪裝、建設屋頂綠化、增加雨水花園和優化人工湖儲水4個具體措施上對海綿校園建設作了相關探索。文章在優化安徽科技學院校園景觀生態環境和有效解決校內集中降雨時期的內澇問題的同時，以期為鳳陽縣海綿城市建設及其他高校海綿校園建設提供良好的參考與借鑒意見。

圖9 雨水花園布點示意圖

圖10下沉式綠地結構示意圖

圖11師琴湖位置示意圖