郭雨匯

摘要：隨著我國近幾年暴雨導致包括北京、武漢在內(nèi)的多城市內(nèi)澇現(xiàn)象的發(fā)生，使得“海綿城市”的概念成為輿論熱點，受到學術以及社會各界的關注。本文通過對海綿城市理論研究，以青島二中校園為例，針對青島二中校園地勢高、暴雨瀑、硬化路面偏多的情況，對校園雨季積水問題進行了研究，確定了造成校園積水的原因，分別運用城市建設的綠色和灰色2種排水系統(tǒng)改進方法，結合建筑景觀設計美學，提出了校園環(huán)境優(yōu)化具體方案。

關鍵詞：海綿城市；設計；校園

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在適應環(huán)境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”，是應對城市、城鎮(zhèn)以及城市特定區(qū)域雨洪管理的先進理念。校園、小區(qū)等人口居住相對集中的城市獨立區(qū)域的設計是城市整體設計的一個重要組成部分，利用海綿城市的理念進行校園等相對獨立區(qū)域的設計對于海綿城市建設和區(qū)域內(nèi)環(huán)境優(yōu)化具有非常重要的意義。

1研究背景

山東省青島第二中學，坐落于青島市嶗山區(qū)松嶺路70號，總建筑面積6萬多m²，單體建筑17棟，地勢東高西低，雨水自東向西沿臺階、馬路流下。每當夏季大暴雨天氣，雨水積聚到校園特色的大樓梯，形成了校園獨有的瀑布景觀。雖然景色震撼，但對于想要進出校園的學生老師們可是心里有苦說不出。由此反映出校園的排水系統(tǒng)有待優(yōu)化提升。本文運用海綿城市理念對青島二中的校園景觀設計提出優(yōu)化方案，從而為校園環(huán)境優(yōu)化提供新的思路。

2設計理念

建設海綿城市，首先要扭轉觀念。傳統(tǒng)城市建設模式處處是硬化路面。每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來排水，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規(guī)劃設計理念，往往造成逢雨必澇，旱澇急轉。根據(jù)《海綿城市建設技術指南》，城市建設將強調(diào)優(yōu)先利用植草溝、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來組織排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設計理念。

海綿城市的“海綿體”主要包括河、湖、池塘等水系，城市相對獨立區(qū)域內(nèi)的配套設施主要包括綠地、花園、可滲透路面等，雨水通過這些“海綿體”下滲、滯蓄、凈化、回用，最后剩余部分徑流通過管網(wǎng)、泵站外排，從而緩減內(nèi)澇的壓力。

按照海綿城市理念進行校園區(qū)域設計，關鍵在于不斷提高“海綿體”的規(guī)模和質量。過去區(qū)域設計追求用地一馬平川，往往填坑平壑。根據(jù)《海綿城市建設技術指南》，區(qū)域建設應最大限度地保護原有的濕地、坑塘、溝渠等“海綿體”不受開發(fā)活動的影響，受到破壞的“海綿體”也應通過綜合運用物理、生物和生態(tài)等手段逐步修復，并維持一定比例的生態(tài)空間。有條件的還應以建筑、區(qū)域、道路、綠地與廣場等建設為載體新建一定規(guī)模的“海綿體”，如道路、廣場可以采用透水鋪裝，特別是區(qū)域內(nèi)的綠地應充分“沉下去”。

3問題分析

3.1現(xiàn)象分析

據(jù)實地考察，青島二中地勢東高西低，雨水白東向西沿臺階、馬路流下。每逢暴雨，校園內(nèi)的雨水會匯集到西側的中央階梯，順階梯輕流而下從西門排出，嚴重影響了人員進出學校（圖1）。

3.2積水原因分析

青島屬于溫帶季風氣候，降水多集中在夏季，暴雨多。校園依山而建，從宿舍至教學樓再到校門口，地勢逐漸減低，東西側海拔落差達100m，同時校園內(nèi)諸多的瓷磚樓梯以及硬化路面大大減少了雨水的下滲，致使大量雨水快速從高處流向低處。校園排水系統(tǒng)不夠完善，瓷磚樓梯和道路上少見排水設施；瀝青馬路也僅僅零星分布著幾個下水井。

根據(jù)實際情況的考察，“臺階瀑布”的情況主要出現(xiàn)于兩大位置，一是宿舍區(qū)與教學區(qū)交匯臺階處，坡度大，“瀑布”現(xiàn)象十分嚴重；二是校門口馬路交匯處，地面采用片石和卵石，雨水不能下滲，臺階“瀑布”現(xiàn)象尤為嚴重。

4校園環(huán)境優(yōu)化方法及可行性分析

海綿城市建設技術的排水系統(tǒng)改進方法，可分類概括為“綠色方法”和“灰色方法”。

4.1“綠色方法”——生態(tài)海綿體

4.1.1生物滯留設施。生物滯留設施指在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設施。生物滯留設施按應用位置不同稱作雨水花園、生物滯留區(qū)、生態(tài)樹池等。雨水花園是自然形成的或人工挖掘的淺凹綠地，被用于匯聚并吸收來自屋頂或地面的雨水，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。和雨水花園具有相同功能的措施還有生態(tài)滯留區(qū)。生態(tài)滯留區(qū)土壤對于工程技術要求相當嚴格，對于土壤和工程排水結構也都有明確的要求。滯留式生態(tài)樹池，樹池內(nèi)設有種植土，種植土的下部依次設有過濾土層和礫石，礫石的下部設有滲水管，種植土的上部設有陶粒。這樣的結構能使?jié)B透管發(fā)揮巨大的作用，既能增大雨水滲水的面積，又能延緩雨水的流失速度，使土壤長時間保持濕潤。生物滯留設施按結構不同也可分為簡易型生物滯留設施和復雜型生物滯留措施。

生物滯留設施主要適用于建筑與小區(qū)內(nèi)建筑、道路及停車場的周邊綠地，以及道路綠化帶等綠地內(nèi)。對于徑流污染嚴重、設施底部滲透面距離季節(jié)性最高地下水位或巖石層小于1m及距離建筑物基礎小于3m（水平距離）的區(qū)域，可采用底部防滲的復雜型生物滯留設施。

生物滯留設施形式多樣、適用區(qū)域廣、易與景觀結合，徑流控制效果好，建設費用與維護費用較低；但地下水位與巖石層較高、土壤滲透性能差、地形較陡的地區(qū)，應采取必要的換土、防滲、設置階梯等措施避免次生災害的發(fā)生。

方案分析：校園內(nèi)綠化帶眾多，道路旁也都有綠化帶，此種方法易于景觀結合，不會影響到校園環(huán)境美化；但由于土壤為透水性較差的棕壤，需要采取換土等措施，增加一部分建設費用。綜上所述，這種方法可行。

4.1.2植草溝。植草溝為橫切面呈三角形或梯形的帶狀下凹綠地，適用于道路兩旁綠化隔離帶等狹長地帶。由于水流速度相對較快，在植草溝內(nèi)應以石頭鋪于底部防止土壤侵蝕。植草溝的淺溝斷面形式宜采用倒拋物線形、三角形或梯形。植草溝的邊坡坡度（垂直：水平）不宜大于1：3，縱坡不應大于4%?？v坡較大時宜設置為階梯型植草溝或在中途設置消能臺坎。植草溝最大流速應小于0.8m/s，曼寧系數(shù)宜為0.2～0.3，轉輸型植草溝內(nèi)植被高度宜控制在100～200mm。

植草溝適用于區(qū)域內(nèi)道路、廣場、停車場等不透水面的周邊，可作為生物滯留設施、濕塘等低影響開發(fā)設施的預處理設施。植草溝也可與雨水管渠聯(lián)合應用，場地豎向允許且不影響安全的情況下也可代替雨水管渠。植草溝具有建設及維護費用低，易與景觀結合的優(yōu)點，但已建區(qū)域及開發(fā)強度較大的新建區(qū)域易受場地條件制約。

方案分析：校園內(nèi)道路兩旁綠化帶較多，因此設置植草溝方法有一定的可行性。但青島二中位于山坡，坡度較大，若設置植草溝應考慮增設消能臺坎。

4.1.3滲透塘。滲透塘是一種用于雨水下滲補充地下水的洼地，具有一定的凈化雨水和削減峰值流量的作用。滲透塘前應設置沉砂池、前置塘等預處理設施，滲透塘邊坡坡度（垂直：水平）一般不大于1：3，塘底至溢流水位一般不小于0.6m。滲透塘底部構造一般為200～300mm的種植土、透水土工布及300～500mm的過濾介質層。滲透塘排空時間不應大于24h。滲透塘應設溢流設施，并與雨水管渠系統(tǒng)和超標雨水徑流排放系統(tǒng)銜接，滲透塘外圍應設安全防護措施和警示牌。

滲透塘適用于匯水面積較大（大于1hm²）且具有一定空間條件的區(qū)域，但應用于徑流污染嚴重、設施底部滲透面距離季節(jié)性最高地下水位或巖石層小于1m及距離建筑物基礎小于3m（水平距離）的區(qū)域時，應采取必要的措施防止發(fā)生次生災害。滲透塘可有效補充地下水、削減峰值流量，建設費用較低，但對場地條件要求較嚴格，對后期維護管理要求較高。

方案分析：青島二中校園內(nèi)的綠化多以樹木為主，較少地方有足夠的面積采用滲透池。因此這種方法可以使用，但是要求較高，使用范圍相對較窄。

4.2“灰色方法”——透水材料

除了設于綠地的雨水管理措施，在硬質地面可以通過透水鋪裝實現(xiàn)雨水滲透，或通過水渠和溝槽將雨水引流至街道附近的滯留設施中，凈化的雨水可以就地消化于水景觀中。目前市面上常見的透水材料有透水磚、透水混凝土等。這些透水材料均具有高透水性、高承載性、裝飾性、易維護、耐用性等特點，價格根據(jù)需求從幾十到幾百不等。

方案分析：此方案可行，但如改造的面積較大，工程施工量大，費用較高，不宜采用?？稍谳^小的局部區(qū)域采用。

通過上述分析可知，無論是“綠色方法”還是“灰色方法”都有用武之地，但“綠色方法”更生態(tài)、更自然，施工量也較小，有助于維護校園環(huán)境。故針對校園環(huán)境的優(yōu)化，要根據(jù)不同的需求、限制條件，提出以下具體設計方案：

針對宿舍區(qū)與教學區(qū)交匯臺階處坡度大、“瀑布”現(xiàn)象嚴重的問題。將裝飾性花壇進行改造，將傳統(tǒng)花壇改為下凹式綠地，將地面材料更改為透水鋪裝。在道路兩旁設置生態(tài)樹池和植草溝，并設置路緣開口，將兩旁傳統(tǒng)植被改為連貫性草溝，將道路兩旁的行道樹改為生態(tài)樹池。

針對校門口馬路交匯處，雨水不能下滲問題。傳統(tǒng)植被改為生態(tài)滯留區(qū)，對雨水進行引流下滲，傳統(tǒng)草坪改為滲透池，將噴泉四周生態(tài)滯留區(qū)收集的雨水利用地下水箱蓄水，用于噴泉用水，噴泉周圍可以進行美化景觀設計。

針對校園臺階，臺階中部采用潮狀盆形，有效收集暴雨時不能下滲的雨水，并形成有規(guī)劃的瀑布景觀。不僅有效解決臺階“瀑布”問題，更為校園增添景觀美感。

針對校園其他位置，將道路沿岸行道樹改為生態(tài)樹池，將易積水處傳統(tǒng)路面改為透水鋪裝，于柏油馬路兩側設置雨水溝引導徑流，改建校門口停車場路面，將原本的柏油路面改為可使與水下滲的透水路面。

5結語

通過運用海綿城市理念，以青島二中校園設計為例，針對青島二中校園因地勢落差大、硬化路面偏多造成校園遇暴雨積水成瀑的問題，對校園雨季積水問題進行了研究，分別運用綠色和灰色2種排水系統(tǒng)改進方法，結合建筑景觀設計美學，提出了校園的具體設計方案，為校園環(huán)境優(yōu)化提供了參考。