基于“海綿城市”理念的“海綿校園”建設
——以南陽師范學院為例＊

蔣耿民，胡雪茹，時英芳，黃康平，楊長坤，胡 建

（南陽師范學院土木建筑工程學院，河南 南陽 473061）

隨著中國城市化進程加快，城市下墊面產生了很大變化，不透水地表越來越多，改變了原有的水文條件，引發一系列城市雨洪問題和環境、生態問題。為解決雨洪問題帶來的城市安全隱患，國家提出了建設“海綿城市”的要求[1]。

校園作為城市環境中的一個小環境，包含道路、綠地、廣場、建筑等空間，具有開放空間面積大、綠地比例高、具備良好的展示效果等特點，適合開展以綠色基礎設施為主體的雨水控制利用系統的建設[2]。在校園的規劃設計中融入“海綿城市”理念，對“海綿城市”建設起到示范和帶動作用[3-5]。

1 校園建設現狀

1.1 基本情況

南陽位于河南省西南部、豫鄂陜三省交界處，地處亞熱帶向溫帶的過渡地帶。受到季風大陸濕潤半濕潤氣候的影響，四季分明，夏季高溫多雨，冬季溫和濕潤；陽光充足，雨量充沛。分析南陽市多年的氣象統計數據可知：南陽市臥龍區年平均降雨量703.6～1 173.4 mm，其雨季多集中于夏季，且雨熱同季，春季雨多有洪澇，秋季缺雨致干旱，旱雨季分明。此外，因夏季降雨時空分布不均，多發生范圍小、強度適中、突發性強的短歷時強降雨，局部的洪澇災害極易出現。南陽師范學院位于南陽市臥龍區臥龍路，學校現有東區、中區、西區三個校區，占地面積約1 46 hm2，建筑面積82.5 萬m2，綠化面積45%左右，設施較為完善。東區校區建造時間早，且是傳統建設模式建造，因此，校區的場地以混凝土地面和石材鋪裝為主，排水主要依靠管渠、泵站等灰色設施，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要控制設計。南陽師范學院平面圖如圖1 所示。

圖1 南陽師范學院平面圖

1.2 校園建設存在問題

硬質化的地面鋪裝過多。校園內的道路、廣場、球場、人行道采用混凝土和瀝青硬質鋪裝，過多的硬化導致地面涵、滲水能力變差。雨天雨水無法及時下滲，易產生較大地面徑流，嚴重時形成內澇。

雨水作為一項寶貴資源，沒有被重視和得到有效利用。學校的水系和水網沒有建立起一個水資源循環系統，導致雨水資源沒有得到充分利用。

局部區域排水設施老舊、不完善、缺乏管理。排污口和地下污水井經常堵塞，導致污水外溢無法排除，雨水沿道路豎向堆積形成內澇。不僅影響校園美觀，還對師生的出行造成很大影響。

2 海綿校園建設的策略

2.1 屋面雨水回收利用

對宿舍樓區等建筑物采取屋面雨水回收，能在極低成本、極易操作的情況下達到較好的處理效果，除此以外，屋面雨水的徑流量大，進行簡單處理即可達到生活雜水的水質標準，使得初期污染嚴重的徑流能改善成為良好的水質（CODCr值小于 50 mg/L）。

2.1.1 滲濾蓄式花壇

花壇主要設置在建筑外墻一側，包括雨落管、蓄水池和排水管等，花壇中鋪設了多層砂礫，使用時在砂礫層上種植植物，當雨水落下時通過植物的凈化作用，降低雨水中的SS 值，省去了初期雨水的預控制措施。

滲濾蓄式花壇的具體功能如下：①雨天，雨水經雨落管流入，穿過土壤，然后在滲水層過濾，凈化后流入花壇蓄水池儲存起來；水滿后，通過上部排水管將多余的水排出。②晴天，花壇內水從下部排水管放出，用于周圍道路和綠化用水，同時，壇內的水蒸發凝集成水滴，經滲水層吸入，被土壤吸收，保持土壤濕潤。花壇具備滲濾蓄等功能，在源頭處減少徑流，避免較大地面徑流出現，緩解校內洪澇積水，減輕排水壓力，節約用水，提高雨水利用率。

2.1.2 屋面雨水立管改造

屋面雨水立管改造分為：雨水初分、初雨拋棄、雨水分質收集三個階段。

雨水初分階段，沿屋頂匯集進入落水管的雨水經過濾網后，將雜物過濾，雨水進入收集器中。

初雨拋棄期間，因雨水流經混雜灰塵、可溶與不可溶雜物的屋頂，受到污染，此水被稱為初雨，應在降雨初期從小管徑排水管排出，直接拋棄。

雨水分質收集，是指用集水箱收集在降雨強度大和時間長時經初期過濾的雨水，用于生活雜用；也可進入存儲器，煮沸殺菌直接應用。

2.1.3 雨水收集利用系統

棄流過濾池：棄流過濾池由棄流裝置和過濾裝置組成。初期徑流雨水中污染物濃度較高，水質渾濁，隨著降雨的持續，一旦沖刷效應完成，徑流雨水的水質將明顯提高，所以要對初期雨水采用棄流措施，然后進行壓力過濾。主要是考慮棄流后雨水仍含有一定濃度的懸浮物，過濾時水損較大，而壓力過濾能較好地解決這一問題，出水水頭也能滿足要求，不必再次提升（濾層一般由石英砂和無煙煤雙層濾料組成，并視水質和運行情況作調整）。

貯水池：貯水池是整個工藝的主要構筑物，它不僅起到屋面雨水收集的作用，同時也起到調節、沉淀作用。設計降雨量應根據多年降雨統計資料和雨水利用工程投資規模、水量平衡等多重因素來合理確定（學校采用重現期為1a 的水量存貯設計）。

中水池：中水的回用需水泵提升。小規模的雨水回用一般是采用潛水提升泵，潛水泵可設在清水池內。

2.2 綠地系統改造設計

南陽師范學院綠地面積占比大，對雨水的有效利用率低。為體現海綿校園的相應理念，提出以下改造措施。

2.2.1 屋頂綠地系統

南陽師范學院中區、西區和東區均忽視了屋頂綠化的作用。每棟宿舍樓的占地面積都很大以致宿舍樓頂有很大一塊空地，僅被學生日常利用，應采取區域劃分的方式，一部分用于屋頂綠地系統，另一部分學生自由使用，讓屋頂得到充分利用。

屋頂綠地系統主要由校園建筑物外墻、露臺、飄窗等組成，其設計原理是在不透水性建筑的頂層覆蓋一層植被，由植被層、介質層、過濾層及排水層等構成小型排水系統，以提高校園綠化率。

2.2.2 西區綠地改造

西區面積較大，綠地占地較多。有臨湖陡坡綠地和平坦綠地，但多以草地綠化帶為主，由于地形平坦，無處積存雨水，導致水資源大量流失，在校園草地區域采用微地形設計，使綠地系統凹凸化；一部分雨水吸收下滲，另一部分雨水通過集水帶匯入人工蓄水池或排出，實現零污染蓄留排放，改善校園生態環境。

2.3 路面鋪裝改造設計

2.3.1 透水鋪裝

南陽師范學院校園廣場因鋪設不透氣硬磚，導致導熱性能差，水分交換少，溫度濕度調節能力差，易產生“熱島現象”，降雨季節易產生積水，對師生的日常出行造成了影響。對此，鋪設“海綿城市”建設的重要技術之一的透水鋪裝能迅速下滲雨水，補充地下水，保持土壤濕潤，維護地下水及土壤生態平衡。南陽市的年降水量為780.4 mm，據測算，5 000萬m2透水地坪，按年降水量600 mm計算，可蓄水3 000萬m3，這相當于一個中型水庫容量，在很大程度上減輕了城市排水和防洪壓力。

2.3.2 生態滯留設施

校園廣場植被占地面積大、建設費用高，雨天不能自動蓄水，夏天需人工澆灑。采用能透過植被、種植基質及基層中微生物實現調蓄、下滲和凈化的生物滯留種植池——生態滯留樹池。

生態滯留樹池兼具儲水和地下水補給功能，將生態樹池引入地面徑流減少局部區域的地面徑流；其通常還被稱為“生物滯留區域”或“生物過濾器”，具有沉淀、滲透、吸附、生物轉化和分解降低污染物濃度的作用，可以對雨水進行有效的凈化處理。

3 結語

本文提出了南陽師范學院建設“海綿校園”規劃，以“下滲為主，適當回收”的設計理念，在不改變校園原有的雨水管渠排放系統的基礎上，將自然途徑與人工措施相結合，充分利用校園園林、草地、道路、人工湖，對雨水就地或就近滲透、滯留、集蓄、凈化和循環使用，并對排水系統進行規劃設計，在確保校園排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在校園區域的積存、滲透和凈化。提高水資源利用率，減輕排水壓力，促進生態校園建設。