曾彦钦 张耀煌 胡继峥 陈明锐 刘翔宇

(1.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁 沈阳 110168； 2.中铁科建(厦门)有限公司，福建 厦门 361008)



谈沈阳建筑大学海绵校园改造方案及应用

曾彦钦1张耀煌2胡继峥1陈明锐1刘翔宇1

(1.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁 沈阳 110168； 2.中铁科建(厦门)有限公司，福建 厦门 361008)

以“海绵城市”的兴起为背景，运用文献分析法，对沈阳建筑大学海绵校园改造工程进行了说明，阐述了“海绵城市”理念下，低影响开发雨水系统吸水、蓄水、渗水、净水的生态作用，并针对该方案的优劣势，提出了沈阳市海绵小区的合理化建设建议。

海绵校园，雨水，降水量，低影响开发

1 概述

城镇快速发展所带来的屋面、道路等建设破坏了自然“海绵体”，使得城市中70%～80%的降雨形成径流，仅有20%～30% 的雨水能够渗入地下，引发严重的城市洪涝灾害[1]；另一方面，土壤得不到水分的补给，雨后即旱、旱涝急转的现象也时有发生。建设“海绵城市”是综合解决城市水资源问题的重要举措[2]，也是利用雨水经济特点助力城市发展的重要一步[3]。在城市雨水资源的利用上，欧美等国进行了长期的研究，并形成了丰富的成果[4]但不能直接运用。沈阳建筑大学海绵校园改造方案，结合沈阳实际，尤其对于沈阳地区居民小区具有很高的参考价值。

2 案例分析

从方案设计、参数计算、评价三个方面入手，介绍了改造计划方案。运用文献分析法，对方案的细节进行讲解。

2.1 建设背景

大学所在地沈阳市，位于东北地区南部，辽宁省中部，以平原为主。属温带半湿润大陆性气候，降水集中易发生内涝。就年降水量和水需求量来说，沈阳是北方地区40个严重缺水的城市之一，人均水资源占有量仅为341 m3，约是全省与全国人均占有量的2/5和1/6。

沈阳市降水量见表1。

表1 沈阳市降水量 mm

大学位于沈阳市浑南新区，主校区占地面积1 500亩。校园按生态功能进行分区，一边是人工生态功能区，包括科研教学区等；另一边是半自然生态区，由人工河、微型自然保护区等区域构成；在校园北侧为自然生态区。校园绿化覆盖率在50%左右，水域面积35 000余平方米。由于建校之初地面多使用硬质铺装，在下雨时易产生较大的地面径流。

2.2 方案设计

方案运用低影响开发(LID)技术思想，即通过模拟自然水文循环，结合源头控制理念，来实现雨水资源的保护和可持续利用[5]，开发前后校园的水文特征保持不变。同时，可以有效减少和削减洪峰流量，使周围生态环境的影响降到最低。

雨水存蓄方案：湿塘、雨水花园[6]、生态树池[7](见图1)、雨水湿地[8]及蓄水罐。雨水花园和生态树池兼具储水和促进地下水补给的功能，通过将地面径流引入生态树池大大减小局部区域的地表径流。其通常还被称为生物滞留区域或生物过滤器，具有通过沉积、渗透、吸附、沉淀、生物转化和分解程序降低污染物浓度的作用[9]。雨水湿地除有调蓄功能，还能增加生物多样性，固定碳、去除总氮和文化服务。储水罐(池)是雨水资源利用的主要措施，能将屋面等处雨水进行收集再利用，设计简单、便于安装、易于操作。

生物滞留设施典型结构见图2。

开口路边石见图3，生态沟见图4。

水文循环方案：校园中部有一片人工水系，其中种植了芦苇等水生植物，还有多种水生动物栖息在此；校园西南部有一片近200 m2的天然湿地，各种动植物栖息于此；大学中南部有20余亩稻田景观。收集到的雨水将汇集到中央水系，随后通过暗渠引入稻田景观，供稻米生长之用；校园西南部的雨水将直接汇入天然湿地中，作为水源补给。

2.3 参数计算

为得到参数及布置，主要进行了五部分计算：地面径流量、绿地下渗量、存蓄量、奔流量、弃流量，控制指标为奔流量和弃流量。得出绿地临界面积比、生态树池和雨水花园深度及面积、截流沟及生态沟数量、尺寸及其布置。室外场地设计降雨强度为三年一遇，建筑屋顶设计降雨强度为五年一遇。

雨水径流量：降雨时沿地面流行的雨水量，常称雨水径流量，是设计城市雨水收集利用的基础数据，计算公式为：

W=10·ψ·hy·F。

下渗量：雨水通过土壤下渗值：

S=K·J·F·T。

分布上采用水量平衡分析：

Q0+U0=S+Z+D+U1+Q2。

学校各系统面积及径流量见表2。

表2 学校各系统面积及径流量

改造后，预计校园整体雨水利用率达到85%以上，完美达到国家海绵城市改造的目的，给沈阳提供了宝贵的经验。

2.4 方案评价

方案有效利用了各处雨水，最大限度地避免了雨水的直接弃流；改造费用低，适合于中国国情，易于推广。以下是主要的几个特点：

1)屋顶雨水利用。

在靠近中央水系处，将屋顶雨水汇集排入中央水系；在远离中央水系处，将屋顶雨水利用蓄水罐进行收集，供清洁、绿化之用，有效利用了屋顶雨水。

2)地面排水。

利用原有地势，加以引水沟槽，将地面的雨水引向生态树池；当原有树池面积不能满足蓄水需求时，扩大树池的面积或在周边建造雨水花园，以满足局部雨水排蓄需求。此举在不影响景观的前提下完成了雨水利用。

3)道路雨水利用。

在路边石上开口，将道路雨水引入近处绿地，在避免使用昂贵透水路面材料的前提下，利用了道路雨水。

4)水循环。

原稻田浇灌用水与中央水系水源补给均来自于地下水，经过改造之后，屋顶及中央水系周边雨水补给中央水系，中央水系富余水源补给稻田景观，在校园内形成良性水循环，既达到水源充分利用的目的，又能够充分利用稻田的净化功能。

方案也存在以下缺点：

1)下雨时，虽能减少最终弃流量，但仍有可能在路面形成较大径流。

2)利用蓄水罐收集的雨水未有净化装置，使用上存在问题。

3 结语

该改造方案避开了昂贵的透水材料和先进的设备，运用海绵城市理论，使用简单的方法达到了良好的效果。小区中的景观绿地及景观水系都是改造的良好材料，如能参照案例进行改造定能收获颇丰。

[1] 林小如，曹 韵.我国城市雨洪管理困境解析与行动应对[J]．现代城市研究，2014(7)：14-18．

[2] 张 旺，庞靖鹏．海绵城市建设应作为新时期城市治水的重要内容[J]．水利发展研究，2014(9)：5-7．

[3] Vivian W Y Tam，Leena Tam，Zen S X．Cost Effectiveness and Trade off on the Use of Rainwater Tank：An Empirical Study in Australian Residential Decision-making[J].Resources，Conservation and Recycling，2010，54(3)：178-186．

[4] 赵 晶．城市化背景下的可持续雨洪管理[J]．国际城市规划，2012(2)：114-119．

[5] Van M R, Greenaway A, Dixon J E, et al. Low Impact Urban Design and Development: scope,founding principles and collaborative learning[A].7th International Conference on Urban Drainage Modeling and the 4th International Conference on Water Sensitive Urban Design[C].Book of Proceedings. Monash University,2006:531.

[6] Sarah P Church．Exploring Green Streets and Rain Gardens as Instances of Small Scale Nature and Em,iranmental Loaming Tools[J].Landscape and Urban Planning，2015(134)：229-240.

[7] 胡国毅,王晓静,王银川.基于“海绵城市”理念的生态树池对路面雨水排放的影响[J].建筑工程技术与设计,2015(26)：50-51.

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[10] 沈子欣.适用于上海地区的生态植草沟结构筛选与应用模式研究[D].上海：上海交通大学，2015.

Discussion on sponge campus transformations plan and applicatiion of Shenyang Jianzhu University

Zeng Yanqin1Zhang Yaohuang2Hu Jizheng1Chen Mingrui1Liu Xiangyu1

(1.CollegeofCivilEngineering,ShenyangjianzhuUniversity,Shenyang110168,China;2.ChinaRailwayConstructionAcademy(Xiamen)Co.,Ltd,Xiamen361008,China)

This thesis based on the rise of “sponge city” uses documentary analysis to discovery the detail of Shenyang Jianzhu University’s “sponge campus”construction scheme, in order to state the power of low impact development under the background of “sponge city”theory in water absorption， water retaining， water seepage， water purification, according to the advantages and disadvantages of the plan, some reasonable suggestions for the sponge housing estate constructionof Shenyang were put forward.

sponge campus， rain, rain fall, low impact development

1009-6825(2016)13-0129-03

2016-04-15

曾彦钦(1996- )，男，在读本科生； 张耀煌(1989- )，男，硕士，助理工程师； 胡继峥(1995- )，男，在读本科生

TU991.114

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