海绵城市建设理念在中小学校园的应用探析

文_蓝晓玮 广州市设计院集团有限公司

中小学的建设发展史是社会发展和城市建设变迁历史的缩影。随着海绵城市在全国范围内的推进，建设海绵校园成为学校项目建设的必选项，无论是新校建设还是老校改扩建、更新，开展雨洪管理的学校建设均具有多方面增益作用。

海绵城市建设理念鼓励基于保护生态环境，通过“渗、蓄、净、用、排”六大措施，强调分布式的就地解决，形成节能高效的海绵城市雨洪管理体系。因此在海绵城市建设理念下，实现低碳发展、推动节能减排， 在校园内实施可持续海绵城市，对学校和周围区域的生态水环境有一定的改善作用，也兼具教育展示、科学研究的意义。

本着确保校园排水防洪安全的原则，通过可渗透铺装、植被缓冲带等设施将自然途径与人工措施相结合，最大限度地利用校园自然排水力量，促进雨水资源的利用和良性水循环，缓解雨水管网压力，从源头减少雨水径流污染，建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵校园。以点带面，让每一个中小学校园成为海绵城市践行的实验田，资源的利用效率及方式也会对社会产生极大的示范性作用，可有效缓解资源环境承载压力。

1 海绵城市建设理念在校园中的利用现状

通过国内外相关案例研究发现，国外的海绵城市建设理念在国外校园中的应用较成熟，重视技术手段有效利用，并关注场地适应性生态情况，技术手段能综合利用、相互影响贯通，应用手法多样，多个校园将技术投入实践中也取得了好的效果。我国也颁布了与海绵城市建设相关的技术建设指南，并在理论上形成一定的体系，转化为我国城市用于实践的工作目标。但整体来看，我国中小学校园对海绵城市建设理念的实践还处在尝试应用技术阶段，从某种意义上来说，解决了学校因雨洪所造成的现实灾害问题，且处理方法较生硬常规，景观效果相对单一。

2 广州气候条件分析

广州地处夏热冬暖地区，亚热带季风气候。年平均温度约为22℃，平均湿度约为76%，气温最高月平均为28.6℃，最低为14.9℃。广州近30年多年平均降雨量为1768.8mm，广州年径流总量控制率为70%，各中小学校新建、改建、扩建项目的年径流总量控制率宜按照下表确定。规划区域的年径流总量控制率指标需根据《广州市海绵城市专项规划》海绵城市分区管控规划成果进行确定，详见表1。

表1 年径流总量控制率对应设计降雨量

3 海绵校园建设技术手段

3.1 雨水花园

雨水花园是一种天然或人工开凿的浅凹绿地，用以汇集与吸收从屋顶或地面上的雨水，通过乔灌木、地被植物和沙土等一系列综合作用，将雨水滞留在土壤中进行净化，并使雨水滞留随即逐渐渗入土壤，涵养地下水，减缓雨水对地表的直接冲刷，削减洪峰流量，使之补给景观用水、厕所用水等校园用水，减少校园雨水外排，结构相对简单，是适应现代学校教学环境很好的节水景观技术形式。

常见结构自下往上由水管与防渗、砾石层砂层、人工填料层、植被与种植土层、覆盖层和蓄水层7层组成，这一特殊构造很大程度上是由于雨水处理措施需收集、渗透和净化雨水。雨水花园的场地选址考虑两方面因素，一是雨水花园选址应阳光照射充足，且有一定上空空间，尽可能避开有顶层直接覆盖空间的高大乔木的投影区域，避免导致因阳光照射不足造成雨水花园的植物长势不佳，同时易导致水体变质，影响基础功能；二是由于低洼地建造的雨水花园因重力作用更易将雨水收集汇流，应该在场地周围行走观测，或者用测量仪器来测定坡度和低洼位置。

广州中小学水环境系统现状，一是存在着严重的能耗问题，二是对城市供水系统的依赖性强，但用水类型相对比较稳定，污染源具有易控性。中小学校园用水类型主要包括绿化用水（如灌溉、景观用水等）、生活用水（如宿舍、食堂、浴室等）、教学科研用水等，虽然用水量较多，但实际的消耗量较少，且一些用水具有再次利用潜力，在经过回收处理后可进行二次利用。雨水花园技术可有利于增强校园自身雨水的净化能力，更好的整合校园总体景观系统和给排水系统，建设永续发展的校园海绵系统，适用于教学楼之间的中庭绿地、建筑周边的边角绿地、集中绿地，容易营造景观效果，充分发挥校园景观的教育功能，造价成本较低以及有序管理较为方便，为学校师生提供了更为和谐可持续的绿色校园环境。

3.2 透水铺装

透水铺装具有强的透水性，兼具降噪环保的功能，由路床、透水砂垫层、透水基层、缓冲面、透水面层构成。常见的透水砖有陶瓷透水砖、硅砂透水砖、波纹透水砖(水泥）、拱桥型透水砖、长条型透水砖。校园内广场宜彩色透水沥青、彩色透水混凝土、透水砖、花岗岩结合缝隙式布水沟的做法，在土壤渗透性受限的情况下，必须在透水基层中铺设排水板或排水板。田径场可利用跑道做透水沥青、透水混凝土，同时沙池也可作为透水铺装。园路可使用汀步、各色透水砖、透水混凝土、碎石铺装。停车场应采用植草砖、透水砖，在路基的强度及稳定性存在风险时可以采取半透水铺装。校园园林中常用的汀步、散铺的石米、有缝隙的栈道、有透水缝隙的花岗岩铺装都可以算是透水铺装。

3.3 绿色屋顶

绿色屋顶以绿色植物为主要覆盖物，配以植物生存所需要的营养土层（植被种植层）、蓄水层以及屋面植物根系阻拦层（保护层）、排水层、防水层（保护层）等共同组成屋面系统。校园绿化屋顶能合理减轻下垫面的雨水径流，使前期降雨滞留在耕层土壤中，减少雨水的外排，并延缓场地减小洪峰发生的时间。绿色屋顶分为简单式屋顶和花园式屋顶，其基质深度取决于植株特性和屋顶荷载。简单式屋顶的基底厚度通常不超过150mm，其特点是低养护，免灌溉。而花园式屋顶在种植乔木时基质深度可超过600mm，其特点是可用作校园公共交流空间，需经常进行维护和灌溉，及时补种修剪植物、清除杂草，保证植物无枯死，至少可以覆盖90%的种植面积，溢流排水措施内无淤积，符合屋顶荷载的平屋顶，以及坡屋顶坡度15°及以下的学校建筑适用。

3.4 植草沟

植草沟是指种有植被的线形地表沟渠，由砾石层、土工布、砂层、填充层、种植层组成，类型包括转输型植草沟、干式植草沟、湿式植草沟，去除大颗粒的污染物并减缓流速，可将其它单个设施、雨水管渠和雨水外排系统连接起来。植草沟应设置在校园的坡地上，利用重力引导雨水汇集，坡度不大于4%，当纵坡较大时可设置消解台坎或者设置阶梯型植草沟。校园一般可用干式植草沟，相对于转输型植草沟，其渗透性更好，适用于校园内部雨水污染程度较小的区域。

3.5 雨水罐

雨水罐也称雨水桶，为地上或地下封闭式的简易雨水集蓄利用设施，可用塑料、玻璃钢或金属等材料制成。随着技术发展，目前地上雨水罐多以校园景观小品的形式出现在校园环境中，地下雨水罐则是在建设工程中由厂商直接组装置入。相较于海绵城市其他设施，雨水罐主要起到蓄水作用，成本低、便于安装，适合在校园建设中普及利用，但对污染物的消减作用较弱，校园屋顶的雨水水质好，易于收集，雨水罐一般用于校园屋面的雨水的收集，每栋校园建筑可通过雨水罐收集的雨水作为日常冲厕、浇花用水，利于水资源节约使用，可产生良好的经济效益。

3.6 下沉式绿地

下沉式绿地是指被草或者其他植被覆盖的水沟或者洼地。它们减缓了汇集径流的输送，让径流有更多的时间渗透入下面的土层，可在雨天积蓄雨水，减少场地的雨水径流量，还可结合其他硬质景观，设置成雨水花园形式，提升景观的视觉效果。分为两种类型，一是类似雨水花园的小型蓄水设施，具备体积小、用地少、便于施工及维护的优点，被广泛运用到校园景观设计中；二是依托自然地形形成的凹地，应低于周边铺砌地面或道路，下沉深度宜为50～200mm，因地势较低的缘故会直接将雨水汇入下凹的绿地之中，形成天然的蓄水池塘。下沉式绿化需要与校园的总体规划设计综合考虑，道路两侧及硬质铺装区域周围的绿化可被设计成一系列的下沉式绿地。在景观方面，可采用与水景、亭台、堆石等相呼应造景的手法，并与人工湿地等相结合，提高其实用性和观赏性。植物选配上也应优先选耐涝性的乡土植物，遵循宜草则草、宜灌则灌、宜乔则乔、乔灌草相结合”的原则，形成季相变化丰富、自然长期稳定的生态校园景观。

4 海绵校园设计应用要点

4.1 校园场地布局

海绵校园的场地设计与建筑布局，需充分结合校园现状地形地貌进行，保护并合理利用场地内原有的湿地、坑塘、沟渠等，应优化不透水硬化面与绿地空间布局，建筑、广场、道路周边宜布置可消纳径流雨水的绿地，建筑、道路、绿地等竖向设计需有利于径流汇入海绵设施。海绵设施选用除了生物滞留设施、渗井、雨水罐这类小而分散式的设施之外，还可以将渗透塘、湿塘、雨水湿地等较为密集的海绵设施与场地的竖向设计衔接起来。整体校园雨水管理的模式可分为分散式和集中式。分散式雨水管理模式能将场地分为若干个面积较小的汇水分区，将屋面径流和地表径流快速集中到建筑周边的种植池和绿地里，分批分区域消纳雨水；集中式的雨水管理模式能充分利用现状的大面积水体为集中汇水区域，除了消纳雨水的作用，还能作为场地的蓄水池使用，净化后的雨水可用于景观灌溉等。

4.2 校园建筑设计

校园建筑应与海绵城市措施相结合，平屋顶建筑（坡度低于15°）应以屋顶绿化的形式储存雨水。绿色屋顶的设计应符合《屋面工程技术规范》（GB50345）的规定，绿色屋顶率要满足《广州市海绵城市建设指标体系》《广州市海绵城市专项规划》的要求。其中，屋顶大面积的雨水回收再利用，被收集到蓄水池中，如不收集回用，宜采用雨落管或安装集水井等措施将屋顶雨水截流，并将其导入到绿地内的小型分散的海绵设施中。同时，建筑外墙应优先选用对径流雨水的影响不大的屋顶和饰面材料，选用金属、釉面砖、石砖、玻璃和陶土板等。

4.3 校园绿地设计

在校园绿地中，要考虑校园实际绿化面积和竖向，在绿地中设置海绵结构，以消纳屋面、广场、路面及停车场等处的雨水，将溢流排水系统与城市的雨水管渠及超标雨水径流排放系统相衔接，便于对校园的雨水进行综合利用。

校园绿地应建为下凹绿地，充分利用绿地入渗雨水，广州地区规定下沉式绿地率必须超过50%，下沉式绿地内应设置溢水口。在绿地周围铺设的径流雨水必须经过预处理（前期过滤、消能）后才能流入绿地中的海绵设施，如沉淀池等，防止雨水冲刷对绿地的破坏，也防止较大粒径的固体污染物进入绿地。雨水可能会带有屋面的泥沙、落叶等污染物，使用初期过滤设施能够对雨水进行第一阶段的过滤，主要沉淀雨水中的砂砾、落叶等明显污染物，再排入生物滞留设施进行二次净化、传输。雨水通过雨落管的过程中，尤其在多层或高层建筑项目中，由于高差问题，致使楼体排水势能较大，对地面的冲击力较大，雨水利用率也不高，消能装置使雨水在接触地面之前将势能转化为动能。

绿地的植物选择需优先考虑广州本土植物景观的生态性，合理利用植物的生长条件，发挥植物节约用水的作用。根据校园的水文条件、径流雨水水质等，选用既耐短期水淹又有一定耐旱能力的本地植物，通过不同物种的选配（通常为3种或更多），以提高雨水花园的稳定性和功能性。

4.4 校园道路

校园道路海绵性设计应优化道路横坡坡向、路面与道路绿地的竖向关系,便于径流雨水汇入绿地内海绵设施。在具体设计中，可以借助地势，人行道和车道设1%～3%的横坡，坡向就近下凹绿地等海绵设施，道路地势低的一侧设置有下凹绿地等生物滞留设施，让道路快速导流不易积水；或者利用雨水口，雨水沿坡面汇聚到路缘石旁的雨水口，雨水口连通地下导管输送雨水至旁侧的生物滞留设施。

4.5 铺装设计

现有规范要求透水铺装率≥70%，硬化地面室外可渗透地面率≥40%。人行道、停车场、广场的海绵化设计，宜采用透水铺装，可选用透水砖、透水砼等。在人行道及广场采用灵活的园建设计方法达到雨水下渗的目的，如石材汀步、碎石路面缝隙式布水沟等。车行道则可选用透水沥青、透水砼、透水砖，并应满足路基路面强度和稳定性等要求。停车场建议按照校园实际需求选用透水砖、草坪砖、植草格等。

4.6 水体景观设计

学校建筑景观水体应作为雨水调蓄设施，并与景观设计相结合。调蓄池应设溢流口，超过设计标准的雨水可排入市政管系。蓄水池的雨水可以在非雨季进行回收，经过适当的处理后用于地面冲洗，景观用水等。雨水是循环冷却水、绿化灌溉、景观水体、道路浇灌用水等非传统水源的首选。水体景观设计宜注重综合现有景观设计方案，对地表覆盖类型、场地竖向、建筑落水管和雨水管网平面、LID设施位置等，划分汇水区，确定LID设施的种类、面积、形状结合LID设施包括雨水综合利用设施布置，对现有场地竖向设计和排水进行评估及调整。

5 后期维护要求

学校应建立健全低影响开发设施的维护管理制度和操作规程，校方应配备专职管理人员和相应监测手段，并对管理人员和操作人员加强专业技术培训。同时，要提高学校师生对海绵城市建设、低影响开发、节水、生态修复等方面的认识，将海绵城市理念与教学融会贯通，鼓励师生积极参与低影响开发设施的建设、运行与维护。