張甘林

(中國聯(lián)合工程有限公司,浙江 杭州 310052)

近年來,海綿城市設(shè)計(jì)在各大城市高速發(fā)展。武漢市是我國第一批海綿城市試點(diǎn)城市,在2015年8月推出了《武漢市海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行)》(以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》)?！逗＞d城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》指出,海綿城市應(yīng)充分利用自然界的生態(tài)排水性能,通過自然的蓄存、滲透和凈化能力,使城市和建筑在施工前后水文特征相似,緩解城市洪澇災(zāi)害，減輕城市水污染等環(huán)境問題。海綿城市建設(shè)是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,具有重要的生態(tài)保護(hù)和社會(huì)服務(wù)功能[1]。

工業(yè)項(xiàng)目占地面積大,是海綿城市建設(shè)過程中的重要組成部分。但因工業(yè)廠區(qū)廠房占地面積大,廠區(qū)內(nèi)綠化面積小,廠房多為鋼結(jié)構(gòu)屋面,屋頂綠化實(shí)施面積少。工業(yè)項(xiàng)目在生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸過程中也會(huì)產(chǎn)生一些污染物,地面雨水污染物與廠房性質(zhì)密切相關(guān)。因此工業(yè)項(xiàng)目的海綿城市設(shè)計(jì)與其他類型建筑有較大差異。本文以武漢市某工業(yè)廠區(qū)海綿城市方案設(shè)計(jì)為例,系統(tǒng)闡述了工業(yè)項(xiàng)目海綿城市方案設(shè)計(jì)的流程、海綿設(shè)施的選擇及各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于武漢市某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),用地東側(cè)為工業(yè)二路，南側(cè)為何家湖街，北側(cè)為何家湖北街。本項(xiàng)目新征用地面積17.65 hm2。主要包括各個(gè)生產(chǎn)廠房、試驗(yàn)中心、技術(shù)辦公樓、倒班宿舍、龍門吊堆場(chǎng)及其附屬綠化綠地和停車場(chǎng)。

2 海綿城市設(shè)計(jì)流程

本項(xiàng)目海綿城市設(shè)計(jì)流程如下：

1)根據(jù)廠區(qū)的用地性質(zhì)、容積率、綠地等指標(biāo),對(duì)區(qū)域下墊面進(jìn)行解析；

2)根據(jù)武漢市的相關(guān)規(guī)劃或規(guī)定,明確本地海綿性控制指標(biāo)；

3)結(jié)合下墊面解析及控制指標(biāo),因地制宜,選用適宜的海綿設(shè)施,并確定其建設(shè)規(guī)模和布局；

4)根據(jù)海綿設(shè)施的內(nèi)容和規(guī)模,復(fù)核海綿性指標(biāo),并根據(jù)復(fù)核結(jié)果優(yōu)化調(diào)整海綿性工程內(nèi)容。

3 廠區(qū)下墊面解析及規(guī)劃控制目標(biāo)

3.1 廠區(qū)下墊面解析

廠區(qū)各類下墊面計(jì)算見表1。本項(xiàng)目屋頂面積76 855 m2；硬質(zhì)地面面積67 389 m2,廠區(qū)道路及廣場(chǎng)面積34 500 m2；透水鋪裝面積40 406 m2,綠地面積30 910 m2,綠地率17.52%,透水鋪裝率60%。

表1 廠區(qū)下墊面面積計(jì)算表

3.2 廠區(qū)海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)

海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)包括年徑流總量控制目標(biāo)、面源污染物控制目標(biāo)、峰值流量控制目標(biāo)、內(nèi)澇防治目標(biāo)和雨水資源化利用目標(biāo)[1]。

本項(xiàng)目位于武漢市湯遜湖水系黃家湖匯水區(qū),年徑流總量控制目標(biāo)為75%,其對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為29.2 mm。面源污染物削減量評(píng)估采用TSS和TP雙重控制指標(biāo),TSS削減指標(biāo)應(yīng)≥50%,TP削減指標(biāo)應(yīng)滿足其排放濃度達(dá)到受納水體環(huán)境容量限值要求。

峰值流量徑流系數(shù)采用加權(quán)平均法,經(jīng)過計(jì)算后不應(yīng)大于《導(dǎo)則》表4.4.2中的要求,本項(xiàng)目最大值為0.60。內(nèi)澇防澇標(biāo)準(zhǔn)和排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按《武漢市中心城區(qū)排水防澇專項(xiàng)規(guī)劃(2012—2030 年)》執(zhí)行。新建工程的雨水資源化利用率應(yīng)大于40%；改建工程的雨水資源化利用率應(yīng)大于25%。

4 海綿設(shè)施設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目主要采用雨水花園、下凹式綠地、透水鋪裝、雨水調(diào)蓄池、綠色屋頂和雨水罐6種海綿設(shè)施。廠區(qū)海綿設(shè)施分布總圖見圖1。

4.1 透水鋪裝及雨水花園

廠前區(qū)試驗(yàn)中心及技術(shù)辦公樓、廠區(qū)北側(cè)液態(tài)氣體站及固廢間、廠區(qū)南側(cè)主出入口附近道路均設(shè)置透水鋪裝,采用透水瀝青混凝土鋪裝。南邊及東邊圍墻側(cè)小汽車停車場(chǎng)、非機(jī)動(dòng)車停車場(chǎng)采用透水磚透水鋪裝,露天跨及龍門吊堆場(chǎng)采用鵝卵石透水鋪裝,透水鋪裝總面積40 406 m2。

本項(xiàng)目雨水花園位于廠前區(qū)試驗(yàn)中心及技術(shù)辦公樓前,面積共1 200 m2,用于凈化和滯蓄屋面徑流。

4.2 下凹式綠地及雨水罐

本項(xiàng)目下凹式綠地位于各主廠房周邊區(qū)塊及廠前區(qū)建筑周邊,下沉深度為150～200 mm,總面積16 950 m2,且在下沉式綠地內(nèi)的合理位置設(shè)置雨水桶,屋面雨水可先進(jìn)入雨水桶后溢流入下凹式綠地,雨水桶中的雨水可回用于廠區(qū)綠化用水。下凹式綠地設(shè)置溢流雨水口,溢流雨水通過雨水口就近接入廠區(qū)雨水管道。

4.3 綠色屋頂

本項(xiàng)目宿舍、試驗(yàn)中心及辦公樓采用屋頂綠化,綠化面積占該類建筑屋面面積的30%,倒班宿舍綠化屋頂面積為318 m2,技術(shù)辦公樓屋頂綠化面積為634 m2,試驗(yàn)中心屋頂綠化面積2 000 m2,共2 952 m2。

4.4 雨水調(diào)蓄池

本項(xiàng)目共設(shè)置2座雨水調(diào)蓄池,分別位于廠區(qū)東北側(cè)集中綠地及廠區(qū)東南側(cè)小汽車停車位下。調(diào)蓄池總?cè)莘e270 m3。廠區(qū)東南側(cè)雨水調(diào)蓄水池2兼作本項(xiàng)目雨水回用收集池,調(diào)蓄容積220 m3,雨水回用于廠區(qū)綠化、澆灑和道路沖洗用水。

5 海綿城市評(píng)估

5.1 年徑流總量控制率的評(píng)估

計(jì)算廠區(qū)年均綜合雨量徑流系數(shù)。計(jì)算廠區(qū)不同下墊面的面積見表1。各類型下墊面的年均雨量徑流系數(shù)按《導(dǎo)則》中表5.2.2取值。本項(xiàng)目年均綜合雨量徑流系數(shù)為0.60,對(duì)應(yīng)的年徑流總量控制率為40%,而本項(xiàng)目所在區(qū)域要求的年徑流總量控制目標(biāo)75%,因此不能滿足設(shè)計(jì)要求。按《導(dǎo)則》5.2.1第2-5款流程進(jìn)一步核算。

圖1 海綿設(shè)施分布總圖

根據(jù)功能區(qū)域?qū)S區(qū)劃分為4個(gè)區(qū)塊,分別為區(qū)塊1(廠區(qū)北側(cè)生活區(qū)塊，面積14 773 m2),區(qū)塊2(龍門吊堆場(chǎng)區(qū)塊,面積17 431 m2),區(qū)塊3(廠區(qū)主廠房區(qū)塊,面積104 741 m2),區(qū)塊4(廠前區(qū)區(qū)塊,面積39 824 m2)。

區(qū)塊1綜合場(chǎng)均雨量系數(shù)為0.38,根據(jù)《導(dǎo)則》5.2.1可計(jì)算出區(qū)塊1不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積,見表2。

表2 區(qū)塊1不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積

區(qū)塊1的實(shí)際可蓄水容積如下。雨水調(diào)蓄池1(50 m3),雨水罐3 m3,下凹式綠地的蓄水容積為：850×0.20=170 m3,根據(jù)《導(dǎo)則》5.2.4第3條規(guī)定,每處設(shè)施計(jì)入總調(diào)蓄容積不應(yīng)大于設(shè)計(jì)降雨量下其匯水面的實(shí)際降雨量,本區(qū)塊在設(shè)計(jì)降雨量下的實(shí)際徑流量按下式計(jì)算：W=10ψchyF=167 m3,因此實(shí)際的蓄水容積為167+53=220 m3,對(duì)應(yīng)的實(shí)際年徑流控制率為82%。

區(qū)塊2綜合場(chǎng)均雨量系數(shù)為0.26,不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積見表3。

表3 區(qū)塊2不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積

區(qū)塊2的實(shí)際可蓄水容積如下。下凹式綠地的蓄水容積為：800×0.20=160 m3,本區(qū)塊在設(shè)計(jì)降雨量下的實(shí)際徑流量：W=10ψchyF=132 m3,總共可蓄水容積為132 m3,對(duì)應(yīng)的實(shí)際年徑流控制率為75%。

區(qū)塊3綜合場(chǎng)均綜合雨量系數(shù)為0.85,不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積見表4。

表4 區(qū)塊3不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積

區(qū)塊3的實(shí)際可蓄水容積如下。雨水罐13 m3,下凹式綠地的蓄水容積為：13 000×0.20=2 600 m3,本區(qū)塊在設(shè)計(jì)降雨量下的實(shí)際徑流量：W=10ψchyF=2 598 m3,總共可蓄水容積為2 611 m3,對(duì)應(yīng)的實(shí)際年徑流控制率為76%。

區(qū)塊4綜合場(chǎng)均綜合雨量系數(shù)為0.39,不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積見表5。

表5 區(qū)塊4不同年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的需蓄水容積

區(qū)塊4的實(shí)際可蓄水容積如下。雨水調(diào)蓄池220 m3,雨水罐2 m3,下凹式綠地的蓄水容積為：2 300×0.20=460 m3,根據(jù)《導(dǎo)則》5.2.4第3條規(guī)定,每處設(shè)施計(jì)入總調(diào)蓄容積不應(yīng)大于設(shè)計(jì)降雨量下其匯水面的實(shí)際降雨量,本區(qū)塊在設(shè)計(jì)降雨量下的實(shí)際徑流量：W=10ψchyF=453 m3,總共可蓄水容積675 m3,對(duì)應(yīng)的實(shí)際年徑流控制率為85%。

廠區(qū)4個(gè)地塊加權(quán)平均后得廠區(qū)的實(shí)際年徑流控制率為79.5%,符合年徑流總量控制目標(biāo)為75%的設(shè)計(jì)要求,見表6。

5.2 面源污染削減量的評(píng)估

根據(jù)《導(dǎo)則》5.3.4各項(xiàng)海綿設(shè)施的污染物去除率,本項(xiàng)目透水鋪裝去除率為80%,綠色屋頂去除率為75%,雨水花園去除率為85%,蓄水池及雨水罐的去除率為85%。綜上,本項(xiàng)目的TSS平均去除率大于50%,達(dá)到本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。

5.3 峰值徑流系數(shù)的評(píng)估

峰值流量徑流系數(shù)采用加權(quán)平均法,每個(gè)地塊的峰值流量徑流系數(shù)的計(jì)算過程是,先計(jì)算各下墊面的面積,按每類下墊面的峰值流量徑流系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均,得到的徑流系數(shù)即為該地塊的峰值流量徑流系數(shù)。各類下墊面的峰值流量徑流系數(shù)值見表1。經(jīng)加權(quán)計(jì)算后,本區(qū)域的峰值徑流系數(shù)為0.6。

表6 廠區(qū)實(shí)際徑流控制率計(jì)算表

5.4 內(nèi)澇防治水平的評(píng)估

本地塊地勢(shì)南高北低,內(nèi)部無明顯道路低點(diǎn),廠區(qū)內(nèi)標(biāo)高除龍門吊堆場(chǎng)區(qū)域?yàn)?0.15 m,其余地區(qū)均為29.85 m,廠區(qū)周邊道路標(biāo)高為29.0 m。廠區(qū)內(nèi)標(biāo)高高于廠區(qū)周邊道路。廠區(qū)西側(cè)、北側(cè)和南側(cè)均做擋土墻護(hù)坡。發(fā)生超標(biāo)暴雨時(shí),廠區(qū)內(nèi)無內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

5.5 雨水資源化利用水平的評(píng)估

本項(xiàng)目廠區(qū)東南側(cè)小汽車停車場(chǎng)下設(shè)220 m3雨水調(diào)蓄池一座,廠區(qū)下凹式綠地中也布置雨水罐17個(gè),共17 m3。這些雨水回用于廠區(qū)綠化及道路沖洗,雨水資源化率為100%,符合項(xiàng)目雨水資源化利用率40%的要求。

6 結(jié) 語

工業(yè)項(xiàng)目占地面積大,其合理化設(shè)計(jì)在城市海綿城市建設(shè)中具有重要意義。工業(yè)項(xiàng)目硬化面積較大,在海綿城市設(shè)計(jì)中應(yīng)最大化利用自然蓄存和凈化能力。各項(xiàng)海綿設(shè)施的選擇應(yīng)通過海綿指標(biāo)評(píng)估和計(jì)算后,方案設(shè)計(jì)過程中應(yīng)選擇合適的規(guī)模,以此指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)。