海綿城市理論在J 大學新校區建設中的規劃研究

張海璇

（暨南大學，廣州 510632）

我國“海綿城市”概念于2012年首次被提出后，迅速得到各級政府的高度重視， 截止目前全國有30個城市納入海綿城市試點城市， 并出臺了相應的海綿城市建設技術指導文件。 高校校園作為城市的重要組成部分，綠化率高且是公共教育的最佳窗口。系統的校園雨水管理成為校園建設中不可忽視的一個重要部分。

1 國內外高校校園雨水管理情況

國內外高校在各自校園規劃中， 針對校園雨水管理進行了大量實踐和研究。Steven R. Gillard［1］在分析賓夕法尼亞高校的雨水管理規劃時，同時對9所高校的校園雨水管理規劃和建設進行了調研， 包括有霍普金斯大學、馬里蘭大學、密歇根大學、特拉華大學、維拉諾瓦大學、哈佛大學和耶魯大學。 如表1。

表1 9所高校校園雨水管理調研結果

從表1可知，國外各高校均非常重視校園雨水管動力大多來自校園管理成本的控制要求。 其中雨水立管斷接直排至綠化帶最為經濟有效。當然，各高校根據校園的實際情況做出了許多努力。 普林斯頓大學進一步提出屋面雨水立管斷接， 需建立在接收地塊土壤的滲透率良好的情況下進行， 同步置換滲透率不良土壤，校區內還開發有智能澆灌系統。維拉諾瓦大學的研究團隊在校園內建設雨水最佳管理措施（BMPs）公園，采用了3種不同的BMP技術（濕地、生物滲透塘和透水路面），既是校園雨水管理措施又是研究教育基地。 喬治亞理工大學根據生態敏感度對校園總體規劃圖進行分區，規劃每個區域的建設指標，包括最大雨水徑流量、植被覆蓋率、不透水地塊覆蓋率和分區的開發程度，指導校區的開發改造。哈佛大學、耶魯大學、賓夕法尼亞大學和羅文大學等還制定了完善的校園雨水管理制度。

校園雨水管理在我國國內高校還未形成具體的制度文件，但在實際應用中可以找到許多出色的工程案例。在人工濕地應用中，王明杰［2］調研總結河南理工大學、鄭州大學、沈陽建筑大學、廣州大學城、北京師范大學珠海校區等新建高教區，均建設有不同規模的人工生態濕地景觀。 華南農業大學利用校內原來處于低洼地、在汛期被淹的運動場改造為校內濕地景觀公園，并向社會開放，取得了良好的景觀效益和社會效益。 華僑大學廈門校區利用校內濕地條件展開長期監測與研究，取得大量的濕地研究成果。

2010年，清華大學劉海龍教授［3］將雨水花園引入勝因院的景觀設計中， 成功解決了區域內部的積水問題，實現了雨水管理與景觀設計的成功結合。北京交通大學校芳華園中的雨水花園和生態池塘， 為師生創造良好的親水景觀環境， 實現了雨水處理和蓄積的海綿功能［4］。 天津大學的北洋園校區更是海綿校園建設的優秀工程案例［5］，該校區在總體規劃設計階段，就將海綿校園作為設計目標，對校區進行分區，因地制宜地應用了不同的海綿設施，包括下沉式綠地、植草溝、綠色屋頂和人工濕地等。

根據上述調查可知， 以往校園雨水管理著重于建筑單體建筑或部分區域的雨水設計， 校園雨水管理的統籌規劃的應用案例還比較少， 而且與國外高校面臨的障礙相似， 國內海綿校園的建設受制于資金短缺， 全面改造重建顯然不符合現狀也易造成浪費， 在已有景觀基礎上進行系統聯通和修復改造是更可行的途徑。

2 適用于校園的海綿設施

結合各地氣候、土壤、土地利用等條件，選取適宜當地條件的低影響開發技術和設施，主要包括：透水鋪裝（透水磚、透水瀝青混凝土、透水水泥混凝土）、綠色屋頂、下沉式綠地、生物滯留設施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調節池、調節塘、植草溝、植被緩沖帶等。根據部分廠家的市場報價及個別工程案例，總結了部分低影響開發設施的單價，如表2。

表2 低影響開發設施（LID）單價

3 J大學新校區雨水管理規劃

3.1 項目概況

J大學新校區位于廣州市番禺區， 校園總占地76.55hm2， 分為兩期用地開發建設。 其中一期用地64.58hm2，劃分為校前區、教學區、中心環湖教學區、體育運動區、學生生活區、教工生活區6個功能區。校前區和教學區位于地塊南側； 中心環湖教學區位于中心； 學生生活區位于東北側； 體育運動區分為兩塊，一個位于東側，另一個位于學生宿舍區西面。 學生生活區位于東北側，沿山勢靈活布置。教工生活區位于體育運動區的北側。 二期用地11.96hm2，規劃北側為體育運動區，南側為教學生活區。

3.2 氣候條件

J大學新校區建設所在地區屬南亞熱帶海洋性氣候，氣候溫和，日照充足。 該地區平均氣溫21.8℃，最高月（7月）平均氣溫28.4℃。年平均溫差小，雨熱同期，降雨充沛，年均降水量1300～2600mm，主要集中在3—8月。

3.3 地塊下墊面情況

一期用地為現狀建成校區，綠地率高，下墊面透水性較好； 二期用地現狀為廠房， 下墊面透水性較差，建設時應加強海綿城市建設。地塊現狀綜合徑流系數為0.52。

3.4 校園現有海綿設施

3.4.1 中心景觀湖

校園在首批建設時， 將原地塊內的水塘修復建設成校園中心湖，湖面面積3.15hm2，水深1.5～1.8m，打造成校園親水景觀帶， 功能上作為校園綜合雨水集中區和凈化區。中心湖處于校園最低高程處，周邊地塊的雨水均由雨水管道收集匯入中心湖， 中心湖與校外河涌相連，連接處設置水閘，根據湖內水位情況啟閉閘門。水域周邊設置生態植被緩沖帶，在收集周邊區域雨水的同時防治初雨污染。 環繞中心湖集合了圖書館、教學樓、實驗樓和體育館等代表建筑，通過綠色屋頂、 雨水花園、 人工濕地等多種海綿設施，實現源頭消減、蓄滲結合、自然消納。雨水流經中心湖示意圖如圖1。

圖1 雨水流經中心湖示意圖

3.4.2 綠色屋面

綠色屋面是普及度較高的海綿設施， 從源頭捕獲雨水，對短時強降水控制非常有效，且有非常好的隔溫效果。但綠色屋頂需要占據屋面空間，而許多校園建筑的屋頂空間需要放置各類設備， 如實驗樓的通風排風設備，宿舍樓的太陽能板等。校區內教學樓只需配備中央空調，需要放置在屋頂的設備較少，具備建設綠色屋面的條件， 建成后還成為師生休閑交流的空間。教學樓西側的圖書館頂層為辦公區域，創新性地采用了花園設計，交錯種植綠草和灌木，從源頭有效減小了屋面產生的徑流， 還在頂層構建了一個極佳的生態景觀園林。

3.5 海綿城市建設指標

本地塊為公共服務類項目， 建設分區為前航道建設流域的5～10控制區，總徑流控制率為66%，設計降雨量為22.9mm。海綿控制指標為：①公共建筑類用地綠地率不小于35%； ②單位硬化面積調蓄容積不小于500m3/hm2； ③硬化地面室外可滲透地面率不小于40%； ④下沉式綠地率不小于50%（除公園外）；⑤新建項目透水鋪裝率不低于70%；⑥年徑流削減率應達到50%以上。

3.6 校園匯水分區劃分

根據校區地形資料，南北830m，北面540m，東西寬930m，場地內地勢起伏較大，整個場地中部低、四周高。 最高點32.3m，最低點12.8m，高差約19.5m；可將整個校區共劃分為4個匯水分區，各匯水區情況如下：匯水區1位于西南側，設計高程21～22.5m；匯水區2位于中部，設計高程14.1～22.5m；匯水區3位于西北側，設計高程22.5～35m；匯水區4位于東側，設計高程20.5～23.5m。

3.7 雨水管理系統規劃

J大學新校園內大部分功能用房已建設完成并投入使用， 剩余地塊分散在校園各個區域。 如前所述，校園最低點已建成中心生態景觀湖，校園高程上也是中間低、兩邊高的地勢走向。 因此，地塊內的雨水徑流是由周邊向中心湖匯聚， 雨水管理的重心是在雨水徑流的排放路由上因地制宜地運用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施。

結合實際情況因地制宜設置雨水花園、 生態樹池、下沉式綠地、景觀水池、調蓄池等，或對相關設施進行組合設置。 經測算， 項目地塊需建設不小于24046m3的雨水調蓄設施， 其中公共調蓄設施3568m3，地塊建設調蓄設施20478m3。

3.7.1 公共綠地

下凹綠地通過對雨水進行滯留和儲存， 減少雨水徑流對管網的壓力， 同時實現對雨水污染物的過濾。 而且，下凹綠地的單價也比較低，也便于應用于景觀設計中，保證校園綠化率。雨水花園在小雨時對于降水徑流削減平均可達45%，但在遭遇大雨量時，其削減力呈指數下降［6］，其景觀效果最佳，也是應用度較高的措施。

結合此次校園規劃，校園中的匯水區4中實驗組團東側和教工生活區西側、匯水區1的南部均規劃有保留綠地，該部分綠地可局部改造為下凹綠地。相較于下凹綠地，雨水花園的造價更高，但可更靈活地應用于各個單體建筑的景觀中。

3.7.2 道路、廣場

透水鋪裝無疑是使用度和認可度最高的雨水管理措施。目前校區已建廣場均采用了透水鋪裝，道路未使用。 在后期建設中，校區內新建道路、人行道等建議改造成透水磚鋪裝及透水混凝土， 增加路面雨水徑流下滲，削減峰值徑流。為避免許多文獻中提到的［7］，因滲透飽和導致水土流失等二次災害，可通過在基層設置PVC排水盲管，并設置一定坡度，引導飽和雨水經管道排出［8］。

3.8 下墊面變化

根據以上意見將相關面積落實到總平面圖上后，地塊下墊面情況如表3。

表3 規劃調整范圍下墊面變化

為滿足建設后最大1h雨水徑流量低于建設前水平， 建議項目地塊內建設38529m3雨水調蓄設施，其中地塊建設調蓄設施3461m3， 公共調蓄設施35068m3。 結合建設前后下墊面情況綜合測算，地塊建設調整后綜合徑流系數為0.23， 相較于現有地塊徑流系數0.52，系數值有所下降。 在100年一遇降雨條件下，建設后最大1h雨水徑流量20643m3。

4 結語

（1）高校校園是城市建設的生態綠斑和公共教育的關鍵窗口，隨著城市化進程加快，其雨水管理在日益成為關注點。 我國各高校也做出來許多實踐和努力，但是“海綿城市”理念應用于校園，依然是需要各高校結合自身特點和政策要求， 因地制宜地采用海綿措施，對校園進行統籌的雨水管理規劃。

（2）從J大學新校區的實際情況出發，對校區現狀進行分析，確定相關技術指標。對校區的雨洪管理進行統籌規劃， 建議校區內徑流總量控制的主要措施包括透水鋪裝、透水混凝土和下凹綠地。