王欠欠，馮 晨，潘 凡，郭娜娜，梁鑫斌

(安徽科技學(xué)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(zhǎng)、水污染嚴(yán)重等問題，“海綿城市”建設(shè)開始興起。海綿城市可以在城市雨水資源豐富時(shí)，將雨水儲(chǔ)蓄起來，使得雨水可以回滲到地下并進(jìn)行再循環(huán)，而當(dāng)城市需要用水時(shí)，又可以對(duì)經(jīng)過地下水循環(huán)凈化過的雨水進(jìn)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(xù)發(fā)展。

高校占地面積大，景觀良好，硬質(zhì)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(shí)踐基地?！昂＞d校園”改造可以將校園內(nèi)的不舒適的“灰色空間”轉(zhuǎn)化為宜人的“綠色空間”[1]，對(duì)雨水進(jìn)行收集和凈化，解決校園內(nèi)澇問題，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。

2 相關(guān)案例分析

2.1 國外案例

2.1.1 漢諾威康斯伯格生態(tài)社區(qū)(德國)

該項(xiàng)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(tǒng)由雨水滲濾溝、坡面雨水綠道、雨水滯留區(qū)、蓄水湖和輸水溝5部分組成。在這個(gè)系統(tǒng)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(jìn)行凈化，然后滲透。當(dāng)遇到大雨時(shí)，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(fā)。

2.1.2 阿朗松大學(xué)(法國)

由于阿朗松地區(qū)氣候條件惡劣，不僅風(fēng)力大，而且土壤貧瘠--夏季易干燥，冬季易結(jié)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(gè)角度來看，排灌溝渠的設(shè)計(jì)盡可能靠近道路：與人行道結(jié)合，占據(jù)休憩區(qū)域的角落，填充與停車場(chǎng)之間的隔離帶，沿自行車道或舊省道兩側(cè)分布。在該地區(qū)的核心地帶，新的公交路線替代了舊的省級(jí)公路。該項(xiàng)目提供了一個(gè)水循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，將建筑排水管連接到大型果園。雨水過后形成的臨時(shí)溪流的各種水道將該地區(qū)從西北風(fēng)的淫威中解救出來[2]。

2.2 國內(nèi)案例

2.2.1 天津橋園(天津)

在天津橋園公園項(xiàng)目中，將一個(gè)廢棄的打靶場(chǎng)改造成一個(gè)低人工的城市公園，結(jié)合地形改使城市雨水融入植被適應(yīng)和群落替代的自然過程。它具有蓄洪、凈化等自然服務(wù)功能，改善了公園的鹽堿土質(zhì)量，為環(huán)境科學(xué)教育提供了條件，給游客帶來了宜人的環(huán)境景觀[3]。

2.2.2 天津大學(xué)(天津)

2012 年，天津大學(xué)將水資源的綜合利用及景觀建設(shè)融入到新校區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，希望校園能夠結(jié)合“海綿城市”建設(shè)理念和方法，當(dāng)面臨暴雨時(shí)，通過生態(tài)多層級(jí)的分區(qū)對(duì)雨水進(jìn)行收集、排放和利用來起到“海綿”功能。在北洋園校區(qū)，根據(jù)功能和布局，分為外環(huán)自然排雨區(qū)、中環(huán)管道集雨區(qū)、中心島生態(tài)集雨區(qū)進(jìn)行雨水排放和管理，除雨水排放系統(tǒng)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(gòu)成校園的“海綿體”，使校園能夠應(yīng)對(duì)極端降雨[3]。

2.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過對(duì)相關(guān)海綿城市及海綿校園建設(shè)典型案例的分析總結(jié)，總結(jié)在海綿校園的建設(shè)中，需要遵循的原則如下。

(1)生態(tài)優(yōu)先可持續(xù)。海綿校園建設(shè)的首要原則是生態(tài)優(yōu)先，首先考慮校園生態(tài)和校園設(shè)施安全，在不破壞該校園生態(tài)系統(tǒng)的前提下，建設(shè)“海綿體”，通過一系列建設(shè)途徑實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，使安徽科技學(xué)院成為鳳陽縣建設(shè)海綿城市的參考示范。

(2)建立水資源循環(huán)利用系統(tǒng)。水資源循環(huán)利用的建立，應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)自然降水、地表水和地下水的系統(tǒng)性，協(xié)調(diào)供水、排水等水循環(huán)環(huán)節(jié)。雨水管理是建設(shè)海綿校園的重要部分，應(yīng)該結(jié)合校園的氣候、污水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)進(jìn)行綜合規(guī)劃，構(gòu)建校園水資源循環(huán)利用，可以節(jié)約水資源和改造校園環(huán)境。

(3)與校園總體規(guī)劃密切聯(lián)系。要從建設(shè)的校園本身存在的問題出發(fā)，通過水資源利用規(guī)劃、生態(tài)交通規(guī)劃和綠色景觀規(guī)劃，構(gòu)建生態(tài)和諧的校園環(huán)境，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和道路、水系、景觀的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(4)注重海綿校園建設(shè)技術(shù)的適宜性和多樣性。校園作為社會(huì)教育，研究和創(chuàng)新的基地。因此海綿校園的建設(shè)要考慮很多問題，比如本地自然地理?xiàng)l件、人文地理特點(diǎn)、水資源及降雨規(guī)律等，此外還需要探索和實(shí)踐得出對(duì)技術(shù)設(shè)施發(fā)展的各種影響。為科研和示范推廣創(chuàng)造出良好的條件。

(5)注重科研和環(huán)境教育功能的實(shí)現(xiàn)。在海綿校園規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行的全過程中，專業(yè)教師要充分參與實(shí)踐和科研，為學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、生態(tài)實(shí)踐和科普教育提供真實(shí)的場(chǎng)所和任務(wù)[4]。

3 安徽科技學(xué)院海綿校園改造

3.1 現(xiàn)狀問題

安徽科技學(xué)院位于安徽省滁州市鳳陽縣，屬于北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候和南溫帶季風(fēng)氣候區(qū)的過渡帶，，年降水量904.4 mm，年蒸發(fā)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(tuán)交鋒頻繁，降水集中，所以常受干旱、水澇的災(zāi)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(nèi)極易出現(xiàn)積水的現(xiàn)象。校園北依小九華山，南臨城市道路，形成北高南低的地勢(shì)，高程相差甚大。當(dāng)降雨量較大時(shí)，地面上的雨水不能及時(shí)的下滲和排出，在東區(qū)操場(chǎng)經(jīng)?？梢钥吹健靶∑俨肌钡姆伦匀痪坝^。主要的積水發(fā)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(shì)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(xué)院校區(qū)地勢(shì)北高南低，且高差較大，一到雨季，南門就極易出現(xiàn)大面積積水，人和車幾乎無法通行;東區(qū)操場(chǎng)北面入口處階梯地勢(shì)偏低，所以一到下雨天就會(huì)形成“瀑布”小景觀，下水道排水流速跟不上，導(dǎo)致積水嚴(yán)重，不能正常行走；每個(gè)十字路口地勢(shì)都比較低，又沒有排水溝，因此水會(huì)堆積在十字路口中間地段，給行走的學(xué)生帶來不方便；學(xué)校的兩個(gè)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(shè)施落后

安徽科學(xué)學(xué)院已經(jīng)建立60多年了，卻沒有獨(dú)立的排水系統(tǒng)，校內(nèi)的污水雨水都是直接排入城市下水道，不能針對(duì)性解決學(xué)校內(nèi)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(chǎng)地，導(dǎo)致雨水流失，浪費(fèi)水資源。

3.2.3 排水設(shè)施管理不善

學(xué)校管理體制不健全，日常維修與檢查意識(shí)淡薄，相關(guān)組織與規(guī)定有待加強(qiáng)。校內(nèi)沒有完整的排水系統(tǒng)資料，更沒有排水系統(tǒng)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(jīng)處理的污水會(huì)污染天然雨水，不利于雨水再利用，導(dǎo)致大量雨水資源的浪費(fèi)

圖1 校園雨水積水點(diǎn)

圖2 坡度較大不透水鋪裝道路

3.2.4 綠地景觀利用不當(dāng)

學(xué)校東校區(qū)有60年的建設(shè)歷史，校區(qū)內(nèi)的綠化已成熟，大面積的綠地景觀理應(yīng)在雨水的滲透利用上起到一定作用，但由于學(xué)校綠地建設(shè)管理不當(dāng)，許多綠地都高于周邊路面，不僅不能及時(shí)吸收路面積水，還會(huì)出現(xiàn)小型“水土流失”現(xiàn)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(duì)策及途徑

在對(duì)基地全面調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了海綿校園建設(shè)推進(jìn)的總體思路。路面采用滲透性良好的透水鋪裝，通過一定設(shè)置使雨水快速滲到地下參與循環(huán)。在教學(xué)樓與宿舍樓的屋頂上建設(shè)生態(tài)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(shí)現(xiàn)雨水循環(huán)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(yǎng)地下水。利用校內(nèi)人工湖蓄水[5]。主要從道路系統(tǒng)、綠地系統(tǒng)及景觀系統(tǒng)等方面設(shè)計(jì)建設(shè)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(jié)構(gòu)。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(tǒng)，對(duì)路面積水的反光現(xiàn)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(xiàn)象[6]?；趯?duì)基地的調(diào)查，校園內(nèi)的梧桐路、玉蘭路、西區(qū)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(xiàn)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(bǔ)充地下水，消除地面石油化合物對(duì)環(huán)境污染的危害。是保護(hù)自然、維護(hù)生態(tài)平衡、緩解城市熱島效應(yīng)的優(yōu)良道路鋪裝材料?；趯?duì)基地的調(diào)查，可將校園內(nèi)東區(qū)籃球場(chǎng)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(yùn)動(dòng)的活力與激情。教職工宿舍內(nèi)部道路也可采用彩色混凝土鋪裝，區(qū)別于教學(xué)區(qū)道路鋪裝，模擬自然材質(zhì)和紋理，實(shí)現(xiàn)建筑與人文環(huán)境、自然環(huán)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(chǎng)及青年林中的人行小徑。人行小徑的碎石鋪裝應(yīng)高于周邊綠地，雨水來臨時(shí)，道路上的雨水可就地下滲，既補(bǔ)充周邊植物用水，又涵養(yǎng)下層土壤，增補(bǔ)地下水，使路面以下原本被封閉的土壤恢復(fù)生機(jī)，成為校園內(nèi)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(tǒng)是目前最常見的建設(shè)手段。在技術(shù)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(zhì)層、過濾層、蓄排水盤、保濕毯、阻根層及結(jié)構(gòu)層。綠植具有觀賞價(jià)值的同時(shí)兼具吸水蓄水和參與水循環(huán)的作用；基質(zhì)層，主要為植物提供生長(zhǎng)的土壤；過濾層，通過過濾雜質(zhì)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(dāng)雨水來臨時(shí)，屋頂花園吸收和匯集部分雨水，當(dāng)降雨量超過屋頂花園所能承擔(dān)的最大雨量時(shí)，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(jīng)過濾層連接管道，以通向校園總體管網(wǎng)系統(tǒng)；收集一些建筑中污染較輕的生活用水，經(jīng)過必要的處理可用于校舍衛(wèi)生間沖刷用水。儲(chǔ)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(nèi)平頂?shù)慕虒W(xué)樓和宿舍樓均可升級(jí)改造成這種綠色屋頂。在建設(shè)屋頂生態(tài)綠化系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該考慮提高房屋的利用率，校園屋頂?shù)慕ㄔO(shè)通過營(yíng)造屋頂花園、屋頂草地、屋頂花棚、屋頂盆栽等來進(jìn)行，這樣不但充分利用水源，而且還可增加綠化面積、美化環(huán)境，還能為園林專業(yè)的學(xué)生提供一定的研究基地。基于校園現(xiàn)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(jiǎn)單的養(yǎng)護(hù)和維修通道，不僅易于維護(hù)，且建設(shè)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(yǎng)地下水，或使之補(bǔ)給景觀用水、廁所用水等城市用水。其本質(zhì)就是一種生態(tài)的、可持續(xù)雨洪控制與雨水利用設(shè)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(dá)到減少徑流外排的作用，內(nèi)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(shí)削減強(qiáng)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(shè)中常見的集水綠地措施，可廣泛應(yīng)用于校園綠地中。下沉式綠地的優(yōu)點(diǎn)就在于其對(duì)現(xiàn)有環(huán)境干預(yù)較小，無需增加多余的設(shè)施。雨水在下凹處匯聚下滲，有效延長(zhǎng)了雨水下滲時(shí)間和下滲飽和度，集水效果良好(圖10)。

圖5 屋頂綠化結(jié)構(gòu)示意

圖6 屋頂綠化布點(diǎn)示意

圖7雨水花園結(jié)構(gòu)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(xué)院內(nèi)的一處人工湖，其地勢(shì)較低是一個(gè)天然的蓄水池(圖11)。但其作用主要體現(xiàn)為校園景觀，并沒有很好的發(fā)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(zhì)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(bǔ)給方式單一，且連通城市管道的溢出裝置設(shè)計(jì)偏低，造成湖水水位較低，儲(chǔ)水能力較差，同時(shí)旱季時(shí)還需過多的人工水源補(bǔ)給，造成飲水資源的浪費(fèi)。因此需要有效的設(shè)計(jì)手段，擴(kuò)容師琴湖的蓄水能力，同時(shí)引導(dǎo)雨水補(bǔ)給人工湖，增加補(bǔ)水途徑，實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)給。

基于對(duì)基地現(xiàn)狀的調(diào)查，人工湖蓄水作用可通過以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)。

(1)增加湖水的補(bǔ)水來源途徑：一是周邊綠地雨水補(bǔ)給，在人工湖周邊利用其下凹地形，結(jié)合坡度綠地的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)雨水匯入人工湖。綠地過濾收集的雨水污染物和雜質(zhì)較少，且可以實(shí)現(xiàn)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(nèi)。此類雨水短期排放量大可有效的補(bǔ)給湖水，同時(shí)可利用人工湖沉降和自凈的能力達(dá)到凈化污染物和沉降泥土雜質(zhì)的作用。

(2)提高師琴湖的蓄水能力。一是優(yōu)化湖體形式，二是改善生態(tài)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(zhì)鋪裝岸線，利用碎石和透水材料建設(shè)的生態(tài)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(duì)湖水的改善作用更為明顯。

4 結(jié)語

校園環(huán)境作為城市環(huán)境的重要組成部分，通過對(duì)海綿校園建設(shè)的探索，可為海綿城市的建設(shè)提供較好的參考和借鑒意義。本文在相關(guān)文獻(xiàn)資料查閱和國內(nèi)外海綿城市建設(shè)優(yōu)秀案例研究的基礎(chǔ)上以安徽科技學(xué)院為例，在吸、蓄、滲、凈4個(gè)方面，在改善道路鋪裝、建設(shè)屋頂綠化、增加雨水花園和優(yōu)化人工湖儲(chǔ)水4個(gè)具體措施上對(duì)海綿校園建設(shè)作了相關(guān)探索。文章在優(yōu)化安徽科技學(xué)院校園景觀生態(tài)環(huán)境和有效解決校內(nèi)集中降雨時(shí)期的內(nèi)澇問題的同時(shí)，以期為鳳陽縣海綿城市建設(shè)及其他高校海綿校園建設(shè)提供良好的參考與借鑒意見。

圖9 雨水花園布點(diǎn)示意圖

圖10下沉式綠地結(jié)構(gòu)示意圖

圖11師琴湖位置示意圖