周 鍔

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

海綿城市也被稱為“低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”。在自然降雨過(guò)程中，通過(guò)人工設(shè)施對(duì)雨水進(jìn)行滲透、調(diào)蓄、回用，削減雨水徑流，實(shí)現(xiàn)雨水在城市中的自由遷移；通過(guò)源頭分散、控制徑流總量和污染物總負(fù)荷的工程技術(shù)，維持開(kāi)發(fā)地塊的雨水徑流總量不超過(guò)開(kāi)發(fā)前的雨水徑流總量；通過(guò)小型或低成本的綠色生態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)雨水徑流的控制，同時(shí)通過(guò)雨水自然滲透以及植物根系吸收的作用，可以消減城市面污染源[1]。本文將根據(jù)筆者工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)成果分析幾種常用的海綿城市設(shè)施特點(diǎn)。

1 雨水滲透設(shè)施應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分析

雨水滲透設(shè)施一般包括透水鋪裝、綠化帶、滲水式雨水口等設(shè)施，通過(guò)對(duì)徑流雨水進(jìn)行組織滲透，改變建設(shè)用地的雨水徑流系數(shù)，實(shí)現(xiàn)雨水徑流總量的削減。筆者根據(jù)自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)3 種雨水滲透設(shè)施的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

1.1 穿孔管導(dǎo)水透水鋪裝

透水鋪裝是指在建設(shè)項(xiàng)目的人行道、車行道、停車場(chǎng)、廣場(chǎng)等部位設(shè)置透水地坪、透水磚、透視瀝青等措施降低雨水的徑流系數(shù)。一般情況下，透水鋪裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從上到下依次為面層、基層、底基層、墊層，每層結(jié)構(gòu)有不同的生態(tài)和結(jié)構(gòu)功能。其中由于組成不同，常用面層材料分為透水混凝土、透水瀝青、網(wǎng)格、透水磚等；基層材料可使用砂、礫石、石灰?guī)r、方解石等[2]。透水鋪裝的雨水平均徑流系數(shù)為0.3，理論上合理設(shè)計(jì)透水鋪裝是可以有效削減雨水徑流量的，但是在實(shí)際應(yīng)用上卻存在一些容易忽視的問(wèn)題。透水鋪裝的透水理論主要是通過(guò)設(shè)置透水地面，使地面的徑流雨水向下滲透并補(bǔ)充地下水資源，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，透水鋪裝的設(shè)置方式將很大程度影響透水效果。以筆者設(shè)計(jì)的某住宅小區(qū)為例，地塊紅線內(nèi)設(shè)置有較大面積的地下室車庫(kù)，由于有地下室的阻擋，徑流雨水難以向下滲透補(bǔ)充地下水源?；谏鲜鲈?，在后續(xù)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化了設(shè)計(jì)思路，采用了一種創(chuàng)新型的透水鋪裝做法，將滲透雨水引至綠化區(qū)域，如圖1所示，通過(guò)設(shè)置穿孔導(dǎo)水PVC 管，合理引導(dǎo)滲透雨水進(jìn)入場(chǎng)地內(nèi)的綠化區(qū)域，利用植物發(fā)達(dá)根系吸收滲透雨水，以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果[3]。

圖1 穿孔管導(dǎo)水透水鋪裝

1.2 滲水式雨水口

對(duì)于建筑物內(nèi)部的屋面、陽(yáng)臺(tái)等位置的雨水，難以通過(guò)設(shè)置滲水下墊面的方式控制徑流。針對(duì)這種情況，以往的做法一般是通過(guò)管道匯集建筑物內(nèi)雨水排至室外的下沉式綠地、雨水花園等部位，間接利用地面滲透設(shè)施控制屋面雨水徑流。但是，由于建筑物內(nèi)雨水在降雨初期受到污染程度較高，屋面雨水直接排向敞開(kāi)的地面海綿設(shè)施容易對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，因此，筆者設(shè)計(jì)了一種具有滲水功能的雨水口，收納建筑物內(nèi)匯集排放的雨水，利用雨水口的滲水功能控制雨水徑流。

在降雨初期屋面雨水經(jīng)管道收集首先進(jìn)入滲水式雨水口（圖2），經(jīng)雨水口的礫石層開(kāi)孔下滲。在降雨量較小時(shí)，建筑物內(nèi)的雨水排水可以完全通過(guò)雨水口下滲；當(dāng)降雨量增大，雨水的排放量超過(guò)下滲式雨水口的消納能力時(shí)，超出的雨水將溢流至附近的地面滲透設(shè)施（如下沉式綠地）。通過(guò)這種方式，可以有效控制建筑物內(nèi)污染較為嚴(yán)重的雨水，同時(shí)排向地面下滲設(shè)施的雨水則是降雨中后期較為清潔的雨水，既能起到控制雨水徑流作用，又能削減初期雨水徑流的污染源，可以最大限度降低海綿城市設(shè)施對(duì)周邊環(huán)境的影響。

圖2 滲水式雨水口

1.3 綠化下滲設(shè)施

設(shè)置綠化下滲設(shè)施是削減雨水徑流量的常用措施之一，在海綿城市設(shè)計(jì)理念提出前，綠地率就是衡量居住環(huán)境質(zhì)量的重要標(biāo)志。綠化設(shè)施內(nèi)的各種植物，通過(guò)其根尖成熟區(qū)域的表皮細(xì)胞滲透作用，可有效吸收雨水，達(dá)到減少地面雨水徑流量的作用。綠地的雨水平均徑流系數(shù)為0.15，通過(guò)計(jì)算可知，若建設(shè)用地的綠地率超過(guò)30%，可減少25%的雨水徑流總量。通過(guò)設(shè)置綠化下滲設(shè)施削減徑流總量的關(guān)鍵是提高建設(shè)用地的綠地率。近年來(lái)，由于城市規(guī)劃逐漸成熟，城市綠地率已逐步得到提升。在公共建筑中，可以通過(guò)設(shè)置綠色屋面，植草磚等措施進(jìn)一步提高綠地率。

表1是廣州市某醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目海綿城市設(shè)施改造前后徑流對(duì)比，可以看出，僅通過(guò)設(shè)置綠化下滲設(shè)施等滲水型下墊面，地塊內(nèi)的綜合雨量徑流系數(shù)就下降了40%以上，效果顯著。

表1 廣州市某醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目海綿城市設(shè)施改造前后徑流對(duì)比

2 雨水蓄水設(shè)施應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分析

海綿城市設(shè)施除設(shè)置雨水滲透設(shè)施外，還應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的具有調(diào)蓄容積的設(shè)施，以滿足“單位面積控制容積”的指標(biāo)要求。表2為廣州市某醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目調(diào)蓄容積計(jì)算，一般采用容積法進(jìn)行計(jì)算[3]，如式（1）所示。

表2 廣州市某醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目調(diào)蓄容積計(jì)算

海綿城市設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積的計(jì)算結(jié)果以及建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模，合理選擇蓄水設(shè)施。筆者根據(jù)自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了兩種雨水蓄水設(shè)施的特點(diǎn)。

2.1 下沉式綠地

下沉式綠地一般指標(biāo)低于周邊路面200 mm 以內(nèi)的綠地，同時(shí)綠地內(nèi)設(shè)置有溢流雨水口，保證暴雨時(shí)雨水溢流排放，下凹式綠地典型構(gòu)造如圖3所示。

圖3 下凹式綠地典型構(gòu)造

如圖3所示，在降雨初期，下沉式綠地可利用自身的調(diào)蓄功能儲(chǔ)存一定量的雨水，只有當(dāng)降雨量超過(guò)一定數(shù)量時(shí)，雨水才會(huì)通過(guò)溢流雨水口進(jìn)入雨水管渠。

下沉式綠地作為一種形式最簡(jiǎn)單的雨水蓄滲設(shè)施，應(yīng)用范圍較廣，可以在道路、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)等周圍設(shè)置[4]。在實(shí)際應(yīng)用中，需要注意以下內(nèi)容。

（1）下沉式綠地應(yīng)設(shè)置在平整、無(wú)坡度的地面。下沉式綠地的調(diào)蓄功能主要依靠其中的蓄水層，若該設(shè)施的設(shè)置部位有局部低洼地帶，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致雨水往低洼處集中，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)施的雨水蓄水功能。對(duì)于有坡度的地面，設(shè)置下沉式綠地時(shí)可考慮采用階梯式的綠化帶形式，保證單塊的下沉式綠地平整無(wú)坡度。

（2）下沉式綠地內(nèi)種植的植物在降雨時(shí)會(huì)被雨水沖刷、淹沒(méi)，同時(shí)還會(huì)收納降雨初期受污染的雨水。因此其內(nèi)部種植的植物要求與一般植被不同，應(yīng)優(yōu)先選擇根系發(fā)達(dá)、凈化能力強(qiáng)、耐水淹的植物種類。同時(shí)，為保證下沉式綠地有較強(qiáng)的耐雨水沖刷能力，植物的種植密度也應(yīng)比一般植被大。筆者在廣州市某醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目的海綿城市設(shè)計(jì)中，就采用了以大葉油草、亮葉朱蕉、金葉菖蒲等植物作為下沉式綠地內(nèi)的主要種植植物。

上述設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)除適用于狹義的下沉式綠地，同樣適用于廣義的下沉式綠地，如雨水花園、生物滯留帶設(shè)施等。

2.2 雨水調(diào)蓄池

雨水調(diào)蓄池是一種具有雨水儲(chǔ)存功能的雨水利用設(shè)施，同時(shí)也具有削減雨水峰值徑流量的功能。目前主要采用鋼筋混凝土水池、磚砌水池或者PP 塑料模塊水池等形式。雨水調(diào)蓄池具有調(diào)蓄水量大、設(shè)施集中、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于民用建筑的海綿城市建設(shè)。

在某些建設(shè)項(xiàng)目海綿城市建設(shè)中，雨水調(diào)蓄池的調(diào)蓄雨水會(huì)采用雨后加壓緩排至市政管網(wǎng)的方式。筆者認(rèn)為，這種設(shè)計(jì)方式只能起到削減峰值徑流量的作用，其調(diào)蓄的雨水并未在建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)部消化，最終還是進(jìn)入市政雨水管道并向自然水體排放，雨水調(diào)蓄池的調(diào)蓄雨水并未得到控制。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，雨水調(diào)蓄池應(yīng)與雨水回用設(shè)施結(jié)合使用，將調(diào)蓄雨水進(jìn)行凈化處理后用于民用建筑自身的綠化、道路沖洗等。也就是說(shuō)，只有凈化利用后，控制在地塊內(nèi)的調(diào)蓄雨水才能作為徑流總量控制目標(biāo)的調(diào)蓄容積。

雨水調(diào)蓄池的設(shè)計(jì)容積應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際的雨水回收利用規(guī)模來(lái)確定，單一雨水回用系統(tǒng)的日設(shè)計(jì)用水量不應(yīng)小于匯水面需控制及利用雨水徑流總量的30%[5]。

表3為佛山市某科學(xué)院建設(shè)項(xiàng)目雨水調(diào)蓄回用計(jì)算。在設(shè)計(jì)雨水調(diào)蓄池的過(guò)程中，先對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的雨水利用規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)雨水回用的日用水量48.54 m3/d 推算出雨水調(diào)蓄池規(guī)模應(yīng)控制在161.8 m3以內(nèi)。雨水的回收利用用水項(xiàng)目除綠化、沖洗外，還可用于沖廁、洗車、水景、循環(huán)冷卻等場(chǎng)景。設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目自身特點(diǎn)以及雨水徑流總量控制目標(biāo)，合理選擇回用系統(tǒng)及雨水調(diào)蓄規(guī)模。

表3 佛山市某科學(xué)院建設(shè)項(xiàng)目雨水調(diào)蓄回用計(jì)算

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的海綿城市建設(shè)理念尚處于發(fā)展階段，目前還沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。近年來(lái)，得益于政府主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)大中城市在建設(shè)規(guī)劃中開(kāi)始提出海綿城市的建設(shè)目標(biāo)，制定了各種地方性的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)導(dǎo)則等。筆者通過(guò)分享自身在民用建筑海綿城市設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)，供相關(guān)從業(yè)人員參考，以減少設(shè)計(jì)中的誤區(qū)、盲區(qū)，合理選擇海綿城市設(shè)施，正確計(jì)算海綿設(shè)施規(guī)模。海綿城市設(shè)施的具體做法也不是千篇一律，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中也應(yīng)拓展思維，發(fā)揮創(chuàng)新精神。