海綿城市規劃建設中的老舊小區改造方案探討
——以濰坊新村為例

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，住房與城鄉建設部發布了《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》。近年來，城市內澇形式嚴峻，已建城區的海綿城市建設存在現狀系統復雜、大小市政銜接難、老舊小區改造難度大等問題，使得低影響開發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已建城區的實施和應用，浦東新區環境保護和市容衛生管理局于2015年11月發布《關于浦東新區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劃，提出在濰坊、塘橋和滬東街道選擇老舊小區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，以期為已建小區內部海綿城市建設積累實踐經驗，為今后老舊城區改造提供示范案例。

1 項目概況

本小區改造工程位于上海市浦東新區濰坊街道，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，共9.19×104km2，現狀下墊面情況如表1所示。本工程范圍地勢平坦，現狀地面高程在3.8～4.2 m。

表1 現狀下墊面情況表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地區，外圍系長江口與黃浦江水域環抱，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：本工程區域地質構造較為簡單，幾乎全為第四紀現代沉積構造，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，局部地區含淤泥質。浦東大部分地區有硬土層，這層硬土層的地基承載力達500～600 kPa。

排水系統現狀：現狀小區為雨污分流系統，但雨污混接現象嚴重，尤其陽臺落水管及出戶污水管存在嚴重混接現象。小區現狀雨污水排放如圖1所示。此外，現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 雨污水排放現狀圖Fig.1 Discharge Status of Rainwater and Sewage

2 改建難度

老舊小區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)小區雨污排水系統情況復雜，設計標準低，破損嚴重，部分區域積水嚴重。

(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

本工程對區內雨污水管網系統進行調整，結合海綿城市建設措施，構建建筑小區內部的海綿體，對此確定以下建設目標[1]。

(1)依據《上海市海綿城市專項規劃》，并考慮舊小區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，降低內澇風險。

(2)改造小區內部雨污水管網，消除雨污混接情況，排水能力達5年一遇標準。

(3)整治小區環境，提升景觀。

4 海綿城市系統設計

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，綜合實現小區內滲、滯、蓄、凈的雨水控制目標，具體策略如圖2所示。

圖2 按照海綿城市規劃小區改造技術策略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)通過雨水調蓄模塊的建設，增大調蓄容積，控制徑流峰值。

(4)通過小區雨污水系統的改造，有效收納小區雨水與生活污水。

4.2 匯水分區與技術措施

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

圖3 匯水分區示意圖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，實現對路面雨水的滲透，因上海地區地下水位較高，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、雨水花園以及調蓄模塊實現了對雨水的儲蓄，達到調蓄和錯峰的目的。

(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。

具體各分區改造如下。

分區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，經截污井流入植草溝再匯入雨水花園；路面雨水經雨水口直接匯入小區雨水管網；分區內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。在雨水花園內設置溢流井，用于排除超出雨水花園調蓄容積的雨量。改造技術路線如圖4所示。

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

分區4、7、8、11、14為居民區，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，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，經截污井后通過植草溝轉輸進入雨水花園；有車棚、道路占據的居民樓，南側屋面雨水通過雨落管直接接入雨水管網；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，有條件的經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雨水管網。改造技術路線如圖5所示。

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

分區5、6是居民區，居民樓南北兩側綠化率較高，海綿城市設施可實現性強。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5、6改造方案Fig.6 Reconstruction Scheme of Area 5 and 6

分區9綠化面積較為零散，現狀管線較多，分區10雖然綠化面積較大，但現狀喬木較多，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雨落管斷接后直接接入雨水管網；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10有一小區活動廣場，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，超標雨水經地表漫流進入綠地，最后經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9、10改造方案Fig.7 Reconstruction Scheme of Area 9 and 10

分區12、13為居民區，該區是部分靠近市政道路的居民樓，周邊綠化較少，其他區域綠化率較高，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；居民樓南側屋面雨水通過雨落管越過一樓小庭院落下，經截污井后通過植草溝轉輸進入雨水花園；對居民樓北側現狀排水溝進行填埋處理，雨水經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，廢除現狀雨水口，雨水經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12、13改造方案Fig.8 Reconstruction Scheme of Area 12 and 13

分區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盲管收集至雨水花園；路面雨水經雨水口直接匯入小區雨水管網。在分區3廣場下新建雨水調蓄模塊一座，位置如圖3所示，以收集分區1、4、5和6內的雨水，減輕下游雨水管網壓力。埋地調蓄模塊尺寸分別為11.0 m×11.0 m×1.7 m，確保徑流總量控制率達到75%。

本工程同步對小區雨污水管網進行改造，其中污水管進行原位翻建, 排除雨污混接現象；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，結合管網改造進行鋪裝改造，當道路開挖面積較大時，路面修復為透水瀝青鋪裝；道路開挖面積較小且現狀道路路面較為良好的修復為普通瀝青路面。施工同步調整微地形，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，調蓄模塊200 m3，總調蓄容積1 086.4 m3，大于區域所需控制容積為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。根據各設施污染控制率計算，得到各分區的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

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

(1)原則：對老舊小區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：傳統的小區豎向布置上一般是綠地高于道路，對小區進行海綿化改造時，應對豎向布置進行調整，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調。

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