基于海绵城市理念的校园规划设计研究

基于海绵城市理念的校园规划设计研究张伟（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）
【摘要】海绵城市做为一种新型城市开发建设及运营模式，正在我国城市基础建设中逐步推广。

本文结合校园环境特点，以“海绵城市”理念贯穿校园场地规划设计过程，提出了海绵城市规划设计的简明设计流程和计算方法，可为校园海绵城市规划及建设提供参考。

【关键词】海绵城市；规划设计；径流控制
【中图分类号】TU984.14【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2018）04-0113-02
1引言
近年全国各大城市出现的高频率雨洪灾害问题、城市水
体黑臭和城市水生态恶化的问题、水资源短缺的问题等,对我国经济建设和城镇化建设可持续发展造成不利影响。

“海绵城市”应运而生,通过“海绵城市”建设,充分保护自然水体和植被,最大限度的减少建设开发对城市原有生态环境的破坏,可以有效地削减降雨径流总量和降雨峰值流量,减轻城市排水压力,缓解城市内涝问题;同时净化初期雨水,减少污染排放,提高水体水质,增强城市“海绵体”对雨水的“渗,蓄,滞,调”等方面的控制,实现城市建设和生态环境的协调发展。

2海绵城市在校园规划中的设计思路分析在校园规划中应用海绵城市设计理念的目的,是将校园建设成具有吸水、蓄水、净水和释水功能的海绵体,提高校区防洪排涝减灾能力、改善生态环境、缓解城市水资源压力。

以校园自身特色和校园教育文化为精神线索,以园、场、廊、水为主题,对校园的花园、亲水步行带、建筑群、沿路绿化等景观内容进行统一规划设计。

通过人工绿化和水岸空间相结合,打造出一个绿地、河流向建筑群层层渗透的绿化环境网络,构成丰富的绿化景观系统,打造尺度宜人的学府境地,创造独具特色的水绿交融、渗透共享的生态绿色校园。

通过“海绵城市”建设,重点解决校区中心湖水环境污染问题,合理安排低影响开发设施,通过工程性措施,将校园建设成具有吸水、蓄水、净水和释水功能的海绵体,提高校区防洪排涝减灾能力、改善生态
环境、缓解城市水资源压力。

3海绵城市在校园规划中的设计策略海绵城市建设结合地形地貌、竖向规划等情况,以自然设施为主,人工设施为辅,来进行区域规划。

在校园规划中,应结合校园的自身特点,优先考虑原有建筑形态,使用原有绿地、景观湖、自然洼地,必要时再增加低影响开发设施及人工调蓄设施。

(1)绿色屋顶
校园组团建筑中多面积较大的平屋顶,可将平屋顶区域设计为轻质绿色屋顶。

采用绿色屋顶,可有效降低下垫面的雨水径流量,将初期降雨滞蓄在种植土壤中,推迟场地降雨洪峰的出现时间,减少雨水外排量。

在进行设计时,应按规范设置相应的排水系统和溢流系统。

绿色屋顶的排水收集口应能有效排除屋顶表面径流和种植土下的排水层径流,可设置在雨水收集沟内。

屋面雨水管排入绿地等设施时,应视为具体情况设置减少雨水冲击力的效能缓冲措施,并应根据气候特点、屋面形式、选择适合当地种植的植物种类。

(2)雨水花园及下沉式绿地
将校园组团建筑的周边绿化区域局部设计为雨水花园或下沉式绿地,邻近的建筑雨水立管进行断接改造,雨水先排入雨水花园或下沉绿地,再经由溢流排水口溢流排入雨水管
网。

其余场地现状绿化均进行沉式设计,以满足下沉绿地率
的要求。

雨水花园是一种在地势较低的区域,通过植物、土壤和微
生物系统蓄渗、净化径流雨水的设施,主要应用在局部公共绿
地或雨水管网排水负荷大的区域,使用功能主要为削减暴雨
径流总量、延迟径流峰值出现时间、去除雨水径流中的污染。

雨水花园的蓄水层深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能
来确定;雨水花园植物选择时,宜考虑生物多样性和生态效
果,景观植物(树木、灌木、乔木、草)应覆盖雨水花园地表部
分,尽量避免出现裸露土壤;植物应能够承受周期性的雨水淹
没,淹没水深可达0.3m,时间达到48h;植物选配应考虑水循
环效果和生态效果。

下沉式绿地应低于周边铺砌地面或道路,应根据当地土
壤的渗透性能验算,并结合绿地的植物特性综合确定,下凹深
度宜为50~100mm,一般不大于200mm;设在下凹式绿地内的
雨水口,其顶面标高应当高于绿地20~50mm,当路面设置立
道牙时应采取将雨水引入绿地的措施,同时宜设置能在24h
内排干积水的设施。

雨水宜分散进入下沉式绿地,当集中进入
时应在入口处设置缓冲措施。

下沉式绿地植物宜选用耐旱耐
淹的品种。

(3)透水铺装
将环形消防车道边的人行道及学院组团建筑的硬化地面
进行透水铺装设计,景观湖及篮球场边的校园次干道设计为
透水混凝土或透水沥青路面;停车场均设计为生态停车场;篮
球场区域由于考虑到运动的安全性,暂不考虑进行LID设计。

图1雨水花园构造示意
图
图2下沉式绿地构造示意图
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透水铺装是一种通过各种工程构筑物或自然雨水渗透设施使雨水径流下渗、补充土壤水分和地下水的雨洪控制和利用模式。

不仅能减少地面径流流量,还可以补充地下水,这对于缓解地下水资源短缺和防止滨海区域海水入侵有着重要意义。

透水铺装路面结构应便于施工,利于养护并减少对周边环境及生态的影响。

(4)雨水调蓄
利用校园内的景观湖溢流水位和常水位之间的高差进行雨水调蓄;通过在雨水直排市政管网的末端设置雨水调蓄水池,经过水力分流井及成品初雨截污装置(多功能水力旋流分离器),控制区域雨水外排总量及面源污染量,同时也具有削减峰值流量的作用,并配合雨水回用系统,满足雨水资源化利用率。

4海绵城市建设目标值分解算例
该学校位于我国最南端,此次规划地块面积约5万m2。

规划区域原始地形平坦,无山体或坡地,场地以第四系中更新统冲洪积地层为主;土质主要为滨海砂土,土壤孔隙率大,通透性良好,稳定水位埋深为8.75耀9.65m;项目开发后,场地经过平整,标高抬至防洪标高以上,场地排水条件良好。

现以现行主要设计规范、当地海绵城市规划设计导则为主要设计计算依据,选择年径流总量控制率、径流峰值控制、径流污染控制及雨水资源化利用为本项目的主要控制目标。

本项目设计计算简明流程如图3。

各子项分解目标计算如下:
A径流总量目标
根据当地海绵城市规划设计导则的要求,年径流总量控制率取70%时,对应设计降雨量下,地块需调蓄的水量约为945m3。

并初步拟定本项目采用的低影响开发措施为:干式植草沟、下沉式绿地、透水铺装道路、雨水花园、雨水调蓄池、轻质绿色屋顶等。

结合项目场地平面布置及竖向标高,确定本项目的下沉绿地面积为8800m2,蓄水深度0.1m对应的有效蓄水面积为3600m2,有效蓄水量为360m3;植草沟面积为1750m2,有效蓄水量为175m3;雨水花园面积为1500m2,蓄水深度0.3m对应的有效蓄水面积为1050m2,有效蓄水量为315m3;下沉绿地率为27%。

透水砖、透水混凝土、透水沥青路面的面积为12050m2,透水铺装率为70%。

绿色屋顶总面积面积为2220m2,绿色屋顶率为35%。

其中,低影响设施中的绿色屋顶、渗透铺装等不计入雨水调蓄的总量,雨水调蓄池容积经计算确定。

本项目低影响设施可调蓄水量为850m3时,雨水调蓄池容积为945-850=95m3。

根据规范,对雨水调蓄池容积进行校核:
(1)根据《室外排水设计规范》,采用脱过系数法,计算用于削减排水管道洪峰流量的雨水调蓄池容积,雨水调蓄池容积为320m3。

(2)根据《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》,按多年降雨资料,控制径流峰值的径流系数取0.25,雨量径流系数经计算取0.435,采用一年一遇日降雨量,计算当建设用地对雨水径流峰值进行控制时,西侧地块需控制及利用的雨水径流总量为425m3。

(3)根据《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》,雨水调蓄排放系统的储存设施容积宜根据设计降雨过程变化曲线和设计出流量变化曲线计算确定。

设计计算时,以5mim为时间步长,对调蓄池实际进水流量与控制峰值后后的外排流量差值进行求解,得出120min设计降雨下,调蓄池设计储水量需456m3。

综上:雨水调蓄池容积综合取各种算法的最大值为456m3,设计按500m3考虑。

每千平方米硬化屋面配建雨水调蓄设施的调蓄容积为122m3。

B峰值径流控制目标
雨水调蓄池容积计算时,按一年一遇日最大降雨量,已满足设计降雨强度下调蓄池外排径流峰值不大于地块开发前的峰值流量,满足径流峰值控制目标。

C面源污染控制目标
按《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建》的规定,参考各单项设施的污染去除率,本项目的污染物去除率取下限70%(以SS计),满足面源污染控制目标。

D雨水资源化利用目标
根据当地海绵城市规划设计导则,绿化浇洒用水定额取0.672m3/m2/年,道路广场浇洒用水定额取0.50m3/m2/年,则年用
水量合计为35325.5m3,雨水调蓄水池蓄水量为500m3,按每月蓄满两次水量计算,一年可供利用的雨水量为12000m3,占绿化、道路浇洒用水量的34%,满足雨水资源化利用的目标。

通过对上述目标的分解计算,本项目即可满足海绵城市规划设计的目标,实现校园的海绵城市化建设要求。

5结论
通过低影响开发措施建设,将整个校园打造成为“海绵体”、“智慧校园”,不仅可以解决校区雨水问题、改善校园气候,还可以丰富水韵文化、提升校园形象,为学校树立标杆,在全省乃至全国高校中起到示范和借鉴作用。

参考文献
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社.
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收稿日期：
2018-3-7
图3
114。