海綿城市在總圖設(shè)計中的技術(shù)研究

羅松

（中國建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100044）

1 引言

海綿城市，又名“水彈性城市”，作為城市雨洪管理的概念在當代城市建設(shè)中逐漸被廣泛應用，在適應環(huán)境氣候變化、抵擋雨水帶來的自然災害、預防洪澇等領(lǐng)域起到了卓越的效果。海綿城市利用其“海綿”特性，在下雨時讓城市可以像海綿一般有效地吸濕、儲水、滲漏、凈化，并根據(jù)需要適度釋放和運用儲存的水。

海綿城市在確保城市進行安全排水防澇的前提下，以生態(tài)優(yōu)先為原則，將自然路徑與人工措施相結(jié)合，最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的存儲、滲透與凈化，達到水資源再利用和生態(tài)環(huán)境保護的目的。

2 設(shè)計理念和目標

在總圖設(shè)計中，過去常用普通的硬化路面作為設(shè)計選型，每逢大雨來臨，主要依托管渠、泵站等設(shè)施進行雨水的引流與排水，這種快速排放和末端匯集的疏導模式很容易造成雨后內(nèi)澇。要解決排澇的根本問題，海綿城市首先要對材料和設(shè)施進行改善與更替。在海綿城市引導下的總圖設(shè)計中，滲水磚、植草溝、下沉式綠地、雨水花園、綠化屋面等材料設(shè)施作為優(yōu)先使用的對象來統(tǒng)籌科學組織排水。

海綿城市的核心目標為“滯、滲、凈、蓄、排、用”。將“緩釋慢排”和“分散源頭”等方式作為海綿城市雨水匯集的引流導向，在避免了洪澇的同時，又能有效地收集雨水。海綿城市的核心理念是要科學引導場地內(nèi)以及市政道路中下墊層區(qū)域的雨水流徑，快速地吸收雨水的同時，合理有效地進行利用。

3 總平面規(guī)劃布局與海綿城市

隨著綠色建筑設(shè)計理念的深入，在總圖規(guī)劃設(shè)計中，從前期的方案設(shè)計到初步設(shè)計及后續(xù)的施工圖過程中，總平面設(shè)計涵蓋全過程，海綿城市的設(shè)計理念應該貫穿設(shè)計全過程。

3.1 海綿城市與建筑主體

在建筑的主體設(shè)計范圍，綠色屋面作為此板塊中海綿城市的關(guān)鍵承載點發(fā)揮著重要的“海綿”作用。海綿城市中綠色屋面的設(shè)置原則即設(shè)置于平屋頂及建筑坡度小的建筑，可結(jié)合景觀專業(yè)的設(shè)計構(gòu)成海綿城市的載體，通常綠化設(shè)置范圍不小于30%的屋頂面積。在方案設(shè)計初期就要規(guī)劃好屋面綠化的設(shè)計區(qū)域和范圍，結(jié)合建筑方案主體，在美觀的同時達到海綿城市的滲透效果。

3.2 海綿城市與場地設(shè)計

在總平面設(shè)計中，需要結(jié)合項目當?shù)氐淖匀粴夂驐l件，與景觀設(shè)計更好地結(jié)合在一起，選擇適宜的徑流系數(shù)和徑流污染控制效能顯著科學調(diào)蓄設(shè)備，根據(jù)調(diào)蓄滲透目標計算場地需要的調(diào)蓄容積，科學布置調(diào)蓄設(shè)施。在場地設(shè)計中，透水鋪裝、下凹式綠地、植被草溝、雨水花園逐步被廣泛地應用，從而達到預先設(shè)定的海綿城市設(shè)計目標。

4 具體技術(shù)措施

依照技術(shù)類型，海綿城市的設(shè)施在廣義上可分為滲透設(shè)施、雨水調(diào)蓄設(shè)施、儲存回收設(shè)施、凈化截污設(shè)施、雨水傳輸設(shè)施。主要技術(shù)措施如下。

4.1 透水鋪裝

透水鋪裝主要應用于城市廣場、停車場及人行道地面，根據(jù)透水鋪裝面層的不同，可分為透水混凝土、透水瀝青混凝土和透水磚3 種材料的組合形式，透水鋪裝通常占全部鋪裝面積的70%。在園林景觀設(shè)計中，通常采用碎石、鵝卵石等鋪地材料；停車場地面通常采用植草格、植草磚等鋪地材料。依靠透水鋪裝材料的多孔特性，過濾凈化雨水，存蓄滯留雨水，為消解場地內(nèi)的雨水提供了條件。

透水鋪裝應滿足以下條件[1]：（1）透水系數(shù)不應小于2.0×10-2cm/s；（2）透水鋪裝防滑性能不應小于6；（3）保水率不小于0.6 g/cm2；（4）耐磨性的磨坑長度不應大于4.5 cm（見圖1）。

圖1 透水鋪裝構(gòu)造措施

4.2 下沉式綠地

在場地設(shè)計中，結(jié)合景觀設(shè)計的需要，下沉式綠地通常設(shè)置于集中綠化的場地范圍內(nèi)，若要達到存蓄效果，下沉綠地的深度不能小于30 cm，并且要低于周邊場地和道路的標高。當城市廣場道路等綠地的寬度大于3 m 時，宜設(shè)計下沉式綠地。下沉式綠地根據(jù)徑流系數(shù)的控制要求計算需要的調(diào)蓄容積，同時結(jié)合下沉綠地設(shè)置植土層、中粗砂層、碎石層和溢流設(shè)施等場地構(gòu)造。下沉式綠地分為可滲透型和不可滲透型兩種。在總圖設(shè)計中，下沉式綠地的設(shè)置應滿足以下方面[2]：

1）下沉區(qū)域深度不低于30 cm，根據(jù)植物的土壤滲透性能和耐淹性能可適應調(diào)節(jié)；

2）下沉式綠地宜設(shè)計排除泥沙過濾等功能；

3）下沉式綠地應有格柵攔污設(shè)施、碎石區(qū)等設(shè)施，并設(shè)有多點位雨水進水口；

4）下沉式綠地應根據(jù)快進緩出的原則確定出流管管徑，在低洼處設(shè)置出流口，雨水通過出流管排放至下游管渠（見圖2）。

圖2 下沉式綠地構(gòu)造措施

4.3 綠色屋頂

綠色屋面是綠色建筑常見的屋面形式，為了吸收多余的雨水，種植植被于建筑屋面，雨水通過植物進入滲透層過濾層，再將雨水匯集回收利用。綠色屋頂?shù)母鲗哟蔚牟贾枚际菫榱诵钏c排水：底層覆土為輕質(zhì)土，通過耐根穿刺層、排水層以及根據(jù)屋面防水等級所設(shè)置的防水層來形成綠色屋頂?shù)恼w構(gòu)造層次（見圖3）。綠色屋頂通過多樣的植物配搭和綠色植被吸收建筑的熱量，對建筑表層進行保護，從而緩解城市熱島效應。

圖3 綠色屋頂構(gòu)造措施

建筑的綠色種植屋面坡度宜在2%~15%，為了引導雨水蓄存和下滲，屋頂宜設(shè)置雨水鏈、排水溝等設(shè)施，屋面的負荷總量宜在60~140 kg/m2。

4.4 植被草溝

在總圖設(shè)計中，植被草溝通常設(shè)置在廣場、場地內(nèi)道路、停車場的不透水材料鋪地周圍，引導廣場、道路、停車場的雨水進入海綿城市中的雨水花園蓄水設(shè)施和雨水篦子等調(diào)蓄設(shè)施中[3]。植被草溝的規(guī)模通常以廣場、道路、停車場的實際周長來計算。植被草溝的形式可分為簡易型和增強型，簡易型植被草溝的坡度宜為1%~5%，增強型植被草溝的坡度宜小于1.5%，匯水范圍不宜超過1.5 hm2。構(gòu)造層通常包含土工布層、碎石層（厚度約15 cm）、種植土層（厚度約25 cm）、草皮等（見圖4 和圖5）。

圖4 植被草溝構(gòu)造示意圖

圖5 植被草溝建成效果

4.5 入滲設(shè)施

在總圖設(shè)計中，入滲設(shè)施通常布置在公共的綠地范圍內(nèi)，同時設(shè)置入滲設(shè)施的土壤要保持較好的滲透性、雨水流量也相對較少。入滲設(shè)施可分為滲透管井和滲透溝兩種類型，滲管滲渠應設(shè)置沉淀池、植草溝等雨水的預處理設(shè)施。

4.6 雨水花園

雨水花園是依照雨水徑流系數(shù)控制要求來計算所需調(diào)蓄容積，通常設(shè)置在廣場、道路及和停車場的綠地中。雨水花園的類型可分為簡易型和增強型兩種，是調(diào)蓄和凈化雨水徑流能力的下沉式綠化設(shè)施。雨水花園通常包括進水區(qū)、存水區(qū)、覆蓋區(qū)、土壤區(qū)、種植區(qū)、沙濾區(qū)、地下排水區(qū)、溢流區(qū)等區(qū)域構(gòu)造。當雨水花園在獨立布置時，其集水面積不宜大于0.5 hm2[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，在新形勢下推動海綿城市建設(shè)綠色低碳城市發(fā)展，綜合性地選用“滲、入、蓄、凈、用、排”的方式，以綠色生態(tài)為導向，以環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水為目標，在總圖設(shè)計中充分應用海綿城市的相關(guān)理念及技術(shù)措施，是新時代特色背景下綠色技術(shù)與人文、社會、環(huán)境、科學等多種因素下總圖設(shè)計的創(chuàng)新思路。