魏媛媛，李 玲，閻軼婧，黃天地

(同濟大學建筑設計研究院<集團>有限公司，上海 200092)

為建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市，住房與城鄉(xiāng)建設部發(fā)布了《海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建(試行)》。近年來，城市內(nèi)澇形式嚴峻，已建城區(qū)的海綿城市建設存在現(xiàn)狀系統(tǒng)復雜、大小市政銜接難、老舊小區(qū)改造難度大等問題，使得低影響開發(fā)等雨洪控制利用技術落地難。為推進海綿城市各項技術在浦東新區(qū)已建城區(qū)的實施和應用，浦東新區(qū)環(huán)境保護和市容衛(wèi)生管理局于2015年11月發(fā)布《關于浦東新區(qū)落實海綿城市建設的報告》，針對市建管委海綿城市建設三年規(guī)劃，提出在濰坊、塘橋和滬東街道選擇老舊小區(qū)開展海綿城市技術應用試點工作。本改造工程范圍為三個試點之一的濰坊街道，結合排水管道改造工程，同步推進海綿城市建設，以期為已建小區(qū)內(nèi)部海綿城市建設積累實踐經(jīng)驗，為今后老舊城區(qū)改造提供示范案例。

1 項目概況

本小區(qū)改造工程位于上海市浦東新區(qū)濰坊街道，工程范圍包括濰坊路355號、濰坊路375號、源深路600弄(1支弄)、源深路600弄(2支弄)、源深路600弄(3支弄)、濰坊路266～282號、春竹大樓、申竹大樓、明竹大樓、天竹大樓、錦竹大樓居民小區(qū)，共9.19×104km2，現(xiàn)狀下墊面情況如表1所示。本工程范圍地勢平坦，現(xiàn)狀地面高程在3.8～4.2 m。

表1 現(xiàn)狀下墊面情況表Tab.1 Present Condition of Underlying Surface

氣象水文條件：水資源普查資料顯示年均降水量為1 108 mm，年均降雨日為130 d。每年的汛期6月～9月為夏秋多雨季，平均降水為562.4 mm，占全年降水量的51%。本工程地處平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，外圍系長江口與黃浦江水域環(huán)抱，水位受沿海潮汐影響大，常因臺風伴隨著暴雨和高潮的侵襲，易形成風暴潮災和澇災，防汛排澇任務十分艱巨。

地質條件：本工程區(qū)域地質構造較為簡單，幾乎全為第四紀現(xiàn)代沉積構造，表土層巖性有粉砂質黏土、粉細黏土和粉土質亞砂土3種。土層一般厚度為3～4 m，是天然的地基持力層，地基承載力為80～100 kPa。下層為灰色粉土質黏土，局部地區(qū)含淤泥質。浦東大部分地區(qū)有硬土層，這層硬土層的地基承載力達500～600 kPa。

排水系統(tǒng)現(xiàn)狀：現(xiàn)狀小區(qū)為雨污分流系統(tǒng)，但雨污混接現(xiàn)象嚴重，尤其陽臺落水管及出戶污水管存在嚴重混接現(xiàn)象。小區(qū)現(xiàn)狀雨污水排放如圖1所示。此外，現(xiàn)狀排水管道設計標準偏低，受損嚴重，導致雨天積水與污水排放不暢問題突出，徑流污染難以控制，亟需有效措施，提升雨污水排放安全。

圖1 雨污水排放現(xiàn)狀圖Fig.1 Discharge Status of Rainwater and Sewage

2 改建難度

老舊小區(qū)進行海綿化改造在具體設計的過程中會面臨以下問題。

(1)停車空間要求高，建筑屋面條件差，海綿城化可利用空間有限。

(2)綠化面積有限且分布不均，改建過程受到豎向、植被類型等條件的限制。

(3)小區(qū)雨污排水系統(tǒng)情況復雜，設計標準低，破損嚴重，部分區(qū)域積水嚴重。

(4)地下其他管線種類較多且雜亂，大部分管線多敷設于綠化帶下，影響海綿城市設施的布置。

3 工程目標

本工程對區(qū)內(nèi)雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)進行調(diào)整，結合海綿城市建設措施，構建建筑小區(qū)內(nèi)部的海綿體，對此確定以下建設目標[1]。

(1)依據(jù)《上海市海綿城市專項規(guī)劃》，并考慮舊小區(qū)海綿城市改造難度較大，確定控制年徑流總量高于75%(降雨量為22.2 mm)，年徑流污染控制率大于50%(以SS計)，消除歷史積水點，降低內(nèi)澇風險。

(2)改造小區(qū)內(nèi)部雨污水管網(wǎng)，消除雨污混接情況，排水能力達5年一遇標準。

(3)整治小區(qū)環(huán)境，提升景觀。

4 海綿城市系統(tǒng)設計

4.1 設計思路

本工程改造方案從源頭控制、過程控制和景觀改造入手，采用7項海綿措施，綜合實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)滲、滯、蓄、凈的雨水控制目標，具體策略如圖2所示。

圖2 按照海綿城市規(guī)劃小區(qū)改造技術策略Fig.2 Community Reconstruction Technical Sstrategy under the Planning of Sponge City

(1)通過屋面雨水立管斷接和宅間綠地改造，控制屋面徑流量與徑流污染。

(2)通過道路路面改造、路緣石改造、線性排水溝的建設、雨水口修復與改造，控制道路徑流流量。

(3)通過雨水調(diào)蓄模塊的建設，增大調(diào)蓄容積，控制徑流峰值。

(4)通過小區(qū)雨污水系統(tǒng)的改造，有效收納小區(qū)雨水與生活污水。

4.2 匯水分區(qū)與技術措施

濰坊新村劃分為14個匯水區(qū)(圖3)，依據(jù)年徑流總量控制目標、設計雨量、各區(qū)下墊面情況和雨水管道系統(tǒng)，確定各分區(qū)開發(fā)尺度，因地制宜地進行各分區(qū)海綿化改造設計[2]。

圖3 匯水分區(qū)示意圖Fig.3 Catchment Areas Diagram

本工程應用到的海綿城市技術措施按不同的功能分以下幾種。

(1)滲：透水鋪裝，實現(xiàn)對路面雨水的滲透，因上海地區(qū)地下水位較高，土壤透水能力有限，透水鋪裝設置排水管。

(2)滯：對雨水起到滯留作用的主要是植草溝以及雨水花園，延緩徑流高峰。

(3)蓄：下凹式綠地、雨水花園以及調(diào)蓄模塊實現(xiàn)了對雨水的儲蓄，達到調(diào)蓄和錯峰的目的。

(4)凈：透水鋪裝的下滲，植草溝的轉輸以及雨水花園的調(diào)蓄過程均能對污染物的去除起到一定的作用，減少對河湖的污染。

具體各分區(qū)改造如下。

分區(qū)1、2是5棟大樓及其周邊綠化，包括兩處小型活動場地。該區(qū)綠化較為獨立，綠化地勢明顯高于路面，路面雨水不具備進入海綿城市設施的條件，故本分區(qū)主要對屋面雨水進行消納。設計對大樓排水邊溝進行修復，屋面雨水通過雨落管進入排水邊溝，經(jīng)截污井流入植草溝再匯入雨水花園；路面雨水經(jīng)雨水口直接匯入小區(qū)雨水管網(wǎng)；分區(qū)內(nèi)兩處活動場所地面均改為透水鋪裝，地表雨水通過透水鋪裝下滲，超標雨水經(jīng)地表漫流進入一側植草溝，最后匯入雨水花園。在雨水花園內(nèi)設置溢流井，用于排除超出雨水花園調(diào)蓄容積的雨量。改造技術路線如圖4所示。

圖4 匯水分區(qū)1、2改造方案Fig.4 Reconstruction Scheme of Area 1 and 2

分區(qū)4、7、8、11、14為居民區(qū)，綠化主要集中在居民樓南側，且建筑南側多有庭院，或少量被車棚、道路占據(jù)，居民樓北側為少量綠化和屋前道路。本設計主要對南側屋面和北側道路雨水進行消納，南側屋面雨水通過雨落管越過一樓小庭院落下，經(jīng)截污井后通過植草溝轉輸進入雨水花園；有車棚、道路占據(jù)的居民樓，南側屋面雨水通過雨落管直接接入雨水管網(wǎng)；對北側排水溝進行填埋處理，北側屋面雨水通過雨落管直接接入樓前雨水管網(wǎng)，有條件的經(jīng)雨落管斷接后匯入植草溝或雨水花園；路面雨水有條件的通過道路兩側開口路牙流入植草溝，進而匯至雨水花園；無條件進入海綿城市設施的路面雨水則通過雨水口直接進入小區(qū)雨水管網(wǎng)。改造技術路線如圖5所示。

圖5 匯水分區(qū)4、7、8、11、14改造方案Fig.5 Reconstruction Scheme of Area 4、7、8、11 and 14

分區(qū)5、6是居民區(qū)，居民樓南北兩側綠化率較高，海綿城市設施可實現(xiàn)性強。設計對居民大樓排水邊溝進行修復，屋面雨水通過雨落管進入排水邊溝，經(jīng)截污井流入植草溝再匯入雨水花園；路面雨水通過道路兩側開口路牙流入植草溝，進而匯至雨水花園。改造技術路線如圖6所示。

圖6 匯水分區(qū)5、6改造方案Fig.6 Reconstruction Scheme of Area 5 and 6

分區(qū)9綠化面積較為零散，現(xiàn)狀管線較多，分區(qū)10雖然綠化面積較大，但現(xiàn)狀喬木較多，海綿城市設施可實施面積有限。因而，針對這兩個分區(qū)的設計對排水邊溝進行修復，屋面雨水通過雨落管進入排水邊溝，經(jīng)截污井流入植草溝，再匯入雨水花園；沒有條件的屋面雨水經(jīng)雨落管斷接后直接接入雨水管網(wǎng)；路面雨水通過道路兩側開口路牙流入植草溝，進而匯至雨水花園；距離植草溝較遠的則直接接入雨水口；分區(qū)10有一小區(qū)活動廣場，廣場地面均改為透水鋪裝，并沿透水鋪裝周邊新建塑膠步道方便居民行走，場所地表雨水通過透水鋪裝下滲，超標雨水經(jīng)地表漫流進入綠地，最后經(jīng)植草溝匯入雨水花園。改造技術路線如圖7所示。

圖7 匯水分區(qū)9、10改造方案Fig.7 Reconstruction Scheme of Area 9 and 10

分區(qū)12、13為居民區(qū)，該區(qū)是部分靠近市政道路的居民樓，周邊綠化較少，其他區(qū)域綠化率較高，海綿城市設施可實施性較強。設計將靠近市政道路的居民樓屋面雨水直接接入雨水管網(wǎng)；居民樓南側屋面雨水通過雨落管越過一樓小庭院落下，經(jīng)截污井后通過植草溝轉輸進入雨水花園；對居民樓北側現(xiàn)狀排水溝進行填埋處理，雨水經(jīng)雨落管斷接后直接匯入植草溝或雨水花園。由于此處居民樓前路面較窄，只有道路外側具備海綿化改造的條件，因而設計中對樓前路面進行找坡處理，廢除現(xiàn)狀雨水口，雨水經(jīng)找坡通過道路外側開口路牙流入植草溝，進而匯入雨水花園。改造技術路線如圖8所示。

圖8 匯水分區(qū)12、13改造方案Fig.8 Reconstruction Scheme of Area 12 and 13

分區(qū)3、12各有一個活動廣場，設計將廣場地面改為透水鋪裝，雨水通過透水鋪裝后經(jīng)盲管收集至雨水花園；路面雨水經(jīng)雨水口直接匯入小區(qū)雨水管網(wǎng)。在分區(qū)3廣場下新建雨水調(diào)蓄模塊一座，位置如圖3所示，以收集分區(qū)1、4、5和6內(nèi)的雨水，減輕下游雨水管網(wǎng)壓力。埋地調(diào)蓄模塊尺寸分別為11.0 m×11.0 m×1.7 m，確保徑流總量控制率達到75%。

本工程同步對小區(qū)雨污水管網(wǎng)進行改造，其中污水管進行原位翻建, 排除雨污混接現(xiàn)象；雨水管道結合海綿城市建設進行設計，保證溢流雨水的排出。同時，結合管網(wǎng)改造進行鋪裝改造，當?shù)缆烽_挖面積較大時，路面修復為透水瀝青鋪裝；道路開挖面積較小且現(xiàn)狀道路路面較為良好的修復為普通瀝青路面。施工同步調(diào)整微地形，將透水鋪裝坡向與之相鄰的雨水花園或植草溝，提升系統(tǒng)對地表徑流的控制能力。

4.3 指標校核

(1)徑流總量控制：本工程在濰坊新村共設置下凹式綠地147.8 m3，雨水花園738.6 m3，調(diào)蓄模塊200 m3，總調(diào)蓄容積1 086.4 m3，大于區(qū)域所需控制容積為1 073.3 m3，滿足75%的年徑流總量控制率要求。

(2)徑流污染控制：本工程對大部分屋面雨水進行截污處理，后匯入植草溝或雨水花園。透水鋪裝、植草溝和雨水花園對徑流污染的去除效果十分顯著，能有效去除雨水中的SS、有機物和金屬離子等污染物。根據(jù)各設施污染控制率計算，得到各分區(qū)的SS削減率，場地SS削減率達到56%，滿足50%徑流污染控制要求。上海市初期雨水CODCr濃度在144 mg/L，BOD5濃度在70 mg/L，SS濃度在180 mg/L，本海綿城市試點面積為9.19×104m2，按照上海市年均降雨量1 191 mm計算，可有效控制年雨水徑流污染COD總量約8.83 t，BOD5總量約4.29 t，SS 總量約11.03 t。

表2 SS削減率計算表Tab.1 Calculation of SS Reduction Rate

注：SS綜合削減率為各設施對污染物削減率的加權平均值；SS削減率=年徑流總量控制率×SS綜合削減率

4.4 運行管理

海綿設施長期運行后，泥沙、落葉以及垃圾等會使其堵塞或淤積，影響滲透性能，需定期進行維護。

應建立健全海綿設施的維護管理制度和操作規(guī)程，配備專職運行維護和管理人員，定期對設施進行日常巡查，在雨季來臨前和雨季期間，加強設施的檢修和維護管理，保障設施正常、安全運行。在暴雨過后應及時檢查設施受損情況，及時更換受損部分等。

5 結論

本工程為浦東新區(qū)濰坊新村舊小區(qū)的海綿化改造，針對設計過程中遇到的一些實際問題總結以下設計經(jīng)驗。

(1)原則：對老舊小區(qū)進行海綿化改造設計前應詳細了解房屋周邊設施、綠化和空地情況，判斷分區(qū)海綿城市設施可實施性，因地制宜地確定改造方案，不盲目追求“海綿”。設計總體上遵循先地上后地下，先綠色后灰色的原則。

(2)豎向：傳統(tǒng)的小區(qū)豎向布置上一般是綠地高于道路，對小區(qū)進行海綿化改造時，應對豎向布置進行調(diào)整，使得路面高程高于綠地，這樣才能達到對雨水徑流收集的目的。

(3)屋頂：舊小區(qū)的建筑屋面在前期設計時基本未考慮土壤及植物的荷載，一般不具備綠色屋頂改造的條件，對于部分條件較好的屋頂，可采用新型輕質綠色屋頂進行改造。

(4)管線：老舊小區(qū)地下管線雜亂，影響海綿城市設施布置，在改造設計中必須探清管線情況，注意海綿城市設施與原有管線的避讓與協(xié)調(diào)。

(5)調(diào)蓄：針對綠化率較低、改造難度較大的區(qū)域，設計時可考慮設置雨水調(diào)蓄設施，達到控制目標的要求。