海綿城市在工業(yè)廠區(qū)的設(shè)計與應(yīng)用

王 蕊

中機(jī)第一設(shè)計研究院有限公司（030009）

近年來，在我國經(jīng)濟(jì)水平日益提高的背景下，城市化建設(shè)進(jìn)程逐步加快。因城市缺少完善、健全的雨水利用系統(tǒng)，排水標(biāo)準(zhǔn)較低，致使一些城市開始有徑流污染、地面塌陷、逢雨必澇等現(xiàn)象。海綿城市主要是指像海綿一樣的城市，在面對雨季時起到的作用為蓄水、滲水及凈水等，在需要水資源的情況下進(jìn)行釋放，能使當(dāng)前城市所面臨的問題得到有效解決，所以必須建設(shè)海綿城市。作為海綿城市建設(shè)中重要組成部分的工業(yè)廠區(qū)，設(shè)計中海綿城市理念的融入也尤為關(guān)鍵。

1 海綿城市建設(shè)背景

城市像海綿一樣具有良好彈性就是海綿城市。海綿城市能夠更好地適應(yīng)環(huán)境變化，且在自然災(zāi)害等應(yīng)對方面具備的彈性優(yōu)勢十分顯著。在國際上，海綿城市又有低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)之稱。我國國務(wù)院曾明確界定了海綿城市概念，即基于城市規(guī)劃及建設(shè)管理力度的有效加強(qiáng)，確保生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲作用充分發(fā)揮，借此確保城市自然滲透和進(jìn)化目標(biāo)有效實現(xiàn)的理念就是海綿城市。

目前，我國面臨的水資源危機(jī)較多，如水質(zhì)污染、城市內(nèi)澇、地下水位降低等，造成此類問題的原因并不是某個部門管理不當(dāng)所致，而是綜合性問題的充分體現(xiàn)，所以解決此類問題要以全面及綜合解決方案為依托。以我國當(dāng)前水資源發(fā)展現(xiàn)狀為立足點提出的海綿城市概念，為現(xiàn)實問題解決指引方向。

2 海綿城市在工業(yè)廠區(qū)的設(shè)計與應(yīng)用

工業(yè)廠區(qū)設(shè)計中應(yīng)用海綿城市理念，要多角度、全方位貫徹海綿城市理念，確保工業(yè)廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計與海綿城市建設(shè)要求相符。文章主要從以下幾方面探討工業(yè)廠區(qū)設(shè)計中海綿城市理念的應(yīng)用。

2.1 工業(yè)廠區(qū)屋面

工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)區(qū)域主要有兩種建筑屋面形式。一種是大型連跨廠房。此種廠房屋面雨水多選擇虹吸排水形式。在發(fā)生降雨的情況下，因屋面雨水具有較大的徑流量，所以會加大廠區(qū)管網(wǎng)壓力，導(dǎo)致內(nèi)澇災(zāi)隨之產(chǎn)生。所以，對于大型廠房屋面來說，雨水可向雨水收集池排放，而經(jīng)過處理后的雨水可應(yīng)用在沖洗地面及澆灌花木等方面，不僅實現(xiàn)了雨水的高效利用，也利于工廠用水成本的降低，且雨水徑流量也會因此減少，使峰值時間有效延遲。

另一種是小型廠房或生產(chǎn)配套設(shè)施。此類廠房屋面雨水多選擇重力排水形式。處于降雨環(huán)境中時，能夠?qū)⑽菝嬗晁蚪ㄖ浇G化帶排入，進(jìn)而借助綠化帶收集及下滲等作用，達(dá)到地下水補(bǔ)充、綠地澆灌的目的，保障水資源有效節(jié)約[1]。在工業(yè)廠區(qū)中，一般會有辦公、宿舍、食堂等建筑，此類建筑屋面大多數(shù)都是混凝土平屋面形式，所以在做好防水、保障荷載要求的前提下，可選擇應(yīng)用綠色屋面的方式。因綠色屋面不僅能實現(xiàn)水分的吸收和儲存目的，同時基于土壤滲透的利用，能使雨水中的部分污染物質(zhì)有效凈化，達(dá)到廠區(qū)下墊面雨水徑流系數(shù)降低的目的，確保雨水匯集速度有效減少，使雨水排放強(qiáng)度降低。

2.2 廠區(qū)綠化帶

傳統(tǒng)工業(yè)廠區(qū)建設(shè)中，并未實現(xiàn)均勻的綠化分布效果。在一些生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)綠化帶面積受工藝生產(chǎn)等限制性因素影響，并不沒有較大面積。海綿城市理念下，工業(yè)廠區(qū)設(shè)計過程可選擇下沉式綠地，取代普通綠地。下沉式綠地可以在道路兩側(cè)、建筑四周設(shè)置，借此對屋面重力雨水及綠地、附近路面雨水進(jìn)行收集，有效減少地面積水。綠地蓄積的雨水下滲到地下，能夠在一定程度上補(bǔ)充地下水，提高土壤含水率，減少綠地維護(hù)的澆灌次數(shù)，不僅能達(dá)到水資源節(jié)約目的，也能夠良好地控制徑流污染物[2]。

因廠前區(qū)對景觀綠化的需求較高，所以該區(qū)域的綠地面積往往具有較大比例，也存在集中特征。在實現(xiàn)海綿城市在工業(yè)廠區(qū)的建設(shè)過程中，可借助雨水花園取代普通綠地。與普通綠地相比，雨水花園能更好地降低雨水徑流流速，確保徑流量有效削減，促使洪澇災(zāi)害減少。借助雨水花園實現(xiàn)的小生態(tài)環(huán)境，為一些昆蟲提供食物和棲息地，使雨水滯留時間得到有效控制，避免蚊蠅滋生等現(xiàn)象。可以說，雨水花園具備的景觀效益、生態(tài)效益十分顯著。

2.3 道路廣場和停車位

一般住宅小區(qū)或公共建筑道路雨水收集系統(tǒng)大多選擇透水鋪裝形式，但工業(yè)廠區(qū)需要貨物運送、物料堆放、工藝生產(chǎn)等，所以廠區(qū)道路會有工業(yè)廢渣及碎石等，這會導(dǎo)致透水鋪裝空隙結(jié)構(gòu)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，使其徑流調(diào)控能力被削弱。與此同時，部分廠區(qū)主要道路上會有承重型貨車，此類貨車對路面荷載具有較大要求，而透水混凝土有空隙，路面不具備較強(qiáng)抗壓能力，形變現(xiàn)象極易發(fā)生，導(dǎo)致使用和后期維護(hù)的成本隨之增加。對此，該區(qū)域并不適合選擇透水地面。針對此類地面來說，可將雨水向路面兩側(cè)綠化帶內(nèi)排放，選擇下沉式綠地應(yīng)用來達(dá)到滲、滯、蓄、凈、用等目的。而對于一些無綠化帶道路或大型廠堆等區(qū)域來說，可通過雨水收集池的設(shè)置來收集、凈化、利用雨水[3]。

因廠前區(qū)一些廣場及景觀等區(qū)域道路并不會承受較大的荷載，也無嚴(yán)重面源污染存在，所以可選擇透水混凝土。該環(huán)節(jié)可將植草磚敷設(shè)到停車位上。對于透水混凝土和植草磚來說，都要選擇透水鋪裝形式，原因在于作為生態(tài)排水設(shè)施的透水鋪裝，能夠增加降雨滲透率，使地面徑流量大幅度降低，有效避免因大暴雨或連續(xù)降雨造成的城市洪澇災(zāi)害。

2.4 內(nèi)排水系統(tǒng)

一些廠區(qū)雨水立管通常都在墻內(nèi)設(shè)置，需要先穿過墻基礎(chǔ)，之后經(jīng)過埋地雨水橫管向室外雨水井直接接入。在海綿城市理念下，設(shè)計工業(yè)廠區(qū)時要積極優(yōu)化、改造此類雨水立管設(shè)置方式[4]。可將小型滲透型沉砂井增設(shè)在埋地橫管中，此時屋面雨水能夠經(jīng)過沉砂井向生物滯留設(shè)施內(nèi)排放。沉砂井井面標(biāo)高通常比溢流井標(biāo)高略高，有效避免了生物滯留設(shè)施蓄滿水后向沉砂井倒流。與此同時，也要注重截污掛籃的設(shè)置，避免雜物進(jìn)入井內(nèi)堵塞出水管的現(xiàn)象。為有效避免埋地橫管內(nèi)積水，可選擇滲透型結(jié)構(gòu)沉砂井設(shè)置。

3 提升海綿城市在工業(yè)廠區(qū)設(shè)計中應(yīng)用效果的方法

3.1 打造海綿微地形和景觀

一般來說，工業(yè)廠區(qū)景觀均會有裸土或植物長勢較差的現(xiàn)象，所以工業(yè)廠區(qū)的景觀提升十分必要。一些工業(yè)廠區(qū)如煙廠的景觀通常都需要進(jìn)行專業(yè)設(shè)計，所以具有較高的檔次，要想達(dá)到進(jìn)一步的優(yōu)化目的，面臨的挑戰(zhàn)就是如何結(jié)合景觀設(shè)計和海綿工程[5]。綠地高于路面15～25cm為常見廠區(qū)現(xiàn)狀。在海綿城市理念下工業(yè)廠區(qū)建設(shè)，生物滯留設(shè)施為達(dá)到路面徑流的收集和消納目的，設(shè)施表面通常會低于路面標(biāo)高，且與路面相比，下凹面往往會低于路面15～30cm，致使生物滯留設(shè)施的挖深呈現(xiàn)出過大的現(xiàn)象，影響景觀效果。

對此，首先，可選擇分區(qū)設(shè)計的方式，僅對屋面雨水進(jìn)行收集的生物滯留設(shè)施進(jìn)行整體抬高處理，避免深挖坑現(xiàn)象。其次，對于生物滯留設(shè)施開挖而生成的土方來說，可就地應(yīng)用，進(jìn)行微地形的堆坡塑造，確保在生物滯留設(shè)施中廠區(qū)能借助堆坡而實現(xiàn)島嶼造型，有效塑造景觀層次感，實現(xiàn)成本的節(jié)約。最后，提高對綠地內(nèi)景觀設(shè)計的重視程度，應(yīng)以園林造景設(shè)計方式為依據(jù)開展植物配置工作。

3.2 擴(kuò)大生物滯留設(shè)施調(diào)蓄容量

因廠房具有較大的硬化面積，但綠化率卻較小，所以應(yīng)注重空間受限這一現(xiàn)在的改進(jìn)。設(shè)計中調(diào)蓄量不足的情況經(jīng)常會遇到，此時就必須要擴(kuò)大生物滯留設(shè)施調(diào)蓄容量。

首先，基于堆坡下凹結(jié)構(gòu)的微地形為出發(fā)點，通過面層PP蓄水模塊的應(yīng)用，使下凹面有效延伸，達(dá)到下凹面上堆坡綠化的目標(biāo)，然后拓展下凹面，有效增加蓄水空間，提高海綿功能及景觀品質(zhì)。針對表層的蓄水模塊來說，可使用透水土工布進(jìn)行包裹處理。同時，保障從側(cè)面進(jìn)水，設(shè)置碎石層。

其次，對于生物滯留設(shè)施底部結(jié)構(gòu)來說，可考慮選擇PP模塊，替代碎石層。PP模塊具有較大的孔隙率，和碎石層相比，能夠大幅度減少生物滯留設(shè)施蓄排水體積，進(jìn)一步減少挖方和對地下管線的影響[6]。與此同時，基于PP模塊的適當(dāng)調(diào)配，也利于生物滯留設(shè)施調(diào)蓄能力的增強(qiáng)。為確保底層蓄水調(diào)蓄能力充分發(fā)揮，可將導(dǎo)水管均勻布設(shè)在生物滯留設(shè)施內(nèi)，使蓄水速率有效加快。導(dǎo)水管的顯著作用是向PP模塊生態(tài)蓄水層引流表層雨水，而基于UPVC雙層套管結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，加之在底部進(jìn)行濾網(wǎng)的設(shè)置，能為定期清理和清洗提供便利。

3.3 設(shè)計綠色屋頂

常用的海綿設(shè)施就是綠色屋頂，有利于降低屋面徑流系數(shù)，使熱島效應(yīng)得到有效緩解。與此同時，綠色屋頂對雨水起到的滯留凈化作用也十分顯著，所以條件允許的情況下，可考慮設(shè)計綠色屋頂。

3.3.1 密切關(guān)注屋面荷載并核算

對于改造項目建議屋面選擇輕質(zhì)營養(yǎng)土，有效降低其荷載，可將設(shè)置后的綠色屋面做為不上人的屋面。

3.3.2 做好屋面防水措施

綠色屋面能夠在一定程度上滯留雨水，所以屋面防水必然會有一定風(fēng)險，此時要監(jiān)測并評估屋面防水結(jié)構(gòu)層，在發(fā)現(xiàn)有滲漏問題或隱患等的情況下，要進(jìn)行積極修補(bǔ)[7]。除此之外，還應(yīng)控制好綠色屋頂蓄排措施。從容器式屋頂綠化方面來說，容器間要銜接緊密，環(huán)環(huán)相扣，底層排水管要朝向屋面天溝方向，避免容器下積水的現(xiàn)象。圍擋式屋頂綠化要注意排放層的坡向，重視泄水孔的合理設(shè)置。

3.3.3 注重養(yǎng)護(hù)問題

因綠色屋面種植土較薄，所以可選擇營養(yǎng)土，為植物生長提供有利條件。也要選擇易成活和易養(yǎng)護(hù)的海綿植物，如佛甲草、垂盆草等[8]。此外，因屋面溫度變化較大，應(yīng)注意澆灌系統(tǒng)的設(shè)置，選擇自動澆灌模式，避免植物曬死及旱死。

4 結(jié)語

受各地條件因素影響，海綿城市建設(shè)措施也會有所不同。海綿城市試點建設(shè)的一個重要目的就是探索與本地相適應(yīng)的海綿城市設(shè)計方法，如此才能確保海綿城市功能充分體現(xiàn)出來。文章主要是在工業(yè)廠區(qū)設(shè)計中探討海綿城市理念的應(yīng)用，希望能為解決城市現(xiàn)實問題提供參考意見。