建筑與小區(qū)項目海綿化建設改造性分析

(中國市政工程華北設計研究總院有限公司北京分公司 北京 100081)

引言

隨著城市的不斷發(fā)展，城市的環(huán)境問題變得越來越嚴峻，其中城市水問題在我國城市經(jīng)濟發(fā)展過程中的更是普遍問題。城市水問題產生的本質是水生態(tài)系統(tǒng)整體功能的失調，構建適應于城市發(fā)展所需環(huán)境承載力的水生態(tài)基礎設施是解決城市水問題的根本所在，這也是海綿城市建設的意義。海綿化改造是以改變傳統(tǒng)城市將雨水快速集中排出為主的設計理念為導向，以綠色水生態(tài)基礎設施建設為路徑，使改造載體具有“自然積存、自然滲透、自然凈化”的雨水管理功能，建筑與小區(qū)作為海綿化改造的具有局域性集水單元的微觀尺度載體，是海綿化改造的基礎改造載體。海綿化改造的意義在于使改造載體在應對雨洪影響方面具有良好的彈性，充分利用水生態(tài)基礎設施對雨洪進行“滲、滯、蓄、凈、用、排”，以維持場地開發(fā)前后的自然水文特征，減少開發(fā)建設對原有生態(tài)環(huán)境的破壞。

本文以國家海綿城市建設第二批試點城市—青島市嶗山區(qū)為研究對象，在嶗山區(qū)以問題為導向，結合建筑與小區(qū)海綿化改造，合理安排海綿城市建設，提升城市承載力、宜居度，打造“高顏值的生態(tài)花園之城”。

一、改造分析

為了確定建筑與小區(qū)的改造技術可行性和改造必要性，通過現(xiàn)場走訪調研、場地詳細勘測等方式深入了解建筑與小區(qū)內的建筑、道路與廣場、綠地等的建設現(xiàn)狀，同時結合調查問卷分析居民對小區(qū)的改造意愿和改造訴求，最后通過會議座談，與業(yè)主、居民代表、相關部門等各方共同討論確定可實施的改造建設項目清單。

(一)具體調研步驟

1.基本情況普查

初步整理建筑與小區(qū)現(xiàn)有資料，制定調研計劃，明確調研內容和重點，做好調研前期準備；其次對照建筑與小區(qū)海綿化改造項目清單逐個到現(xiàn)場查看，進行初步技術性可行性分析，判斷是否具備基本改造條件。調研過程中還要向當?shù)鼐用窈徒值拦芾怼⒊枪芪@林局等相關部門了解各項目現(xiàn)存的環(huán)境問題和其他需求。

2.現(xiàn)場問卷調查

采用調查問卷的方式調查當?shù)鼐用駥π^(qū)建筑、綠地和道路實施改造的訴求。主要調查內容包括：希望解決內澇積水問題、消除安全隱患、修復破損沉降路面、提升景觀品質、增加停車位、改善衛(wèi)生環(huán)境質量等改造訴求。根據(jù)以上六方面訴求擬定調查問卷表，通過街道辦事處散發(fā)調查問卷表并統(tǒng)計調查結果，形成居民調查意向調查統(tǒng)計結果。

(二)可行性和必要性分析

通過現(xiàn)場走訪了解基礎情況后，還需協(xié)調有關部門，調取項目的設計資料或遙感信息，查閱相關的詳細地勘資料，結合詳細的現(xiàn)場調研分析項目的技術改造可行性；通過詳細的現(xiàn)場調研結合調查問卷表統(tǒng)計結果，分析項目改造的必要性；通過調查問卷統(tǒng)計得出居民的主要改造訴求，分析確定項目的改造內容，綜合以上分析結果形成最終的調研報告。

(三)最終會商確定改造項目

在第一輪調研基礎上，對初步判斷具備海綿改造條件的項目通過會議確定改造項目及各項目主要改造內容。召集各街道辦、居民代表、原設計單位等人員，會議上從場地現(xiàn)狀、海綿設施、居民訴求、投資計劃多方面綜合確認可改造項目。

(四)項目調研內容

調研內容主要包括以下幾點：

(1)地塊建設使用時間；

(2)地塊整體排水方向，排水出路，雨污水是否分流；陽臺污水是否混接入雨水立管；

(3)雨水立管是否可斷接至周邊綠地；查看地塊綠地是否可接納道路雨水；

(4)建筑屋頂形式，平屋頂還是坡屋頂，是否能做屋頂綠化；

(5)查看地塊內的道路、廣場是否破損、沉降；

(6)地面停車位、休閑空地是否滿足需求；

(7)地下室的覆蓋范圍及其覆土厚度；

(8)地塊是否存在內澇積水情況，積水原因是什么；

(9)查看綠地景觀是否破損，景觀品質高低；

(10)綠地澆灌情況，是否有雨水利用需求；

(11)其他改造需求。

二、改造思路

根據(jù)建筑與小區(qū)現(xiàn)狀情況，以問題為導向進行海綿改造。海綿化改造設計就是在現(xiàn)狀地形地貌以及建筑布局基礎設施上對其進行規(guī)劃，合理利用現(xiàn)有綠地、管道、停車位等設施，減少不必要的新建與擴建，所以海綿化改造更有目的性；優(yōu)化現(xiàn)狀不透水硬質路面，人行道盡量換成透水鋪裝，增加小區(qū)透水性；路面與綠地系統(tǒng)連接處設置植草溝，引導地面徑流向綠地系統(tǒng)流動、凈化，在綠地系統(tǒng)中設置有截污功能的雨水口，防止水質污染；綠地系統(tǒng)要及時改造，盡量改成下凹綠地及雨水花園等，合理增加雨水徑流系數(shù)；現(xiàn)狀場地合適的可改造微地形對局部道路橫坡、縱坡或高程進行微調，達到調整路面徑流的目的；考慮雨水資源利用，應根據(jù)現(xiàn)狀條件合理設置雨水收集利用設施(雨水罐或埋地雨水收集池等設施)。最終形成各下墊面雨水首先匯入低影響開發(fā)措施，再溢流入小區(qū)雨水管道，后經(jīng)末端調蓄設施最終進入市政雨水管道的雨水徑流路經(jīng)[1]。

圖1 海綿化改造后雨水路徑示意圖

通過對建筑與小區(qū)進行海綿化改造，可以在源頭上解決城市水問題。即采用下凹式綠地、透水鋪裝、調蓄水池等措施對建筑與小區(qū)進行雨水滲蓄、雨水收集利用等，既能控制雨水徑流量和污染負荷，起到內澇防治和控制污染的作用，又能實現(xiàn)雨水利用。

(一)小區(qū)道路、廣場的海綿化改造

對于廣場和小區(qū)道路(人行道，樓間道路，花園道路等)而言，可以鋪設透水鋪裝。透水鋪裝主要包括：透水混凝土，透水性多孔瀝青，透水磚和石子路等園林鋪裝。在廣場和小區(qū)道路上鋪設透水鋪裝，能極大的改善道路、廣場等硬質鋪裝面的透水、透氣問題，保證雨水的最大截流，實現(xiàn)海綿城市建設中“小雨不積水”的要求。

透水鋪裝的結構：一般透水鋪裝可分為三層，即透水層(透水磚、透水混凝土等)、透水基層(級配砂石、大粒徑透水瀝青混合料等)和路基(素土夯實)。以透水磚鋪裝為例，從上至下的結構為6-8cm厚透水磚、3cm厚中粗砂找平層、10-15cm級配碎石、素土夯實。

(二)屋頂?shù)木G化改造

對于屋頂而言，可以進行綠色屋頂改造。綠色屋頂國際上的通俗定義是脫離了地氣的種植技術，即鋪以種植土或設置容器種植植物的建筑屋面或地下建筑頂板。它是人們根據(jù)建筑屋頂結構特點、荷載和屋頂上的生態(tài)環(huán)境條件，選擇生長習性與之相適應的植物材料建造綠色景觀的一種方式。已有研究表明，在不同地區(qū)、不同降雨條件下，綠色屋頂能夠持蓄約35.5%-100%的降雨[2]。

綠色屋頂?shù)慕Y構：綠色屋頂系統(tǒng)由屋頂承載及保溫層、防水層、隔離層、蓄排水層、種植層、植被層和附加的給排水設施等組成。綠色屋頂又分為簡單式、花園式和組合式。綠色屋頂由于涉及建筑安全性，對屋頂荷載、防水、坡度等有嚴格要求，基質深度根據(jù)植物需求及屋頂荷載確定，簡單式綠色屋頂?shù)幕|深度一般不大于150mm，要求建筑靜荷載應大于等于100kg/m2，一般采用抗逆性強的草本植被平鋪栽植于屋頂綠化結構層上；花園式綠色屋頂在種植喬木時基質深度可超過600 mm，一般要求建筑靜荷載大于等于250kg/m2，在植被種類上進一步豐富，允許栽種較為高大的喬木類等；組合式綠色屋頂?shù)幕|深度一般處于150mm-600 mm之間，一般要求建筑靜荷載處于100kg/m2-250kg/m2，允許使用少部分低矮灌木和更多種類的植被，能夠形成高低錯落的景觀。

(三)小區(qū)陽臺廢水的改造

對小區(qū)陽臺廢水進行雨廢水分流，將陽臺廢水接入污水管網(wǎng)，屋面雨水排入雨水收集設施或市政雨水管網(wǎng)。具體的改造方法分為新建雨水立管和截流井。

1.新建雨水立管

新建雨水立管為比較徹底的解決方案，推薦有條件的小區(qū)采用，原雨水管保留并作為污水管道使用，接入污水管網(wǎng)，實現(xiàn)雨廢水分流；

2.截流井

由于施工條件限制、居民意愿等問題無法進行新建雨水立管的小區(qū)，可采用截流井的方法。通過在小區(qū)雨水出口或雨水出戶井，添置設備進行截流改造，確保晴天時陽臺廢水不從雨水管道直排入河。截流井如果使用管理不當，日常清掏不及時，就會成為藏污納垢的“集污井”。因此，在日常河道保潔中，也要格外關注截流井的清理。

圖2 截流井非降雨期(左)與降雨期(右)原理示意圖

(四)小區(qū)綠地的改造

對于小區(qū)綠地而言，一般是將綠地“下沉”，即改造為下凹式綠地或植草溝。下沉式綠地具有狹義和廣義之分，狹義的下沉式綠地指低于周邊鋪砌地面或道路在200 mm以內的綠地；廣義的下沉式綠地泛指具有一定的調蓄容積，且可用于調蓄和凈化徑流雨水的綠地，包括生物滯留設施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調節(jié)塘等。下凹式綠地可以幫助建筑小區(qū)在遇到暴雨或者洪災等情況下，內部及時消耗一定的水資源，防止建筑小區(qū)的排水系統(tǒng)受到傷害；植草溝的應用對小區(qū)徑流改善以及綠化等具有重要作用，幫助小區(qū)更好的對雨水進行收集、輸送以及排放，同時植草溝還具有一定的凈化功能，可以對雨水中的污染進行凈化。下雨時，通過道路、廣場邊緣的植草溝將雨水導入下凹式綠地內，不僅能夠收集道路、廣場內的雨水，而且還能將雨水迅速的排出，避免造成洪澇等災害。導入綠地內的雨水，一部分經(jīng)過綠地自然下滲，補充地下水，其余的通過雨水排水管導入雨水蓄水池中，將雨水收集儲存[3]。

下凹式綠地的結構：下凹式綠地指低于周邊鋪砌地面或道路在200mm以內的綠地；雨水花園匯水點標高低于周邊200mm，溢流口比匯水點高100mm，雨水匯人雨水花園后，經(jīng)溢流口溢流至場地雨水管網(wǎng)。

(五)停車位的綠化改造

對于停車場而言，可以進行生態(tài)停車場改造。生態(tài)停車場是一種高綠化和高承載的停車場，停車場地面一般采用塊料嵌草鋪裝、植草格或植草地坪鋪設停車位。按照海綿城市的理念，停車位要與綠化兼得，既要有硬化路面供居民停車，也要有綠地截留雨水。植草地坪主要是通過鋼筋將用模具制作出來的混凝土塊連接起來，形成一個整體，再在空隙中填滿種植土，播種或栽種草苗的施工工藝，它既具有普通停車場的使用功能，又具有利用森林模式改善周圍環(huán)境、增加綠地面積、降低車內溫度等特點，復合當前建設節(jié)約型綠地的理念，也是今后發(fā)展的趨勢[4]。

生態(tài)停車場的結構：一般可分為四層，即種植層(混凝土模具、植草磚等)、粗砂找平層、級配碎石基層和素土夯實層。以生態(tài)植草地坪停車場為例，從上至下的結構為6-8cm厚混凝土模具、2-3cm厚粗砂找平層、10-15cm級配碎石、素土夯實。

(六)雨水調蓄回用

已有建筑與小區(qū)基本無雨水調蓄和凈化設施，考慮雨水資源利用，應根據(jù)現(xiàn)狀條件合理設置雨水收集利用設施。

1.雨水桶或雨水罐

雨水桶或雨水罐通常用于居民區(qū)屋頂雨水收集，一般通過屋頂斷接管與桶身連接，移動方便，可根據(jù)需要用于綠化、噴灑等。

2.雨水池或蓄水池

雨水池或蓄水池主要用于居住小區(qū)、工業(yè)或商業(yè)用地的雨水收集，其設計容積相對較大，設置安裝方式可為地上和地下兩種(地下調蓄池和地上調蓄池)。蓄水池應設置有溢流系統(tǒng)，以便于應對發(fā)生連續(xù)降雨時蓄水池蓄水超出調蓄高水位的情況，溢流系統(tǒng)通常與排水通道或受水區(qū)相連接，便于將溢流雨水排泄或就近滲透；溢流管道的設計排水能力應不小于入水口的最大進水能力；溢流系統(tǒng)通常與輸水管道相連接，可將雨水輸送至蓄水池匯水區(qū)的下游區(qū)域，溢流排水下游受水區(qū)可為與屋頂段接管相連的透水區(qū)域、植被緩沖帶、植草溝等。

(七)景觀水體的改造

對于景觀水體而言，一般通過種植凈化水體的植物，提升水體水質的方式進場改造。對于建筑與小區(qū)內的水體，一般污染比較少，通過種植凈化水體的植物或者培養(yǎng)凈水微生物，利用植物或微生物自身凈化水體的功能將凈化污染水體，同時可以利用雨水調蓄回用系統(tǒng)中處理好的雨水作為景觀水體的源頭水，并采用人工噴泉、人工河、人工瀑布等動力設施讓水體流動起來，做到水體自循環(huán)[5]。

三、建筑與小區(qū)改造策略

嶗山示范區(qū)內的居住小區(qū)包括魯信長春花園、左岸風度、西韓新苑、蒙地卡羅、北村新苑、曙光山色、浮山后新村等。小區(qū)建設年代大部分集中在2000-2010年之間，建筑與小區(qū)相對較多，隨著使用年限的增加，小區(qū)內道路、綠化呈現(xiàn)不同程度的品質下降，雨污混接溢流污染居多等問題。建筑多為平屋頂，少量分布為坡屋頂形式，但均未作覆土種植荷載設計，不適宜進行大范圍屋頂綠化改造；基本公共綠地偏少，一般在40%以內，且綠化缺乏日常管理和維護，同時小區(qū)停車緊張，停車場和居民日常活動占用小區(qū)綠地等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，導致大量的綠地退化；現(xiàn)狀鋪裝普遍為硬化鋪裝，小區(qū)內降雨產流高；建筑與小區(qū)基本采用傳統(tǒng)的排水模式，屋面雨水、路面雨水通過建筑雨落管、道路雨水口快速進入城市地下排水管網(wǎng)系統(tǒng)，未對降雨徑流進行面源污染控制，同時快速排放的方式加重了管網(wǎng)的排水壓力；建筑與小區(qū)基本無雨水調蓄和凈化設施，雨水資源利用率低。

總結現(xiàn)存主要問題的基礎上，通過改善小區(qū)環(huán)境品質，實現(xiàn)“小雨不積水、大雨不內澇”的海綿城市建設目標，主要以綠色屋頂、下沉式綠地、生物滯留措施以及透水鋪裝、地塊內調蓄池等源頭低影響措施促進雨水的自然滲蓄和凈化。

圖3 現(xiàn)狀小區(qū)建設年代分布圖

典型案例分析—東城國際北區(qū)

東城國際小區(qū)(北區(qū))位于遼陽東路與勁松七路交叉口東南側，小區(qū)總面積約為14.1ha，小區(qū)內綠地空間較大，綠地率約為47%，建設年限為14年。

圖4 東城國際小區(qū)(北區(qū))下墊面示意圖

下墊面類型屋頂綠化硬質鋪裝面積/m2319696649741906占比%22.77%47.37%29.85%

小區(qū)內樓間存在較大面積綠地，植物搭配較為豐富，但部分綠地由于踩踏等造成黃土裸露現(xiàn)象，影響整體景觀效果。主路鋪裝以混凝土為主，人行道以不透水荷蘭磚和花崗巖地板為主，存在局部鋪裝破損現(xiàn)象。小區(qū)內部停車位緊張，存在機動車亂停亂放的問題。

(a)小區(qū)停車位緊張 (b)黃土裸露，景觀破壩

建筑與小區(qū)的海綿改造可結合既有問題開展，如將現(xiàn)狀破損道路進行透水鋪面改善，將鋪面翻修和雨水處理設施整合；將現(xiàn)狀裸露黃土進行下凹式綠地改造，并在綠地上設置簡單透水鋪裝園路；結合景觀需求，利用樓間大面積綠地配置分散型生態(tài)滯留處理設施對屋頂雨水，可根據(jù)情況實行雨落管斷接；對于建筑雨落管周邊有綠地且能改造的，將其改造為下凹式綠地；對于建筑雨落管周邊沒有可利用綠地的，將雨水管接入雨水儲存罐，儲存的水可用來沖洗路面和車輛以及路面噴灑降塵；道路旁邊的停車場可改造為生態(tài)停車場。

(a)鋪裝修復可改造場地 (b)停車場透水鋪裝可改造場地 (c)雨落管斷接可改造場地

圖6東城國際小區(qū)(北區(qū))可改造場地示意圖

綜上，東城國際北區(qū)內綠地空間較大，主干道較寬，改造條件及空間較好。結合小區(qū)目前存在的問題及景觀需求，改造可滿足控制率要求，同時可綜合整治提升小區(qū)品質，并且較寬的道路以及北側停車場可為后期施工提供方便。

總體而言，建筑與小區(qū)通過透水鋪裝的下滲凈化作用，下沉式綠地、雨水花園、綠色屋頂?shù)膬艋{蓄作用以及雨水調蓄池(蓄水模塊)對雨水的收集利用，兼顧了海綿設施的多樣性、系統(tǒng)性與展示性，合理組織雨水排放，有效達成徑流總量控制、徑流污染控制，并結合景觀綠化等需求合理利用雨水資源，從而從城市的微觀尺度解決城市水問題。

結語

在我國海綿城市建設的熱潮下，本文通過認真分析目前城市建筑與小區(qū)的水問題并深入進行調研改造性分析，了解低影響開發(fā)以及綠色基礎設施的內涵及意義，結合目前我國城市建筑與小區(qū)的發(fā)展狀況，提供建筑與小區(qū)海綿化改造的可行性以及改造設計手法，將海綿城市理念應用于建筑與小區(qū)改造，對海綿城市建設技術進一步發(fā)展的有效推動，對改善城市的生態(tài)環(huán)境、緩解水資源緊張、解決城市水問題有著重大的現(xiàn)實及長遠意義。