透水鋪裝在小學校園室外環境“海綿城市”建設中的應用與實踐以北京小學通州分校為例

劉翠翠 馬會 童可嘉 張琦君

本文通過對不同透水鋪裝材料的種類、施工工藝特性、造價、耐久性、使用范圍、景觀效果等方面的分析比較，基于“海綿城市”理論的內涵及背景，以北京小學通州分校“海綿城市”改造實際項目為例，研究透水鋪裝在小學校園室外環境“海綿城市”建設中如何更恰當的選擇與應用，希望為實現生態、綠色、安全、環保的“海綿城市”校園環境建設目標，提出有力的鋪裝設計實踐依據。

一、導言

1.“海綿城市”理論的內涵及背景

顧名思義，“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。“海綿城市”理論是立足于當今中國面臨水資源缺乏、水質污染、城市內澇、洪水、地下水位下降及水生物棲息地喪失等各種水危機亟待解決的背景下提出。

2.透水鋪裝在“海綿城市”低影響開發技術中的作用

透水鋪裝作為“海綿城市”低影響開發技術的重要技術措施之一，透水鋪裝材料及透水鋪裝路基結構的運用可以引導地表雨水及時滲透到土壤中，通過對雨水的滲透、儲存及凈化，實現對雨水的有效控制，不僅可以有效補給地下水，有效平衡地表水與地下水，改善城市道路積水問題，在暴雨時緩解城市道路排水系統的壓力，還可以通過雨水收集、傳輸及凈化進行雨水資源化再利用。而在氣候干燥時，還可以通過蒸發將孔隙中儲藏的水分帶到空氣中，起到調節小氣候的作用。

二、透水鋪裝

1.透水鋪裝的定義及分類

透水鋪裝是指具有一定的滲透功能的地面鋪裝材料。透水鋪裝材料按照面層材料的不同分為彩色透水混凝土、透水性瀝青路面、彩石復合混凝土透水材料、透水塑膠、透水磚、卵石、碎石散置鋪裝等。其特點是雨水可以透過鋪裝路面的面層、基層、墊層下滲到下部的土壤或多孔滲透盲管中。透水鋪裝材料的結構從上到下主要分為面層、基層、墊層和土基層四部分。透水鋪裝的面層最為重要，直接影響整個鋪裝結構的使用性能及生態景觀效果。對于不同功能屬性的空間場地，可以選擇不同類型的透水鋪裝形式，從而實現不同的景觀效果，并滿足不同的“海綿城市”建設生態需求。以下內容分別從種類、景觀效果、工藝特性、造價、耐久性及使用范圍等幾個方面研究分析透水鋪裝材料的選擇比較，參見表1。

表1 透水鋪裝材料的選擇比較

2.透水鋪裝的功能特性

采用傳統不透水地面鋪裝結合傳統排水系統，遇降雨時，地面雨水通過地表徑流的排水方式排入市政雨水井及雨水地下管網，暴雨流量峰值高時雨水管網排水負荷大，不僅容易出現排水不暢雨水倒流或低洼處積水嚴重的狀況，而且降雨時大量地面污染物隨雨水徑流排入河道污染水環境。采用透水鋪裝與配套排水設施的結合，改變了原有的傳統排水方式存在的弊端，進行有組織雨水收集、傳輸、利用及排放，通過雨水滲透、儲存、調節等措施削減峰值、延緩峰值時間。采用透水鋪裝，雨水可以較快速的自然滲透入地面，涵養補給地下水，有效儲存雨水，減少直排入市政管道的雨水量形成的水資源浪費，有效控制徑流總量、削減城市徑流污染。同時，雨水通過雨水收集系統引入到植草溝、生物滯留池、下凹綠地進行水質凈化，通過排水盲管最終引入蓄水模塊，經過模塊水體凈化后接入附近中水井，作為補充綠化灌溉用水。通過滲、滯、蓄、凈、用、排的海綿技術，實現對雨水年徑流量的控制自然凈化，雨水資源化利用。

三、透水鋪裝在小學校園室外環境“海綿城市”建設中的應用實例

1.小學校園室外環境中透水鋪裝設計應遵循的原則

（1）安全性原則。小學校園作為學齡兒童學習成長的重要空間場所，舒適、安全、溫馨、趣味的空間環境不僅可以滿足兒童豐富多元化的功能需求，更對兒童的德智體美全面發展起著潛移默化的作用。透水鋪裝地面作為小學校園室外環境中兒童可以最直接接觸到的空間界面，確保透水鋪裝設計穩定、堅固、防滑的安全性是最重要的設計原則之一。

（2）功能性原則。透水鋪裝設計的功能性原則主要體現在兩個方面。其一，通過運用透水鋪裝在色彩、肌理、設計紋樣的變化及組合的設計手法，實現鋪裝設計進行功能空間劃分的目的，優化校園空間尺度，區分學生兒童不同活動空間場所，營造豐富多樣的場地布局；其二，通過透水鋪裝設計形式梳理交通流線，發揮鋪裝空間導視及標識的作用，保證學生兒童校園活動的通達性及便捷性。

（3）美觀性原則。透水鋪裝材料顏色及規格樣式非常豐富，具有良好的藝術視覺效果。整體藝術性較強的透水鋪裝地面一般具有主題性，設置在主要特定位置，具有較好的場所性及美觀性。

（4）趣味性原則。通過透水鋪裝設計與校園導視系統、公共藝術或景觀照明的結合，實現趣味性及信息傳達的功能作用，實現學生兒童與地面介質的良好互動，實現邊走邊玩、邊玩邊學的教育理念及科普教育意義。

（5）生態性原則。透水鋪裝材料及透水鋪裝路基結構的運用，可以引導地表雨水及時滲透到土壤中有效儲存，可以有效改善雨季地面積水問題，有效控制雨水地表徑流總量，有效涵養補給地下水并儲存雨水，有效平衡地表水與地下水。在暴雨時緩解排水系統壓力，而在氣候干燥時，可以通過蒸發將鋪裝空隙中儲存的水分帶到空氣中，起到調節小氣候、調節周邊空氣溫度及濕度、改善空氣質量的生態作用。

（6）經濟性原則。透水鋪裝設計需綜合考慮業主對項目的總體投資造價，根據校園環境場地空間功能屬性，選擇最經濟合理的鋪裝規格及樣式。

2.透水鋪裝在小學校園室外環境中的選擇與應用

以北京小學通州分校“海綿城市”改造實際項目為例，從以下幾個方面分析探討如何通過對不同透水鋪裝材料的選擇與應用，改變原有地面場地存在的積水問題，實現校園活動場地的功能優化、透水鋪裝地面的生態意義，最終實現生態、綠色、安全、環保的“海綿城市”校園環境提升目標。

（1）教學樓主入口廣場區域

圖1 “海綿”改造提升前

圖2 “海綿”改造提升后

圖3 學校校徽紋樣鋪裝設計

教學樓主入口廣場原有地面采用紅色及黃色普通廣場磚鋪裝材料，平鋪、立砌及人字紋的鋪裝樣式，“海綿”改造提升后，原有地面改用透水率及辨識度較高的彩色透水混凝土鋪裝材料，并結合北京小學通州分校校徽logo彩色藝術紋樣，體現教學樓主入口廣場鋪裝的主題特色，有效傳達主入口廣場的整體藝術性及場所性；改變原有不透水鋪裝地面存在的積水問題及因不均勻沉降產生的地面坑洼不平的問題，實現小學校園教學樓前廣場活動空間景觀提升及功能優化的建設目標。

（2）樓前通行區域

圖4 “海綿”改造提升前

圖5 “海綿”改造提升后

圖6 “海綿”改造提升后

樓間通行區域原有地面采用普通紅色廣場磚鋪裝，人字紋鋪裝樣式，“海綿”改造提升后，原有路面改用彩色透水混凝土鋪裝材料，根據排水坡度設置線性排水溝進行雨水收集，實現鋪裝的整體藝術性及生態特性；改變原有不透水地面因地面排水不暢存在的積水問題，保證通行安全的同時，實現校園樓前通行區域景觀提升及功能優化的目標。

（3）樓間林下活動區域

樓間林下活動區域原有地面采用普通紅色廣場磚鋪裝，刷黃色地面漆示意活動范圍，種植池采用混凝土平道牙。原有鋪裝地面雨后路面積水嚴重，樹池周邊地面因樹根生長影響已凹凸不平，部分地面裸露樹根，存在安全隱患；“海綿”改造提升后，原有破損、硬化的鋪裝路面改用多種顏色變化的彩色透水混凝土鋪裝材料，通過其顏色的不同示意活動范圍及圖案邊界，將原有1m 寬的樹池擴建為1.5m，改造為簡易型生態樹池，樹池種植土上部增加白色卵石散置用以雨水初級過濾，實現鋪裝的整體藝術性與場地活動區域劃分視覺引導的有效結合，解決原有不透水地面因地面排水不暢存在的積水問題，路面雨水通過線性排水溝進行雨水收集引入生物滯留池進行水質凈化，實現校園樓間林下活動區域景觀提升及功能優化的目標。

圖7 “海綿”改造提升前

圖8 “海綿”改造提升后

圖9 “海綿”改造提升后

（4）運動場體育健身區域

圖10 “海綿”改造提升前運動場積水嚴重

圖11 “海綿”改造提升后

圖12 “海綿”改造提升后

運動場體育健身區域原有地面雨后積水嚴重，積水呈鏡面狀態，“海綿”改造提升后，原有塑膠地面改用人工草坪及透水塑膠鋪裝結合，并布置整體性專用排水設施，有效解決運動場排水不暢問題。同時，將原有樹池改造為簡易型生態樹池，樹池內種植土完成面上敷設樹皮碎屑，且與周邊鋪裝面層接平，在保證學生兒童在運動場體育活動的安全的同時，通過雨水初級過濾，達到雨水凈化的目的。

（5）校園機動車停車區域

原有校園內無專用機動車停車區域，且缺乏統一管理，機動車多臨時隨機停在建筑外側。設計首先將原有地面鋪裝及基層結構更換為整體感較強的透水瀝青，通過透水瀝青顏色的不同進行停車位及通行道路空間的劃分，運用植物圍合的方式，將機動車停車空間有序化布置管理；車行道采用藍色透水瀝青，停車位采用深綠色透水瀝青，黃色標識標線劃定停車位分割邊界，在實現“海綿城市”建設的目標的同時，使整個機動車停車區域得以功能優化及景觀環境提升。

圖13 機動車停車區域“海綿”改造提升后

四、結語

本文通過北京小學通州分校“海綿城市”建設項目實施案例，探討小學校園室外環境中透水鋪裝設計應遵循的原則及透水鋪裝在小學校園室外環境中如何更好的選擇與應用。由于地理環境的差異以及校園空間特性的不同，文中提到的透水鋪裝設計的理論與實踐未必適用于所有小學校園，設計師在項目實踐中還需充分考慮校園所在地區的氣候特征、水文氣象、地形地貌、綠化種植、投資造價等多方面的因素，選擇最符合校園環境建設要求的透水鋪裝材料，實現生態、綠色、安全、環保的“海綿城市”校園環境建設目標。