高校新建校园雨水收集与利用探讨分析★

张 伟，温佳斌，徐志霄

(江苏农林职业技术学院，江苏 镇江 212400)

高校是社会的重要组成部分，高校校园占地面积广、建筑面积大、人口密集，拥有大量的教学、科研、行政及生活建筑物及配套设施，是社会的能耗大户。同时，高校作为高知人群密集、肩负高等人才培养的重要阵地，在为社会培养和输送人才的同时，也肩负着引领社会可持续发展的重任。如何建设且建好资源节约的、环境友好的校园，对人才培养、社会引领都具有重要的意义。

我国开始高校绿色校园建设的标志性文件是1996年 教育部颁布的《全国环境宣传教育行动纲要》，第一次提出了推进高等学校开展环境教育，组织开展“绿色大学”创建活动。

2008年以来，国家发改委、教育部等多部委联合编制颁布了《高等学校节约型校园建设及管理技术导则(试行)》《关于推进高等学校节约型校园建设进一步加强高等学校节能节水工作的意见》《关于印发<高等学校校园建筑节能监管系统建设技术导则>及有关管理办法的通知》等一系列文件，建立了节约型校园建设的长效管理机制。

继2011年同济大学、浙江大学等10家单位发起成立了中国绿色大学联盟之后，2016年在教育部牵头下，由同济大学、清华大学等7家知名高校设计院发起成立了中国绿色校园设计联盟，通过多年的不懈研发和推广，最终于2016年完成了《绿色校园评价标准》国家标准的编制并通过审查，填补了我国绿色校园评价工作的技术空白。

根据江苏省水利厅数据显示，江苏省120所高校中有80余所高校建成节水型高校，占比超过70%；
2021年江苏省教育厅联合省发改委、生态环境厅、住房城乡建设厅印发了《江苏省绿色学校创建行动方案》，计划到2025年全省85%以上的学校达到绿色学校创建标准。

随着我国城镇化发展速度的逐年攀升，城市内涝问题变得愈发凸显。2013年习近平总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调：“提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”“海绵城市”概念成为现代城市建设的焦点。仇保兴发表的《海绵城市(LID)的内涵、途径与展望》对“海绵城市”的概念给出了明确的定义，即城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，其核心是对雨水的吸收、存蓄、缓释[1]。

我国全面开始海绵城市建设的标志性文件是2013年 国务院办公厅发布的《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》。住建部于2014年发布了《海绵城市建设技术指南》，2015年公布首批海绵城市建设试点城市，正式开展海绵城市建设试点示范工作，在防止城市内涝、保障城市生态安全等方面取得了积极的成效。

2017年“海绵城市”首次写进《政府工作报告》，海绵城市建设成为所有城市重视的“里子工程”。全国各省市相继结合地区水文地质特点，编制了地区性《海绵城市规划设计导则》等文件。

从节水型高校建设到节约型高校建设再到绿色校园建设，高校对节水、节能工作的重视程度不断提高。在对标考核标准的同时，高校建设过程中对雨水收集与利用存在的问题也愈发突出，主要体现为重收集、轻利用。

海绵城市建设的根本目的是增加区域对雨水的吸收、存蓄、缓释能力。通过透水性铺装、下沉式绿地等措施，增加区域雨水调蓄能力、实现缓释功能，从而实现城市内涝防治目的。

而绿色校园建设标准中，关注的重点是对雨水年径总量的控制率，这点和海绵城市建设的目的是一致的，而对雨水的利用情况，仅停留在有无阶段。

这就导致高校在建设过程中，更多的关注于雨水的有效收集与校园节约用水宣传，忽略了通过对雨水的有效二次利用，实现节能减排的效能。

4.1 高校占地与建筑面积指标

为限制高校超规模建设、减少高校负债率，科学规划建设、提高国有资金的使用效率，教育部于2018年完成了《普通高等学校建筑面积指标》(建标191—2018)编制工作，经住建部、发改委批准发布，明确规定高校在建设项目的审批、核准、设计和建设过程中，要严格执行建标规定。

《普通高等学校建筑面积指标》以高校办学规模(学生人数)作为测算基准，根据不同高校的办学、科研及实习实训需求，对各类用房指标进行了明确规定。普通高等学校校舍总建筑面积指标详见表1[2]。

表1 普通高等学校校舍总建筑面积指标

高校校园容积率指标为：一般院校0.5、体育院校0.45、艺术院校0.6。

高校新建校园占地面积=办学规模×生均校舍指标÷容积率

(1)

4.2 海绵城市与绿色校园建设指标

2019年3月住建部发布了GB/T 51356—2019绿色校园评价标准，2020年11月发布了《海绵城市建设专项规划与设计标准(征求意见稿)》(以下简称国标征询稿)。此外，大部分省市亦制定了城市海绵城市规划设计导则。

以镇江市地区为例，高校新校园海绵城市与绿色校园建设主要设计指标见表2。

表2 镇江地区海绵城市建设(新建)主要设计指标参照表

鉴于高校要同时遵守上级行政主管部门与属地行政管理双重要求，故镇江地区新建高校校园雨水年径总量控制率应不低于80%，硬化地面透水铺装率不低于70%，校园绿地率不低于35%且人均绿地面积不小于2 m2，雨水收集范围不宜小于50%。

4.3 校园建设主要参数计算

以镇江地区办学规模25 000人的农林类普通高校为例，其师生人数与新校园建设规模参数计算如下:

1)师生人数测算。

根据《普通本科学校设置暂行规定》教发[2006]18号文件规定，专任教师生师比不高于18∶1、兼任教师人数不超过专任教师总数的1/4。

考虑到行政人员及后勤用工，教职工总人数约为1 700 人，在校总人数为26 700人。

2)校园占地面积与建筑面积测算。

根据《普通高等学校建筑面积指标》，校园生均校舍中建筑面积为26.49 m2/生，校园容积率为0.5，计算结果如表3所示。

表3 校园占地面积与建筑面积测算一览表

3)校园绿地面积测算。

依据校园绿地率不低于35%且人均绿地面积不小于2 m2的要求，校园绿化面积测算见表4。

表4 校园绿化面积测算表

4.4 校园绿化灌溉与冲厕用水量计算

1)校园绿化灌溉用水量测算。

根据GB 50555—2010民用建筑节水设计标准中绿化年均灌溉定额的规定，镇江地区绿化类型为暖季型，年均降水天数为45 d。按一级养护标准计算，则年绿化灌溉定额为0.28 m3/m2。

校园绿化灌溉用水量如表5所示。

表5 校园绿化灌溉用水量测算表

2)校园冲厕用水量测算。

根据GB 50555—2010民用建筑节水设计标准中各类建筑物用水定额与分项给水百分率的规定，办公楼及教学楼用水定额取40 L/(人·d)、冲厕用水占比取60%；
宿舍用水定额取120 L/(人·d)、冲厕用水占比30%。大学生年均在校时间约为240 d[3]。

则校园冲厕用水量如表6所示。

表6 校园冲厕用水量测算表

4.5 校园设计调蓄容积与雨水收集系统设计方案

镇江市地处江苏省西南部，位于长江下游南岸。地貌走势为西高东低、南高北低，多低山丘陵。气候属北亚热带季风气候。地区多年平均年降雨量为1 063.1 mm，年最大降雨量1 601.1 mm，年最小降雨量457.6 mm，日最大降雨量262.5 mm。

1)海绵城市调蓄容积测算。

依据镇江市地区近30年日降雨数据，通过统计推求法，建立Excel数据表格，统计推求出年径总量控制率与设计降雨量的关系。镇江市地区年径流总量控制率与设计降雨量关系如图1所示。

由图1可知，年径总量控制率为80%时，设计降雨量H=28.6 mm。

按容积法计算，设计调蓄容积V计算公式如下：

V=10HφF

(6)

其中，H为设计降雨量，mm；
φ为综合径流系数；
F为汇水面面积，hm2。

由于φ理论数值范围为0.15～1，文中取最小值0.15。

V=10×28.6×0.15×
(132.45-46.357 5)=1 988.74 m3

(7)

2)雨水收集系统设计方案。

高校校园雨水收集方案是通过海绵城市雨水收集系统，将雨水收集到分区湿塘(景观水池)与楼宇中水利用雨水罐中[4-8]。

中水利用雨水罐主要供楼宇冲厕用水使用，其用水不足由分区湿塘通过稳压管道补充。

分区湿塘储水经水质处理泵站净化后，通过稳压远程控制喷灌系统，进行绿化喷灌。

雨水收集设计工艺流程图如图2所示。

4.6 效益分析

1)调蓄能力增加。

校园设计调蓄能力为1 988.74 m3，而校园日冲厕用水量为1 540.8 m3。

强降雨天气校园实际调蓄能力为3 529.54 m3，远大于同等海绵城市建设方案调蓄能力，为高校建设过程中节约海绵城市建设投资提供了可行方案。

2)节水减排效果明显。

镇江地区年均日降水量为1 063.1 mm，通过海绵城市系统校园实际年均收集雨水量计算如下：

V雨=10×1 063.1×0.15×
(132.45-46.357 5)=137 287.41 m3。

校园年绿化灌溉用水与冲厕用水总量为499 593 m3>137 287.41 m3，可实现节约用水137 287.41 m3。

3)校园运行费用显著减少。

镇江地区自来水价为3.05元/m3，年节约用水137 287.41 m3。

则年节约费用达41.87万元，经济效益显著。

高校常驻人口数量众多、占地面积大、用水量大、雨水汇流面积大、节能节水的潜力很大，加强高校校园雨水的回收与再利用，是海绵城市、节约型校园以及绿色校园建设的重要内容。通过构建有效的雨水再利用系统，能大幅节约校园水资源的使用、提高校园雨水调蓄能力，在取得明显经济效益的同时也为在高校绿色教育、城市绿色发展方面发挥引领作用，具有极大的社会效益。

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