分析海綿城市在建筑設計中的利用

嚴晨暉

廣西大學設計研究院

1 引言

如今，水生態環境污染與水資源過度浪費問題進一步凸顯。在全面倡導可持續發展理念的大環境背景下，海綿城市理念應運而生。海綿城市理念的根本目的是優化水資源調配，增大水資源利用率。為此，全面探究海綿城市理念在建筑規劃設計中的應用具有積極意義。

2 海綿城市的基本概念

海綿城市是指城市在應對氣候環境突變與自然環境惡變時，呈現出良好的彈性效能。由此，海綿城市也被稱之為水彈性城市。海綿城市理念注重持續強降雨天氣狀況下，城市的吸水、蓄水、凈水與滲水等基本功能。建筑作為現代化城市的重要組成部分，促進海綿城市理念與建筑規劃設計的整合，對于推動城市的良好發展具有重要意義。基于海綿城市理念的建筑規劃設計，通過鋪筑滲水磚、建造綠化屋頂、設計雨水收集系統，可在保證建筑設計合理性的基礎上，增大水資源利用率，有效緩解淡水資源供應匱乏的問題。

3 海綿城市在建筑設計中的規劃方法

3.1 總體規劃

在全面推廣海綿城市理念的大環境背景下，總體規劃應注重雨水導排系統的設計研究。在持續強降雨天氣狀況下，雨水導排系統可以快速分流采集雨水。在實際設計中，設計人員要充分考慮區域的地理環境、地下水文環境與生態資源環境。同時，根據建筑場區的基本概況，調整雨水導排系統配置位置。需要格外強調的是，在總體規劃中，設計人員要綜合考量城市建設的客觀需求，優化城市內部空間布局，加強建筑設計的可操作性。

3.2 專題規劃

專題規劃的核心內涵是，將整體規劃內容劃分為不同類別，之后對各類別主體內容進行針對性規劃設計。在實際規劃過程中，設計人員需從如下幾方面著手：第一，城市水系統規劃。按照城市水系統應用目的差異，可將其劃分為供水系統、排水系統、儲水系統、凈水系統與節水系統等類別。其中，儲水系統、凈水系統與節水系統是提升水資源利用率的關鍵。第二，城市交通系統規劃。城市交通系統不單單是指城市道路規劃布局，還包括綠化帶位置、非機動車道位置與人行道位置。在規劃過程中，設計人員要改善綠化帶的排水屬性，發揮綠化帶的排水引流作用。第三，城市綠色空間系統規劃。城市綠色空間系統主要包括城市公共綠地、城市公共濕地、城市公共林地、城市公共雨水花園。這些綠色空間不僅可以有效改善城市內部空間生態環境，且綠化植被還可起到良好的涵水作用。

3.3 加強詳細規劃

在專題規劃完畢后，設計人員要對各個專題規劃內容進行細節規劃。在實際設計過程中，設計人員需結合城市規劃的基本發展概況，有針對性的對設計細節予以調整，提高細節規劃內容的可操作性。尤為關鍵的是，設計人員還要客觀評估設計內容的綜合價值，從多角度估算建筑設計的實用價值，以減輕不合理設計造成的負面影響。

4 海綿城市在建筑設計中的應用形式

4.1 新建建筑

（1）采取滲水鋪裝形式。與非滲水鋪裝形式相比，滲水鋪裝的優勢特征集中體現在如下幾方面：①雨水能夠快速滲入地下，提升地下水資源儲量指標。②減小地表徑流，保障行車安全。③調節地表溫度與空氣濕度，維系生態系統平衡。另外，滲水鋪裝形式還具有吸收粉塵，減小噪音的作用。滲水鋪裝形式多以滲水磚、透水混凝土和其它生態鋪裝材料為主。滲水磚具有滲水性好、防腐蝕性強、耐久性突出等優勢特征。滲水磚多用于鋪筑人行道、盲道與路堤圍堰。這里以內蒙古呼和浩特的某小區廣場為例。滲水磚造型各異，色彩鮮艷，具有極強的修飾作用。另外，透水混凝土具有滲水性強，延展性良好等優勢特征。透水混凝土多用于園林、廣場、景觀道路鋪裝。且透水混凝土色彩斑斕，可以結合環境主題進行搭配，提高城市美觀度。生態鋪裝是指在鋪裝面層與鋪裝面層之間預留一定尺度的過渡區，在過渡區面層種植綠化植被。生態鋪裝形式要與周圍生態環境保持協調性。廣西民族大學圖書館的地上生態停車場就是生態鋪裝形式的典型案例。

（2）改造綠化屋頂。綠化屋頂具有良好的雨水滯留能力和滲透能力，而且還可配合雨水收集系統進行過濾凈化。我們都知道，南方梅雨季節的降雨持續時間較長，且降水量較大。綠化屋頂的生態植被可以將雨水滲透和滯留到土壤中，起到涵水作用。同時調節頂端建筑的表層溫度與空氣濕度。選擇綠化植被應遵循如下幾方面原則：①選擇抗寒性強、耐干旱的低矮灌木和草本植物。②綠化植被對養護管理的標準要求較低。③選擇成活率高、生長周期長、修剪頻率低的植被品種。④選擇抗污染性和吸污性強的植被品種。⑤選擇耐積水、抗倒伏的植被品種。⑥選擇對土壤條件、光照條件與灌溉條件要求低的淺根植物。

設計種植層：在設計種植層時，嚴格控制栽培介質的密度。一般情況下，栽培介質的堆積密度不宜大于10kN/m3。設計濾水層：按照濾水層植物的生長習性特征差異，可劃分為根系發達和根系弱兩類。設計蓄水層：由于綠化植物的品種不同，蓄水層的處理方式也各不相同。當選擇灌木或喬木等稍微大型的綠化植物時，可選用輕質多孔粗骨料蓄積。將粗骨料粒徑與蓄水層深度分別控制在25mm以上和60mm以上。當選擇綠籬、藤本植物等小型植物時，選擇粒徑在15mm～20mm 之間的陶粒，并將陶粒堆積厚度控制在80mm 左右。設計防水層：在設計防水層時，充分考慮建筑屋頂的防水等級。通常，以SBS防水卷材、有機復合型防水材料等為主。針對附加蓄水池部分，選用等級不低于C25的鋼筋混凝土材料。在施工過程中，盡可能一次性澆筑成型。

（3）設計雨水收集系統。按照雨水收集系統的功能特征差異，可將其劃分為普通雨水收集系統和自動雨水收集系統兩類。自動雨水收集系統是指在屋頂檐溝排水處、地面地漏和明溝排水處等重點部位設置集水口，經過一系列的過濾凈化，將雨水存儲到水箱中，用于道路清潔、綠地灌溉與車輛清洗等方面。若降水量較大，還可以依靠雨水收集裝置進行排水，降低發生城市內澇的概率。普通雨水收集系統是指采用一系列簡單的方式進行雨水收集。例如，在建筑物旁邊設置蓄水池、滲水井等。相較而言，普通雨水收集系統的投資成本較低。但是需要依靠人工干預進行管理。由于自動雨水收集系統的工程造價較高，且后期維護管理難度較大，相關人員可以結合實際情況，采取部分建筑物實施的方式。盡管普通雨水收集系統的投資成本較低，但會在一定程度上影響整體建筑物氛圍。針對建筑物的雨水收集系統規劃設計，我們可以參考瑞士政府的做法。瑞士政府將這種政策推行到每家每戶，在居民住宅的屋頂設置雨水回收口，使用水管將雨水引入室內的蓄水池。通過對雨水進行沉淀、過濾與凈化，輸送到各個特定部分。如輸送到屋頂處，為屋頂的綠化植物提供灌溉水源；輸送到盥洗室，為生活排污提供水資源；輸送到室外，用于車輛清潔。

4.2 已建建筑的規劃設計

將已建建筑的普通屋頂改造為綠化屋頂，需要注重如下四方面問題：（1）舊建筑的屋頂能否承載綠化屋頂改造所產生的負荷力。根據相關標準規范可知，一般情況下，上人屋頂不允許加建屋頂花園。由此，相關人員需要在保留屋頂原有負荷力布局的基礎上進行改造。（2）改造后的屋面特征與防水層材料特質的適宜性。將原結構的防水油氈層改為SBS 防水卷材，一方面改善屋面防水性能，另一方面減輕屋面結構的承載負荷力。（3）有無增設濾層和排蓄水層。選用聚酯無紡紗過濾層或玻璃纖維布過濾層。此類材料體量輕便、滲透性強、耐久性良好。通常情況下，排蓄水層多選用粒徑15mm～20mm的陶粒。將陶粒厚度控制在80mm左右，內鋪穿孔PVC管，提升土壤層涵水指標。由此，一方面保證水量的飽和度，另一方面避免綠化植物因涵水量過大而發生根系腐爛。

5 結束語

綜上所述，海綿城市理念在建筑規劃設計中的應用具體體現在鋪裝滲水磚、改造綠化屋頂和設計雨水收集系統等方面。基于海綿城市理念的建筑規劃設計，既可以增大水資源的綜合利用率，改善自然生態環境，又可以有效解決城市內部空間的洪澇問題，對于綠色節能型城市的建設具有實際意義，故而在未來的工作中，我們還需要加大對其研究力度。