海綿城市理念下的給水廠設計
——以潮州市某給水廠為例

張 紅

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

海綿城市“慢排式”的雨洪管理理念以“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施實現雨水資源化利用，得到了國家大力推廣。但目前對海綿城市建設研究大多基于建筑小區[1-2]、風景園林[3-4]、市政道路[5]，在給水廠中的應用較少。因此，本文通過對潮州某給水廠進行海綿城市設計，為海綿城市理念在給水廠的實踐做出有力探索。

1 項目概況

1.1 工程概況

潮州市某給水廠南臨河道，北臨現狀工廠，東西側為規劃道路，西臨現狀污水廠。給水廠設計總規模25 萬m3/d，近期規模15 萬m3/d，項目主體采用“混凝—沉淀—過濾—消毒”常規工藝，供水水質滿足《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2022），廠區防洪標準為50年一遇，廠區雨水系統設計重現期取2年。

1.2 建設目標

參照住房和城鄉建設部2015年發布的《海綿城市績效評價和考核辦法（試行）》的海綿城市建設評價體系，基于《潮州市海綿城市專項規劃（2017—2035）》（簡稱《規劃》）要求，結合給水廠的建設實際，將本項目海綿城市水環境建設指標體系細化為4類，分別為水生態、水安全、水環境、水資源，海綿城市水環境建設指標體系如表1所示。

表1 海綿城市水環境建設指標體系

2 海綿設施布置與核算

2.1 設計思路

2.1.1 低影響開發雨水系統流程設計

本項目建（構）筑物主要包括辦公樓、食堂、水處理構筑物、污泥處理設施、加藥間及機修車間等，根據水廠不同功能分區建（構）筑物的特點，選取性價比高的低影響開發設施落實海綿設計。由于給水廠地勢北高南低，豎向設計應堅持雨水的重力流原則并盡量利用原有的豎向高差條件組織雨水流程，將雨水徑流逐級降低匯入蓄存設施[6]。其中人行通道、廣場和停車場等場所充分利用強透水性材料，實現雨水的快速滲透，達到補充地下水和降低徑流系數的效果；在廠區道路和建筑物周邊綠地布置下凹式綠地和雨水花園，既可增加廠區的美觀度，又可消納徑流雨水，充分發揮調蓄、滯留和凈化功能。所有建筑物的雨落管斷接，就近引入海綿設施。

當發生降雨時，雨水經透水鋪裝引入下凹式綠地及雨水花園，通過雨水收集管進入雨水調蓄池，處理后雨水用于沖刷廠區道路、補充景觀用水和灌溉綠化。降雨高峰時，雨水調蓄池還起到蓄留雨水、削減峰值作用，超量溢流至市政雨水管。雨水組織排放流程如圖1所示。

圖1 雨水組織排放流程

2.1.2 匯水分區劃分及海綿設施布置方案

給水廠建設用地面積為6.2 hm2，總建筑面積2.2 hm2；道路用地面積約4.3 hm2；綠化用地面積3.1 hm2，綠化率49.6%。綜合給水廠總平面布置及綠化實施方案，依據地形標高及雨水管網布局、道路等布置劃分匯水分區。總平面根據功能可分為廠前區、水處理區、污泥處理區、輔助生產區，其中水處理單元又可細分為3 個匯水分區，全廠共6 個匯水分區。

根據給水廠平面布局，布置下凹式綠地、透水人行道、生態停車場、雨水花園等海綿設施，實現廠區雨水的調蓄、凈化、回用和超量外排。各匯水分區及海綿設施布置方案如圖2所示。

圖2 各匯水分區及海綿設施布置方案

2.2 海綿設施規模計算

2.2.1 徑流控制總量核算

根據海綿設施布置方案，水廠的下墊面分為建筑屋面、水面、綠地、瀝青路面、透水人行道和透水停車場，參照《海綿城市建設技術指南（試行）》（簡稱《指南》）第四章表4-3，雨量徑流系數分別取0.85、0、0.15、0.85、0.45 和0.48，用加權平均法計算廠區的綜合雨量徑流系數?。分別對6 個匯水分區進行計算，各分區設計調蓄容積如表2所示，得出水廠的總設計調蓄容積為579.8 m3。

表2 各分區設計調蓄容積

設計調蓄容積計算如式（1）所示。

式中：V——設計調蓄容積，m3；H——設計降雨量，mm，本項目設計降雨量為22.6 mm；?——綜合雨量徑流系數；F——匯水面積，hm2。

給水廠具有調蓄作用的海綿設施為雨水調蓄池、下凹式綠地和雨水花園，其中調蓄池有效深度2.5 m，下凹式綠地有效深度0.12 m，雨水花園調蓄有效深度0.25 m，各分區的實際調蓄容積如表3所示，給水廠實際總調蓄容積為785.1 m3。

表3 各分區的實際調蓄容積

根據《規劃》，潮州市年徑流總量控制率及對應的設計降雨量如表4所示。通過海綿化設計，廠區綜合雨量徑流系數為0.41，實際調蓄容積達到785.1 m3，滿足設計所需調蓄容積579.8 m3，年徑流總量控制率可達到73.0%，滿足64.2%的控制目標。

表4 潮州市年徑流總量控制率及對應的設計降雨量

2.2.2 年徑流污染削減率核算

根據《指南》，年SS 總量去除率=年徑流總量控制率×低影響開發設施對SS 的平均去除率。參考《指南》表4-1 確定海綿設施對SS 的平均去除率，雨水調蓄池、透水鋪裝和雨水花園對SS 平均去除率分別取85.0%、90.0%和82.5%（不考慮下凹式綠地對污染物的去除效果，不納入計算），用加權平均法計算低影響開發設施對SS 的平均去除率為89.3%。本項目年SS 總量去除率=73.0%×89.3%=65.2%，滿足61.7%的控制目標。

2.3 細節設計建議

（1）雨水調蓄池容積不宜太大，設計時應充分考慮雨水回用的用途及水量需求，并建議布置在廠區低洼處，靠近主要雨水回用區域。本項目將雨水調蓄池設置在廠前區匯水分區一低洼處，主要用于周邊的綠化灌溉和沖刷道路及廣場。

（2）廠區建筑物雨落管斷接處需設置消能設施，就近接入或通過雨水溝渠引入海綿設施。

3 結語

本文基于海綿城市理念對給水廠進行設計，因地制宜布置下凹式綠地、雨水花園、雨水調蓄池、透水鋪裝等設施。通過海綿設施的調蓄作用及對SS 的去除能力，達到徑流總量和徑流污染控制目標，基本實現水生態、水安全、水環境、水資源等4 個方面的建設目標。