基于“海绵城市”理念的“海绵校园”建设
——以南阳师范学院为例＊

蒋耿民，胡雪茹，时英芳，黄康平，杨长坤，胡 建

（南阳师范学院土木建筑工程学院，河南 南阳 473061）

随着中国城市化进程加快，城市下垫面产生了很大变化，不透水地表越来越多，改变了原有的水文条件，引发一系列城市雨洪问题和环境、生态问题。为解决雨洪问题带来的城市安全隐患，国家提出了建设“海绵城市”的要求[1]。

校园作为城市环境中的一个小环境，包含道路、绿地、广场、建筑等空间，具有开放空间面积大、绿地比例高、具备良好的展示效果等特点，适合开展以绿色基础设施为主体的雨水控制利用系统的建设[2]。在校园的规划设计中融入“海绵城市”理念，对“海绵城市”建设起到示范和带动作用[3-5]。

1 校园建设现状

1.1 基本情况

南阳位于河南省西南部、豫鄂陕三省交界处，地处亚热带向温带的过渡地带。受到季风大陆湿润半湿润气候的影响，四季分明，夏季高温多雨，冬季温和湿润；阳光充足，雨量充沛。分析南阳市多年的气象统计数据可知：南阳市卧龙区年平均降雨量703.6～1 173.4 mm，其雨季多集中于夏季，且雨热同季，春季雨多有洪涝，秋季缺雨致干旱，旱雨季分明。此外，因夏季降雨时空分布不均，多发生范围小、强度适中、突发性强的短历时强降雨，局部的洪涝灾害极易出现。南阳师范学院位于南阳市卧龙区卧龙路，学校现有东区、中区、西区三个校区，占地面积约1 46 hm2，建筑面积82.5 万m2，绿化面积45%左右，设施较为完善。东区校区建造时间早，且是传统建设模式建造，因此，校区的场地以混凝土地面和石材铺装为主，排水主要依靠管渠、泵站等灰色设施，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要控制设计。南阳师范学院平面图如图1 所示。

图1 南阳师范学院平面图

1.2 校园建设存在问题

硬质化的地面铺装过多。校园内的道路、广场、球场、人行道采用混凝土和沥青硬质铺装，过多的硬化导致地面涵、渗水能力变差。雨天雨水无法及时下渗，易产生较大地面径流，严重时形成内涝。

雨水作为一项宝贵资源，没有被重视和得到有效利用。学校的水系和水网没有建立起一个水资源循环系统，导致雨水资源没有得到充分利用。

局部区域排水设施老旧、不完善、缺乏管理。排污口和地下污水井经常堵塞，导致污水外溢无法排除，雨水沿道路竖向堆积形成内涝。不仅影响校园美观，还对师生的出行造成很大影响。

2 海绵校园建设的策略

2.1 屋面雨水回收利用

对宿舍楼区等建筑物采取屋面雨水回收，能在极低成本、极易操作的情况下达到较好的处理效果，除此以外，屋面雨水的径流量大，进行简单处理即可达到生活杂水的水质标准，使得初期污染严重的径流能改善成为良好的水质（CODCr值小于 50 mg/L）。

2.1.1 渗滤蓄式花坛

花坛主要设置在建筑外墙一侧，包括雨落管、蓄水池和排水管等，花坛中铺设了多层砂砾，使用时在砂砾层上种植植物，当雨水落下时通过植物的净化作用，降低雨水中的SS 值，省去了初期雨水的预控制措施。

渗滤蓄式花坛的具体功能如下：①雨天，雨水经雨落管流入，穿过土壤，然后在渗水层过滤，净化后流入花坛蓄水池储存起来；水满后，通过上部排水管将多余的水排出。②晴天，花坛内水从下部排水管放出，用于周围道路和绿化用水，同时，坛内的水蒸发凝集成水滴，经渗水层吸入，被土壤吸收，保持土壤湿润。花坛具备渗滤蓄等功能，在源头处减少径流，避免较大地面径流出现，缓解校内洪涝积水，减轻排水压力，节约用水，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为：雨水初分、初雨抛弃、雨水分质收集三个阶段。

雨水初分阶段，沿屋顶汇集进入落水管的雨水经过滤网后，将杂物过滤，雨水进入收集器中。

初雨抛弃期间，因雨水流经混杂灰尘、可溶与不可溶杂物的屋顶，受到污染，此水被称为初雨，应在降雨初期从小管径排水管排出，直接抛弃。

雨水分质收集，是指用集水箱收集在降雨强度大和时间长时经初期过滤的雨水，用于生活杂用；也可进入存储器，煮沸杀菌直接应用。

2.1.3 雨水收集利用系统

弃流过滤池：弃流过滤池由弃流装置和过滤装置组成。初期径流雨水中污染物浓度较高，水质浑浊，随着降雨的持续，一旦冲刷效应完成，径流雨水的水质将明显提高，所以要对初期雨水采用弃流措施，然后进行压力过滤。主要是考虑弃流后雨水仍含有一定浓度的悬浮物，过滤时水损较大，而压力过滤能较好地解决这一问题，出水水头也能满足要求，不必再次提升（滤层一般由石英砂和无烟煤双层滤料组成，并视水质和运行情况作调整）。

贮水池：贮水池是整个工艺的主要构筑物，它不仅起到屋面雨水收集的作用，同时也起到调节、沉淀作用。设计降雨量应根据多年降雨统计资料和雨水利用工程投资规模、水量平衡等多重因素来合理确定（学校采用重现期为1a 的水量存贮设计）。

中水池：中水的回用需水泵提升。小规模的雨水回用一般是采用潜水提升泵，潜水泵可设在清水池内。

2.2 绿地系统改造设计

南阳师范学院绿地面积占比大，对雨水的有效利用率低。为体现海绵校园的相应理念，提出以下改造措施。

2.2.1 屋顶绿地系统

南阳师范学院中区、西区和东区均忽视了屋顶绿化的作用。每栋宿舍楼的占地面积都很大以致宿舍楼顶有很大一块空地，仅被学生日常利用，应采取区域划分的方式，一部分用于屋顶绿地系统，另一部分学生自由使用，让屋顶得到充分利用。

屋顶绿地系统主要由校园建筑物外墙、露台、飘窗等组成，其设计原理是在不透水性建筑的顶层覆盖一层植被，由植被层、介质层、过滤层及排水层等构成小型排水系统，以提高校园绿化率。

2.2.2 西区绿地改造

西区面积较大，绿地占地较多。有临湖陡坡绿地和平坦绿地，但多以草地绿化带为主，由于地形平坦，无处积存雨水，导致水资源大量流失，在校园草地区域采用微地形设计，使绿地系统凹凸化；一部分雨水吸收下渗，另一部分雨水通过集水带汇入人工蓄水池或排出，实现零污染蓄留排放，改善校园生态环境。

2.3 路面铺装改造设计

2.3.1 透水铺装

南阳师范学院校园广场因铺设不透气硬砖，导致导热性能差，水分交换少，温度湿度调节能力差，易产生“热岛现象”，降雨季节易产生积水，对师生的日常出行造成了影响。对此，铺设“海绵城市”建设的重要技术之一的透水铺装能迅速下渗雨水，补充地下水，保持土壤湿润，维护地下水及土壤生态平衡。南阳市的年降水量为780.4 mm，据测算，5 000万m2透水地坪，按年降水量600 mm计算，可蓄水3 000万m3，这相当于一个中型水库容量，在很大程度上减轻了城市排水和防洪压力。

2.3.2 生态滞留设施

校园广场植被占地面积大、建设费用高，雨天不能自动蓄水，夏天需人工浇洒。采用能透过植被、种植基质及基层中微生物实现调蓄、下渗和净化的生物滞留种植池——生态滞留树池。

生态滞留树池兼具储水和地下水补给功能，将生态树池引入地面径流减少局部区域的地面径流；其通常还被称为“生物滞留区域”或“生物过滤器”，具有沉淀、渗透、吸附、生物转化和分解降低污染物浓度的作用，可以对雨水进行有效的净化处理。

3 结语

本文提出了南阳师范学院建设“海绵校园”规划，以“下渗为主，适当回收”的设计理念，在不改变校园原有的雨水管渠排放系统的基础上，将自然途径与人工措施相结合，充分利用校园园林、草地、道路、人工湖，对雨水就地或就近渗透、滞留、集蓄、净化和循环使用，并对排水系统进行规划设计，在确保校园排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在校园区域的积存、渗透和净化。提高水资源利用率，减轻排水压力，促进生态校园建设。