蔣耿民，胡雪茹，時英芳，黃康平，楊長坤，胡 建

（南陽師范學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，河南 南陽 473061）

隨著中國城市化進(jìn)程加快，城市下墊面產(chǎn)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(fā)一系列城市雨洪問題和環(huán)境、生態(tài)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(shè)“海綿城市”的要求[1]。

校園作為城市環(huán)境中的一個小環(huán)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(diǎn)，適合開展以綠色基礎(chǔ)設(shè)施為主體的雨水控制利用系統(tǒng)的建設(shè)[2]。在校園的規(guī)劃設(shè)計中融入“海綿城市”理念，對“海綿城市”建設(shè)起到示范和帶動作用[3-5]。

1 校園建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 基本情況

南陽位于河南省西南部、豫鄂陜?nèi)〗唤缣?，地處亞熱帶向溫帶的過渡地帶。受到季風(fēng)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(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：南陽市臥龍區(qū)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(fā)生范圍小、強(qiáng)度適中、突發(fā)性強(qiáng)的短歷時強(qiáng)降雨，局部的洪澇災(zāi)害極易出現(xiàn)。南陽師范學(xué)院位于南陽市臥龍區(qū)臥龍路，學(xué)校現(xiàn)有東區(qū)、中區(qū)、西區(qū)三個校區(qū)，占地面積約1 46 hm2，建筑面積82.5 萬m2，綠化面積45%左右，設(shè)施較為完善。東區(qū)校區(qū)建造時間早，且是傳統(tǒng)建設(shè)模式建造，因此，校區(qū)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(shè)施，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要控制設(shè)計。南陽師范學(xué)院平面圖如圖1 所示。

圖1 南陽師范學(xué)院平面圖

1.2 校園建設(shè)存在問題

硬質(zhì)化的地面鋪裝過多。校園內(nèi)的道路、廣場、球場、人行道采用混凝土和瀝青硬質(zhì)鋪裝，過多的硬化導(dǎo)致地面涵、滲水能力變差。雨天雨水無法及時下滲，易產(chǎn)生較大地面徑流，嚴(yán)重時形成內(nèi)澇。

雨水作為一項寶貴資源，沒有被重視和得到有效利用。學(xué)校的水系和水網(wǎng)沒有建立起一個水資源循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致雨水資源沒有得到充分利用。

局部區(qū)域排水設(shè)施老舊、不完善、缺乏管理。排污口和地下污水井經(jīng)常堵塞，導(dǎo)致污水外溢無法排除，雨水沿道路豎向堆積形成內(nèi)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(shè)的策略

2.1 屋面雨水回收利用

對宿舍樓區(qū)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(dá)到較好的處理效果，除此以外，屋面雨水的徑流量大，進(jìn)行簡單處理即可達(dá)到生活雜水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使得初期污染嚴(yán)重的徑流能改善成為良好的水質(zhì)（CODCr值小于 50 mg/L）。

2.1.1 滲濾蓄式花壇

花壇主要設(shè)置在建筑外墻一側(cè)，包括雨落管、蓄水池和排水管等，花壇中鋪設(shè)了多層砂礫，使用時在砂礫層上種植植物，當(dāng)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(yù)控制措施。

滲濾蓄式花壇的具體功能如下：①雨天，雨水經(jīng)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(nèi)水從下部排水管放出，用于周圍道路和綠化用水，同時，壇內(nèi)的水蒸發(fā)凝集成水滴，經(jīng)滲水層吸入，被土壤吸收，保持土壤濕潤?；▔邆錆B濾蓄等功能，在源頭處減少徑流，避免較大地面徑流出現(xiàn)，緩解校內(nèi)洪澇積水，減輕排水壓力，節(jié)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(zhì)收集三個階段。

雨水初分階段，沿屋頂匯集進(jìn)入落水管的雨水經(jīng)過濾網(wǎng)后，將雜物過濾，雨水進(jìn)入收集器中。

初雨拋棄期間，因雨水流經(jīng)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(yīng)在降雨初期從小管徑排水管排出，直接拋棄。

雨水分質(zhì)收集，是指用集水箱收集在降雨強(qiáng)度大和時間長時經(jīng)初期過濾的雨水，用于生活雜用；也可進(jìn)入存儲器，煮沸殺菌直接應(yīng)用。

2.1.3 雨水收集利用系統(tǒng)

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(zhì)渾濁，隨著降雨的持續(xù)，一旦沖刷效應(yīng)完成，徑流雨水的水質(zhì)將明顯提高，所以要對初期雨水采用棄流措施，然后進(jìn)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(zhì)和運(yùn)行情況作調(diào)整）。

貯水池：貯水池是整個工藝的主要構(gòu)筑物，它不僅起到屋面雨水收集的作用，同時也起到調(diào)節(jié)、沉淀作用。設(shè)計降雨量應(yīng)根據(jù)多年降雨統(tǒng)計資料和雨水利用工程投資規(guī)模、水量平衡等多重因素來合理確定（學(xué)校采用重現(xiàn)期為1a 的水量存貯設(shè)計）。

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

2.2 綠地系統(tǒng)改造設(shè)計

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

2.2.1 屋頂綠地系統(tǒng)

南陽師范學(xué)院中區(qū)、西區(qū)和東區(qū)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(xué)生日常利用，應(yīng)采取區(qū)域劃分的方式，一部分用于屋頂綠地系統(tǒng)，另一部分學(xué)生自由使用，讓屋頂?shù)玫匠浞掷谩?/p>

屋頂綠地系統(tǒng)主要由校園建筑物外墻、露臺、飄窗等組成，其設(shè)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(zhì)層、過濾層及排水層等構(gòu)成小型排水系統(tǒng)，以提高校園綠化率。

2.2.2 西區(qū)綠地改造

西區(qū)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(dǎo)致水資源大量流失，在校園草地區(qū)域采用微地形設(shè)計，使綠地系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)零污染蓄留排放，改善校園生態(tài)環(huán)境。

2.3 路面鋪裝改造設(shè)計

2.3.1 透水鋪裝

南陽師范學(xué)院校園廣場因鋪設(shè)不透氣硬磚，導(dǎo)致導(dǎo)熱性能差，水分交換少，溫度濕度調(diào)節(jié)能力差，易產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”，降雨季節(jié)易產(chǎn)生積水，對師生的日常出行造成了影響。對此，鋪設(shè)“海綿城市”建設(shè)的重要技術(shù)之一的透水鋪裝能迅速下滲雨水，補(bǔ)充地下水，保持土壤濕潤，維護(hù)地下水及土壤生態(tài)平衡。南陽市的年降水量為780.4 mm，據(jù)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(dāng)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(tài)滯留設(shè)施

校園廣場植被占地面積大、建設(shè)費(fèi)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(zhì)及基層中微生物實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄、下滲和凈化的生物滯留種植池——生態(tài)滯留樹池。

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

3 結(jié)語

本文提出了南陽師范學(xué)院建設(shè)“海綿校園”規(guī)劃，以“下滲為主，適當(dāng)回收”的設(shè)計理念，在不改變校園原有的雨水管渠排放系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將自然途徑與人工措施相結(jié)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(huán)使用，并對排水系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，在確保校園排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在校園區(qū)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(jìn)生態(tài)校園建設(shè)。