福州市某小學海綿城市設施設計實例分析

卓清燕

(福建省建筑科學研究院有限責任公司 福州 350018)

1 工程概況

本工程建設地點位于福建省福州市鼓樓區，項目總用地面積為5806.00m2，其中建筑占地面積1844.43m2，硬質地面面積2219.77m2，綠地面積1741.80m2，主要是新建一棟上部6層的教學綜合樓(包含2層平戰結合人防地下室)。依據《福建省海綿城市建設技術導則》，參照福州市“徑流總量控制率——設計雨量”曲線以及我國部分城市年徑流總量控制率與對應的設計降雨量值一覽表，本工程場地設計控制雨量為24.1mm，年徑流總量控制率75%、面源污染(ss)削減率45%[1]。

2 雨水徑流控制技術措施

為了實現年徑流總量控制的目標，可以采取各種海綿城市技術及其相應的措施。常用的海綿城市技術措施有下凹式綠地、雨水花園、植草溝、透水鋪裝、綠色屋頂、生態濕地景觀、雨水調蓄回用等。

(1)下凹式綠地：具有一定的調蓄容積，但比較有限，其構造簡單，建設、維護成本均比較低，故適用范圍廣泛，但它在大面積使用時，容易受地形條件限制。

(2)雨水花園：具有生態可持續的特點，一般都要設置濾料層、滲管等附屬設施，構造相比下凹式綠地較為復雜。

(3)植草溝：具有一定的雨水凈化功能，可收集和輸送雨水，經常和其他技術設施配套使用，起到銜接作用，但它對地形條件要求較高。

(4)透水鋪裝：透水鋪裝透水能力強，且施工方便、適用范圍廣泛，但它對鋪設面基層要求較高，且透水磚的孔隙比較容易堵塞，若后期維護不到位，其透水性能將大大下降，甚至喪失透水功能。

(5)綠色屋頂：能有效達到源頭減排的作用，同時還具有隔熱作用，但它對屋面荷載防水和空間等方面有較高要求，適用于平屋頂和坡度不超過15°的坡屋面。

(6)生態濕地景觀：具有一定雨水調蓄容積的措施，具有生態優良、景觀優美等特點。常見的生態濕地景觀的構建主要由生態塘、生態護坡和生態浮島等設施組合而成，需要較大的場地空間，受場地景觀水體的規模和進水水質等方面的條件影響較大。

(7)雨水調蓄回用：主要由預處理系統、雨水蓄水系統、雨水供水系統和雨水控制系統組成，該技術成熟簡單且穩定性較好，但建設費用較高，且日常養護費用高，目前主要適用于用地緊張的工程項目。

上述幾種海綿城市技術可以單獨使用，也可以多種聯合使用，在實際工程設計中，應結合工程的實際情況，合理確定控制目標，科學規劃布局和選用合適的海綿城市技術及其相應的設施?？紤]到本工程用地緊張，無法提供較大的室外場地來構建一套完整的生態系統，所以設計首先排除了采用生態濕地景觀技術，確定了以下兩種設計方案。

方案一：出于為學校提供更多的活動空間、不占用校園用地的目的，本方案只利用地下空間，采用雨水調蓄回用技術，將屋面雨水經立管重力流排至室外雨水邊溝后再排至室外雨水檢查井，場地雨水和綠化過滲雨水也通過雨水口就近排至室外雨水檢查井，通過室外雨水管網最終收集至雨水調蓄池。

屋面、硬質地面、綠地的徑流系數分別為0.85、0.85、0.15，對應的面積詳第1節的“工程概況”，計算得三者的徑流量分別為37.78m3、45.47m3、6.30m3，則方案一場地綜合徑流系數為0.64，設計調蓄容積為89.55m3。通過計算得整個校區雨水管網最末端的相對標高為-1.978m，結合校區總平面布局，在校區南側的校門口硬地區域設置一個有效容積為89.55m3的雨水調蓄池，尺寸為12m×2m×6m(h)。由于調蓄池容積較大，土建造價昂貴，而且該系統日常維護費用較高，完全超出學校的造價預算，同時室外埋地調蓄池也存在一定的安全隱患，所以經各方考慮方案一不予采用。

方案二：該校園的綠地面積和室外道路等均比較有限，只采用上述多項海綿城市技術中的其中一種是無法達到場地年徑流總量的控制目標，故本方案將多項海綿城市技術進行聯合使用，通過增加透水鋪裝和綠色屋頂、設置增加生物滯留設施(植草溝、雨水花園)來實現控制率指標要求。

通過表1中各類目的加權平均計算得方案二場地綜合徑流系數為0.44，場地徑流總量為60.97m3，則本方案的目標調蓄容積為60.97m3。

表1 方案二場地徑流系數計算

本方案在室外綠化部分設置了461.66m2雨水花園(設計有效深度為0.25m)，利用其調蓄容積來調蓄場地徑流總量。

注：圖1中明線線圈部分為雨水花園。雨水花園為自然放坡，上口大、下口小，非矩形狀，根據計算得出雨水花園實際調蓄容積約為矩形狀坑塘容積的0.6倍，則本工程不規則形狀的雨水花園的調蓄容積的計算方法為：調蓄容積=面積×有效深度×0.6，計算的方案二采取的海綿城市技術設施的調蓄容積為69.25m3，大于目標調蓄量60.97m3，滿足徑流總量控制率指標要求。

此外，徑流污染控制是海綿城市雨水系統的控制目標之一，我們一般采用SS作為徑流污染控制指標，在此還應計算符合本方案的面源污染(ss)削減率能否滿足要求。本方案中透水鋪裝、綠色屋頂、雨水花園的措施處理徑流量分別為13.16m3、15.42m3、69.00m3，合計97.58m3，對應的措施處理徑流量占比分別為0.13、0.16、0.71，合計為1.00，對應的措施SS去除指標分別為0.80、0.75、0.80，計算的措施平均SS去除率為0.79、年徑流總量控制率為0.75、年SS總量去除率為0.60，得方案二的面源污染(ss)削減率為60%>45%，滿足設計要求。

此外，經過市場調查，方案一的總造價約為90萬，方案二的總造價約為76萬，方案二比方案一更經濟。

3 結語

綜上所述，方案二采取多項海綿城市技術相結合的地上設施來滿足控制率要求，相比較方案一的地下設施而言，遵循了因地制宜、先地上后地下的綠色優先原則，取得良好的景觀、生態效果，在節約建設和運行成本的同時，排除了許多安全隱患，為學生提供了一個非常好的學習環境，同時也為小學所在的片區周邊環境品質的提升創造了很多無形價值。