大型公共建筑設(shè)計(jì)中海綿設(shè)施技術(shù)要點(diǎn)分析
——以山東大學(xué)青島校區(qū)學(xué)生會(huì)堂項(xiàng)目為例

王曉誠(chéng)

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200002）

0 引言

低影響開(kāi)發(fā)（LID）是城市建設(shè)的重要指導(dǎo)思想，也是海綿工程核心技術(shù)體系的重要組成部分。城市大型公共建筑的興建對(duì)地表徑流和水循環(huán)造成巨大的影響，不利于提高大型公共建筑的品質(zhì)和維護(hù)城市水生態(tài)的健康，因而與低影響開(kāi)發(fā)的理念背道而馳。本研究以山東大學(xué)青島校區(qū)學(xué)生會(huì)堂項(xiàng)目為例，以海綿城市建設(shè)為基本理念，基于暴雨洪水管理模型（SWMM）對(duì)大型公共建筑單體的給排水進(jìn)行建造設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)大型建筑單體相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，可有效地實(shí)現(xiàn)大型公共建筑的海綿設(shè)計(jì)，維護(hù)高品質(zhì)的水生態(tài)，有助于達(dá)到低影響開(kāi)發(fā)的目的。

1 項(xiàng)目概況

山東大學(xué)青島校區(qū)位于即墨市鰲山衛(wèi)鎮(zhèn)藍(lán)鰲路（泰安街）東首，距離青島市中心45 km，區(qū)位優(yōu)越，交通便捷，景色優(yōu)美。青島市藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃將鰲山灣定位于海洋科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)，山東大學(xué)青島校區(qū)位于其核心位置。學(xué)生會(huì)堂位于山東大學(xué)青島校區(qū)總體規(guī)劃南北向主軸的重要節(jié)點(diǎn)位置，是由學(xué)生會(huì)堂和草坡下空間組成的建筑群組，包含大劇場(chǎng)、小劇場(chǎng)、藝術(shù)中心以及室外共享空間，主要承擔(dān)教學(xué)培訓(xùn)、文藝演出和大型集會(huì)，是校園標(biāo)志性建筑。

山東大學(xué)青島校區(qū)學(xué)生會(huì)堂項(xiàng)目規(guī)模約4 萬(wàn)m2，其建筑和草坡地形的結(jié)合既帶來(lái)了視覺(jué)的享受，又為設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了困難：1） 多重開(kāi)口，開(kāi)敞的設(shè)計(jì)；2）互相交融環(huán)抱著的建筑群組；3） 雙曲面的草坡既是屋頂，又是綠色的地面等。

2 SWMM模型計(jì)算結(jié)果

采用2014—2018 年降雨系列數(shù)據(jù)進(jìn)行模型計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表1，其中年徑流總量控制率平均值為83.9%。本場(chǎng)地能夠達(dá)到新建建筑與小區(qū)年徑流總量控制率的指標(biāo)要求[1-2]。

表1 模型現(xiàn)狀模擬結(jié)果分析Tab.1 Analysis of current model simulation results

目前收集到的降雨數(shù)據(jù)為2014—2018 年數(shù)據(jù)，即共計(jì)5 年的小時(shí)間隔降雨數(shù)據(jù)，最大小時(shí)降雨量為62.4 mm，最大24 h 降雨量為150.7 mm。5 年中最大的降雨量發(fā)生在2018 年，為723 mm；最小降雨量在2015 年，為456 mm；5 年的平均總降雨量為599.6 mm。

3 技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 場(chǎng)地管道排水能力

采用SWMM模型，分別模擬在3年一遇及5年一遇的120 min降雨情況下排水管道的排水能力，雨型數(shù)據(jù)及其分布見(jiàn)表2 和表3，其中t、i、P分別為降雨時(shí)間、滲透率、重現(xiàn)期[3]。

表2 重現(xiàn)期P=3年的120 min設(shè)計(jì)雨型Tab.2 Recurrence period P=3 120 min Design rain pattern

表3 重現(xiàn)期P=5年的120 min設(shè)計(jì)雨型Tab.3 Recurrence period P=5 120 min Design rain pattern

選擇模型中一條最長(zhǎng)的管線路徑進(jìn)行研究，通過(guò)觀察執(zhí)行P=3 年120 min 和P=5 年120 min 降雨條件下的管道運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)該管道路徑存在管道超載情況。因此可得出結(jié)論：本地塊內(nèi)排水管道滿足5 年一遇120 min 降雨的排水要求，不會(huì)出現(xiàn)積水情況。

3.2 水量平衡分析和調(diào)蓄池容積

對(duì)可利用水量和實(shí)際利用水量進(jìn)行了比較分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 可利用水量和實(shí)際利用水量的比較分析Tab.4 Comparative analysis of available water and actual water use單位：m3

設(shè)定綠地面積為16 548 m2；日平均澆灑量為0.001×16 548×2=33.1 m3；年澆灑量為33.1×150=4 965 m3。道路澆灑面積為9 635 m2；日平均澆灑量為0.001×9 635×2=19.3m3；年澆灑量為19.3×120=2 316 m3。綠化及道路年總用水量為4 965+2 316=7 281 m3。平均月用水量為7 281/12=606.75 m3。雨水收集后可用于道路澆灑、綠化噴灑，根據(jù)區(qū)域內(nèi)布局特點(diǎn)及雨水回收利用的要求，設(shè)計(jì)收集雨水量10 d 綠化及道路沖洗水量：（19.3+33.1）×10=524 m3。考慮到最不利的情況，在雨水資源利用留有余地的情況下，本次設(shè)計(jì)收集雨水量為600 m3。

3.3 徑流污染控制率

區(qū)域水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)缺失時(shí)，采用年徑流污染削減率（SS削減率）來(lái)評(píng)價(jià)區(qū)域徑流污染削減率。區(qū)域徑流污染削減率見(jiàn)表5和表6。

表5 不同的下墊面對(duì)SS的削減率Tab.5 Different under-pads face SS reduction rates

表6 本項(xiàng)目的徑流污染控制率Tab.6 Runoff pollution control rate of this project

《青島市海綿城市建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》提出的SS 綜合去除率=（ΣLID 設(shè)施對(duì)應(yīng)的匯水面積×LID設(shè)施SS 削減率/LID 設(shè)施對(duì)應(yīng)的匯水面積總和）×LID 設(shè)施總體對(duì)硬化面積的雨水徑流收集率。LID設(shè)施總體對(duì)硬化面積的雨水徑流收集率等于（LID本身的面積+LID 收集其他硬化面積之和）與項(xiàng)目總面積的比值[4]。

4 結(jié)論

根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果對(duì)海綿設(shè)施進(jìn)行如下規(guī)劃：

（1） 概化排水系統(tǒng)。本地塊主要采用管道和低影響開(kāi)發(fā)措施進(jìn)行排水管理。現(xiàn)狀共概化22 個(gè)排水節(jié)點(diǎn)和22個(gè)排水管道。

（2） 劃分子匯水分區(qū)。分析研究范圍內(nèi)的排水條件，將本地塊共劃分為24 個(gè)子匯水分區(qū)，總面積約4 ha。

（3） 使用LID 設(shè)施。分析研究范圍內(nèi)的用地情況和排水條件，在研究區(qū)域里合理地布設(shè)LID 設(shè)施，共計(jì)8個(gè)，包括下凹綠地4處和透水鋪裝4處。

該項(xiàng)目通過(guò)透水鋪裝、下凹綠地和雨水調(diào)蓄池等海綿設(shè)施有效地實(shí)現(xiàn)了雨水的滲透、儲(chǔ)存，達(dá)到控制徑流總量和徑流污染的目的，實(shí)現(xiàn)了水體的自給和自循環(huán)，改善了水環(huán)境。