關(guān)于住宅小區(qū)海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造的探討

丁允浩

上海建工房產(chǎn)有限公司 上海 200080

傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)模式，因其過(guò)度的土地硬化，加速了雨水產(chǎn)匯流過(guò)程，破壞了原有的水文循環(huán)。隨著城市化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，水文循環(huán)改變引起的暴雨強(qiáng)度增大、超標(biāo)暴雨頻現(xiàn)、城市內(nèi)澇等問(wèn)題日益凸顯。雨水通過(guò)灰色管道系統(tǒng)快排，面源污染成為污染水體的重要原因。同樣地，城市化、硬質(zhì)比例的增加，也造成了城市熱島效應(yīng)。在開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中，怎樣才能盡量維持原有的水文循環(huán)，盡可能減少開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)造成的破壞是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。為此，海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造應(yīng)運(yùn)而生[1-2]。

海綿城市是一種新型的雨洪管理理念，其以城市為集雨區(qū)，通過(guò)對(duì)水循環(huán)流程的調(diào)節(jié)控制，在一定程度上減少雨水總量排放、削減雨水徑流的污染物含量，安全排放設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期內(nèi)的雨水，最大程度滿足生活和生產(chǎn)需要，并緩解城市熱島效應(yīng)，最大限度地恢復(fù)城市水文循環(huán)。

我國(guó)于21世紀(jì)初開(kāi)始研究雨洪管理，目前還處于較為初期的階段。雖然已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但由于部分原因，造成了海綿設(shè)計(jì)碎片化、唯指標(biāo)化，降低了海綿城市效能，增加了海綿城市項(xiàng)目的養(yǎng)護(hù)難度。具體原因有：技術(shù)支撐能力不足；統(tǒng)籌協(xié)調(diào)欠系統(tǒng)；不能因地制宜地解決問(wèn)題；一味追求“大干快上”，盲目推進(jìn)。

住宅小區(qū)作為城市化建設(shè)的重要形態(tài)，在城市建設(shè)形態(tài)中占了很大的比例。本文主要對(duì)住宅小區(qū)的海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造進(jìn)行探討。

1 研究目的

海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造是個(gè)全新的課題，需要很多專業(yè)的配合以及資金投入，并可能對(duì)景觀效果產(chǎn)生影響。如何很好地協(xié)調(diào)各方面關(guān)系，在盡量減少造價(jià)投入的基礎(chǔ)上，減少對(duì)景觀效果的不利影響，是本文研究的主要目的。

2 住宅小區(qū)海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造的主要過(guò)程

2.1 住宅小區(qū)海綿城市的設(shè)計(jì)

1）海綿城市設(shè)計(jì)要盡早介入。海綿城市是個(gè)系統(tǒng)工程，與項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)專業(yè)都有關(guān)系，需要貫穿于整個(gè)項(xiàng)目的流程中。海綿城市設(shè)計(jì)盡早介入可以提前對(duì)項(xiàng)目中與其他專業(yè)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的點(diǎn)進(jìn)行提醒，例如建筑雨水落水管設(shè)計(jì)時(shí)注意斷接、場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)不做過(guò)長(zhǎng)的坡長(zhǎng)、綠化盡量均勻地分布于小區(qū)內(nèi)等。前期可對(duì)項(xiàng)目總圖進(jìn)行初步的匯水分區(qū)劃分，對(duì)各個(gè)分區(qū)所需要的海綿設(shè)施進(jìn)行預(yù)估，提交給景觀專業(yè)，讓他們?cè)谠O(shè)計(jì)中將海綿設(shè)施融合于景觀方案中。

2）海綿城市設(shè)計(jì)應(yīng)以項(xiàng)目的基底條件為基礎(chǔ)。在進(jìn)行海綿設(shè)計(jì)前，應(yīng)充分分析項(xiàng)目的降雨量、蒸發(fā)量、溫度、地形條件、土壤類型分布、總體規(guī)劃、下墊面情況、地庫(kù)范圍和分布、雨水管網(wǎng)、調(diào)蓄設(shè)施及景觀方案等。結(jié)合項(xiàng)目條件，科學(xué)選用適合的海綿設(shè)施，并根據(jù)需求進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。

3）海綿城市設(shè)計(jì)要以需求和問(wèn)題為導(dǎo)向。住宅小區(qū)的海綿城市設(shè)計(jì)應(yīng)首先分析其問(wèn)題和需求，并且以問(wèn)題和需求為導(dǎo)向制定出海綿城市設(shè)計(jì)的策略。只有解決了項(xiàng)目問(wèn)題和滿足了項(xiàng)目需求的海綿城市設(shè)計(jì)才是老百姓喜歡的設(shè)計(jì)，也才是具有生命力的設(shè)計(jì)。

4）海綿城市設(shè)計(jì)要系統(tǒng)統(tǒng)籌。海綿城市設(shè)計(jì)不僅需要考慮項(xiàng)目的基底條件，統(tǒng)籌項(xiàng)目的問(wèn)題和需求，還要跟建筑設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)等專業(yè)互相配合。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目條件，科學(xué)選用適合的海綿設(shè)施，并根據(jù)需求進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化；甄選適合本地氣候特征的植物種類進(jìn)行配置；合理利用地形、管網(wǎng)條件，充分發(fā)揮綠色雨水設(shè)施、管網(wǎng)等不同設(shè)施的耦合功能。

5）海綿城市設(shè)計(jì)要考慮美觀性。隨著城市建設(shè)的逐步成熟，景觀成為住宅小區(qū)最重要的元素之一。在引入海綿城市的建設(shè)理念時(shí)，不能對(duì)景觀效果造成較大的影響。海綿設(shè)施設(shè)置時(shí)應(yīng)考慮人們的視線、植物層次、植物品種、季節(jié)變換等因素，使海綿設(shè)施成為景觀的重要元素，而不是對(duì)景觀的補(bǔ)充。

2.2 住宅小區(qū)海綿城市的營(yíng)造

海綿城市的營(yíng)造既有與常規(guī)工程相似之處，也有其特殊之處。

1）海綿城市排水系統(tǒng)的營(yíng)造。海綿城市的排水系統(tǒng)一般分3個(gè)部分：建筑屋面的雨水系統(tǒng)、雨水排水主管道、海綿城市源頭排水設(shè)施。

① 建筑屋面的雨落水管一般要進(jìn)行斷接。斷接有幾種形式：當(dāng)建筑雨落水管為外落水管時(shí)，一般將落水管斷接，斷接的雨落水管下設(shè)水簸箕或者將雨水直接沖到散水上進(jìn)行消能；若建筑雨落水管為內(nèi)落水，則需要設(shè)置消能井或者將落水管排至建筑周邊的排水溝內(nèi)進(jìn)行消能。經(jīng)過(guò)消能后的雨水通過(guò)地表徑流或者通過(guò)連通管緩緩地進(jìn)入海綿設(shè)施中。

② 雨水排水主管道的施工按照普通的建筑室外雨水管網(wǎng)進(jìn)行。

③ 海綿城市的源頭排水設(shè)施是海綿城市施工的重中之重，一般分為溢流設(shè)施和滲濾設(shè)施。溢流設(shè)施有2個(gè)重點(diǎn)：一是溢流量要確保在設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期內(nèi)，本分區(qū)內(nèi)的雨水可以順利排出；二是要確保標(biāo)高設(shè)置準(zhǔn)確，即溢流設(shè)施的溢流下緣標(biāo)高一般需要高出海綿設(shè)施100～200 mm，同時(shí)又要低于周邊場(chǎng)地的最低標(biāo)高至少50 mm。滲濾設(shè)施在施工中需要滿足孔隙率以及周邊反濾層設(shè)置的要求，另外還要注意標(biāo)高、坡度以及和雨水井的銜接。

2）源頭海綿設(shè)施的營(yíng)造。海綿城市源頭設(shè)施一般包括下凹綠地、雨水花園、生物滯留池等。在施工中有以下情形需要注意：確保邊坡穩(wěn)定，若邊坡不夠穩(wěn)定，則需要考慮設(shè)置擋土墻或者杉木樁等來(lái)增加邊坡的穩(wěn)定性；開(kāi)挖深度一定要滿足設(shè)計(jì)要求，底部的找坡要與設(shè)計(jì)一致；完成面的平整度誤差不得超過(guò)10 mm，否則就會(huì)出現(xiàn)積水時(shí)間不同，設(shè)施的調(diào)蓄容積減少等問(wèn)題；海綿設(shè)施內(nèi)的填料滲透率一定要滿足設(shè)計(jì)要求，需要換填的要根據(jù)設(shè)計(jì)要求換填滲透率更高的填料；海綿設(shè)施內(nèi)的填料要保證一定的疏松度，填好后在種植植物時(shí)應(yīng)鋪設(shè)木板，不得直接在海綿設(shè)施內(nèi)踩踏。

3）豎向及徑流組織部分的營(yíng)造。豎向和徑流組織是海綿城市營(yíng)造的核心，若徑流組織得不好，會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)地局部積水，應(yīng)該進(jìn)入設(shè)施的雨水進(jìn)不去，不該進(jìn)去的雨水進(jìn)入過(guò)多，從而影響海綿設(shè)施內(nèi)植物的生長(zhǎng)。組織徑流施工時(shí)，一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的標(biāo)高、坡度、坡向進(jìn)行施工，不得出現(xiàn)倒坡、逆坡及起伏坡度。

4）雨水收集回用系統(tǒng)的施工。雨水收集回用系統(tǒng)為海綿城市的重要設(shè)施，目前很多項(xiàng)目中的雨水回用系統(tǒng)在運(yùn)行及管理維護(hù)時(shí)太過(guò)繁瑣，導(dǎo)致很多雨水回用系統(tǒng)最后都荒廢了。所以在設(shè)計(jì)與施工時(shí)，應(yīng)盡量讓其自動(dòng)化運(yùn)行，降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度。

5）海綿設(shè)施內(nèi)植物的施工。海綿設(shè)施內(nèi)的植物要根據(jù)設(shè)計(jì)的運(yùn)行工況來(lái)配置相應(yīng)的品種，這些植物一般都需要既耐水淹，又耐干旱。海綿設(shè)施內(nèi)的植物在種植后要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，一般都需要2～3個(gè)月時(shí)間，待植物完全成活后，方可采用與其他植物同樣的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.3 住宅小區(qū)海綿城市的監(jiān)測(cè)

為了解海綿城市建成后的效能，就需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。海綿城市系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)一般需要考慮以下監(jiān)測(cè)內(nèi)容：

1）實(shí)際降雨量。需要設(shè)置雨量傳感器來(lái)記錄小區(qū)的即時(shí)降雨量和累計(jì)降雨量。

2）雨水管排出口的排水流量。在雨水管道的排出口設(shè)置流量傳感器來(lái)記錄小區(qū)的雨水排出量，再對(duì)照降雨量就可以得出本小區(qū)的徑流總量控制率。

3）雨水管排出口雨水的懸浮物含量。在雨水管道排出口設(shè)置在線SS檢測(cè)儀，可測(cè)得排出雨水的污染物含量。在未設(shè)置海綿設(shè)施的收水口處設(shè)置在線SS檢測(cè)儀，可測(cè)得地表徑流雨水的污染物含量。

4）雨水回用系統(tǒng)的回用水量。在雨水回用管網(wǎng)的起端設(shè)置水表或者流量計(jì)來(lái)記錄雨水回用系統(tǒng)的回用水量，以此計(jì)算雨水回用水量占小區(qū)總用水量的比例。

由以上監(jiān)測(cè)內(nèi)容，可以得到本項(xiàng)目的場(chǎng)次降雨量、年累計(jì)降雨量、場(chǎng)次雨水排出量、年累計(jì)雨水排出量，以及地表徑流與排出雨水的污染物濃度，繼而得到年徑流總量控制率、徑流污染削減率等海綿城市的核心數(shù)據(jù)，從而得知海綿城市建設(shè)的效能。

3 住宅小區(qū)海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造實(shí)例

3.1 項(xiàng)目基底條件分析

1）氣候、地形。蘇地2016-WG-26地塊項(xiàng)目地處蘇州市，為北亞熱帶季風(fēng)氣候，降水量主要集中在6～9月，約占全年降水量的50%，多年平均蒸發(fā)量1 322.6 mm；地形以平原為主，全市地勢(shì)低平，一般高程為海拔3.5～5.0 m。

2）下墊面。場(chǎng)地下墊面主要由綠地、建筑、車行道、硬質(zhì)鋪地以及水面等組成，綠化率較高且綠化分布較為均勻，對(duì)海綿城市設(shè)計(jì)較為有利。

3）豎向分析。場(chǎng)地標(biāo)高呈北高南低趨勢(shì)，內(nèi)部高程高于外部道路，無(wú)客水匯入，防洪的安全系數(shù)較高。

4）地下空間分析。本項(xiàng)目地下車庫(kù)占比較大，對(duì)海綿設(shè)施布置影響較大。但地下車庫(kù)頂板覆土達(dá)到1.50 m，覆土較厚，對(duì)海綿設(shè)施的類型選擇影響較小。

5）土壤滲透性能。根據(jù)地勘報(bào)告分析，本項(xiàng)目表層土為素填土及粉質(zhì)黏土，土壤滲透性一般，在設(shè)置凈化速率較大的海綿設(shè)施時(shí)，應(yīng)考慮土壤的換填或者改良。

6）建筑分布。本項(xiàng)目建筑按照地塊特點(diǎn)進(jìn)行排布，高低區(qū)呈南北錯(cuò)落分布，從南到北以中軸為序，建筑組團(tuán)左右錯(cuò)落布置。建筑密度適中，布置海綿設(shè)施較為容易。

3.2 問(wèn)題與需求分析

1）問(wèn)題。地塊開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較高，開(kāi)發(fā)后勢(shì)必會(huì)對(duì)地塊及周邊區(qū)域的水文循環(huán)產(chǎn)生不利影響，地表徑流量以及徑流中的污染物含量均會(huì)增加，從而影響到附近河道的水環(huán)境、水安全、水生態(tài)。對(duì)現(xiàn)狀的排水管網(wǎng)、排澇系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊。另外，本項(xiàng)目土壤滲透性一般，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取相應(yīng)的策略來(lái)應(yīng)對(duì)。

2）需求。本項(xiàng)目需要在海綿城市的理念下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，盡量減小開(kāi)發(fā)后對(duì)城市水文循環(huán)的影響。需要對(duì)年徑流總量、徑流污染進(jìn)行控制，還需要對(duì)控制的雨水盡量進(jìn)行資源化利用。在滿足以上需求的條件下，還應(yīng)展現(xiàn)海綿城市良好的景觀效果。

3.3 海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造

1）源頭設(shè)施選擇。根據(jù)項(xiàng)目所在片區(qū)及自身面臨的突出問(wèn)題和需求，結(jié)合本項(xiàng)目的景觀綠化布局、地質(zhì)條件分布以及綠建的要求，重點(diǎn)選擇下凹綠地、雨水花園以及透水瀝青等海綿設(shè)施作為本項(xiàng)目的源頭凈化設(shè)施，充分利用本項(xiàng)目已經(jīng)設(shè)計(jì)的地下蓄水池進(jìn)行末端調(diào)蓄。

2）設(shè)計(jì)思路。針對(duì)不同下墊面條件，分別采取輔助措施，對(duì)徑流雨水進(jìn)行導(dǎo)流、傳輸與控制，著力構(gòu)建不同重現(xiàn)期降雨情形下“源頭減排”“管渠傳輸”“排澇除險(xiǎn)”等多層次、高耦合的雨水綜合控制利用系統(tǒng)。收集到蓄水池內(nèi)的雨水，經(jīng)凈化后供綠化灌溉、道路沖洗及水景用水，回用后可騰空蓄水池，為下場(chǎng)降雨的調(diào)蓄做準(zhǔn)備。

3）豎向和徑流組織。根據(jù)不同的匯水分區(qū)，將分區(qū)內(nèi)的屋面雨水通過(guò)雨落水管斷接后，經(jīng)地表徑流進(jìn)入海綿設(shè)施，綠地雨水就近進(jìn)入海綿設(shè)施，鋪裝雨水通過(guò)設(shè)置坡度直接或間接匯集于海綿設(shè)施內(nèi)。中小降雨時(shí)，雨水在海綿設(shè)施中滲濾排出；大雨時(shí)，則通過(guò)溢流口直接進(jìn)入雨水管道。部分雨水通過(guò)小區(qū)管網(wǎng)末端設(shè)置的蓄水池進(jìn)行調(diào)蓄、回用，超出其調(diào)蓄能力的雨水溢流進(jìn)入市政管網(wǎng)（圖1）。

圖1 海綿城市工藝流程

3.4 評(píng)估

1）水生態(tài)、水環(huán)境。通過(guò)海綿城市設(shè)計(jì)營(yíng)造，本項(xiàng)目綜合徑流系數(shù)為0.447，低于傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)模式（綜合徑流系數(shù)0.6～0.7）；單位面積控制容積116.6 m3/ha，即一部分雨水下滲、蓄滯或后期利用，與開(kāi)發(fā)建設(shè)前地塊內(nèi)由于自然起伏，下雨時(shí)雨水在低點(diǎn)填洼調(diào)蓄的模式相接近，維持了原有水文循環(huán)過(guò)程。同時(shí)通過(guò)源頭海綿設(shè)施的凈化，面源污染部分被削減，保護(hù)了進(jìn)入下游河道的水體水質(zhì)。

2）工程造價(jià)。下凹式綠地與原綠化做法的差異，主要為土方的減少及滲濾盲管增設(shè)，造價(jià)增加約30元/m2；雨水花園與綠地做法的差異，主要是土方開(kāi)挖、摻沙土壤換填以及滲濾盲管鋪設(shè)，造價(jià)增加約300元/m2；透水瀝青采用大孔隙瀝青混合料作表層，綜合造價(jià)為200元/m2，比常規(guī)瀝青的綜合造價(jià)增加100元/m2。最終核算得出的海綿城市設(shè)施建設(shè)費(fèi)用比原景觀工程增加約193.983萬(wàn)元，即造價(jià)增加16.73元/m2。

4 結(jié)語(yǔ)

在項(xiàng)目建設(shè)中引入海綿城市的理念時(shí)，應(yīng)以項(xiàng)目的基地條件、需求和問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)統(tǒng)籌排水系統(tǒng)、豎向和徑流組織、景觀效果，通過(guò)末端監(jiān)測(cè)評(píng)估海綿城市建設(shè)效果，及時(shí)做出調(diào)整或提示需要維護(hù)，從設(shè)計(jì)、營(yíng)造、運(yùn)行維護(hù)的各個(gè)階段協(xié)調(diào)融入海綿城市建設(shè)，使海綿城市建設(shè)的造價(jià)更低、景觀效果更好，并取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 章林偉.海綿城市建設(shè)典型案例[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2017.

[2] 阿肯色大學(xué)社區(qū)設(shè)計(jì)中心.低影響開(kāi)發(fā):城區(qū)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].盧濤, 譯.南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2017.