基于低影響開發(fā)模式的湘潭某小區(qū)雨水利用改造★

王 麗 隆萬(wàn)容 王政華

(1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201; 2.湖南科技大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

·水·暖·電·

基于低影響開發(fā)模式的湘潭某小區(qū)雨水利用改造★

王 麗1隆萬(wàn)容2王政華1

(1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201; 2.湖南科技大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

以湘潭市某小區(qū)雨水系統(tǒng)改造為研究對(duì)象，根據(jù)該地區(qū)的實(shí)際情況，基于LID理念，從坡屋面技術(shù)改造、雨水收集系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等方面對(duì)小區(qū)雨水利用改造思路及技術(shù)作了闡述，以實(shí)現(xiàn)小區(qū)雨水削峰、減流、凈化利用，提高小區(qū)防澇能力的目標(biāo)。

LID理念，雨水，利用，改造，系統(tǒng)

0 引言

北京的“7·21”[1]、深圳的“8·30”[2]、上海的“9·13”[3]等暴雨事件，從南到北、由東至西凸顯出日益嚴(yán)重的全國(guó)性城市內(nèi)澇問題，2013年3月開始國(guó)家出臺(tái)一系列政策——國(guó)辦發(fā)[2013]23號(hào)通知[4]、國(guó)發(fā)[2013]36號(hào)意見[5]、國(guó)務(wù)院令第641號(hào)條例[6]，標(biāo)志著全國(guó)城市內(nèi)澇防治工作已經(jīng)全面鋪開。全國(guó)多個(gè)城市相繼啟動(dòng)了城市排水(雨水)防澇相關(guān)工作，城市排水(雨水)防澇系統(tǒng)涉及多個(gè)子系統(tǒng)及其銜接，其中小區(qū)雨水作為防澇系統(tǒng)的源頭子系統(tǒng)承擔(dān)著不容小覷的作用。

湘潭市也在積極開展城市排水(雨水)防澇系統(tǒng)工作，湘潭市屬湖南省管轄地級(jí)市，位于湖南省的中部偏東，湘江下游，地理位置為東經(jīng)111°58′～113°05′，北緯27°20′55″～28°05′40″，地貌有山地、丘陵、崗地、平原和水面多種類型。其中水面面積約占8.53%。全市常住人口為278.1萬(wàn)人，排在全省第二位。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是：降水量較充沛，但季節(jié)分布不均，年際變化大，全年降水量為1 200 mm～1 500 mm。汛期(4月～9月)降水量702.5 mm，雨水相對(duì)集中期(任意10 d內(nèi)降水總量>150 mm)出現(xiàn)在6月。全年蒸發(fā)量最大月出現(xiàn)在7月，蒸發(fā)量達(dá)191.0 mm，年降雨量遠(yuǎn)大于蒸發(fā)量[7]，這些特點(diǎn)就決定了湘潭市內(nèi)澇防治應(yīng)以收集長(zhǎng)歷時(shí)降雨為主。

1 LID概念

低影響開發(fā)(Low Impact Development, LID)是近年來城市雨水控制利用領(lǐng)域重要的發(fā)展趨勢(shì)之一。主要源于其核心理念，即最大限度的模擬自然水文條件，強(qiáng)調(diào)在源頭產(chǎn)流匯流面用分散的小型措施來減少雨水徑流產(chǎn)生量，實(shí)現(xiàn)“開發(fā)后徑流量產(chǎn)生不大于開發(fā)前”的目標(biāo)。與傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)相比，LID更強(qiáng)調(diào)在源頭上進(jìn)行產(chǎn)流控制，維持開發(fā)場(chǎng)地區(qū)域的水文特征不變[8]。

2 湘潭市某小區(qū)情況

某小區(qū)位于湖南省湘潭市湘大北路與二環(huán)線的交匯處湘潭大學(xué)東畔，地勢(shì)北高南底，總占地面積72 000 m2，其中建筑占地面積28 800 m2，道路面積10 800 m2，綠地面積21 600 m2，娛樂休閑場(chǎng)所(水景廣場(chǎng)等)面積10 800 m2，景觀水體面積為1 200 m2(其中人工湖面積為700 m2)，水深有0.8 m。該小區(qū)已于2010年交付使用，該小區(qū)的雨水和污水排放采用雨污分流制，小區(qū)雨水采用傳統(tǒng)的城市雨水排放系統(tǒng)，設(shè)計(jì)理念是迅速地將一定重現(xiàn)期的徑流雨水集中雨水管道匯集后排走。以排為主，目標(biāo)單一，停留在初級(jí)階段，單純的依靠雨水排水管道來解決城市雨水問題，沒有充分考慮雨洪防澇控制利用和污染控制等方面的關(guān)系，遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代新型雨水系統(tǒng)發(fā)展的要求。

該小區(qū)建筑屋面面積占小區(qū)總占地面積的40%，道路面積占小區(qū)總占地面積的15%，綠地面積占小區(qū)總占地面積的30%，景觀水體面積占小區(qū)總占地面積的1.7%，開發(fā)強(qiáng)度大，可以用于LID技術(shù)改造面積占比達(dá)60.7%，小區(qū)具備充足的雨水利用改造條件。

3 湘潭市某小區(qū)雨水利用改造總體思路

小區(qū)雨水改造總體思路是，應(yīng)用LID理念，將小區(qū)原坡屋面改造為種植屋面，設(shè)置雨水罐，利用原小區(qū)景觀水體共同存儲(chǔ)調(diào)節(jié)雨水，在雨水源頭上通過滲透、過濾、貯存、滯留等方法減少雨水徑流的產(chǎn)生，控制徑流污染強(qiáng)度，延長(zhǎng)其排放時(shí)間，暫時(shí)儲(chǔ)存，得以實(shí)現(xiàn)削峰、減流、凈化利用雨水，達(dá)到節(jié)水或改善生態(tài)環(huán)境的效果[9]。

4 湘潭市某小區(qū)雨水利用技術(shù)改造

改造后系統(tǒng)主要由源頭控制和雨水收集利用兩大部分組成，源頭控制為種植坡屋面。雨水收集利用由雨水收集系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、景觀水體系統(tǒng)組成。

4.1 坡屋面技術(shù)改造

1)小區(qū)建筑屋面的LID技術(shù)改造。

小區(qū)共有10棟住宅，建筑屋面面積共計(jì)28 800 m2，占小區(qū)總占地面積40%，開發(fā)強(qiáng)度高，原建筑屋面為坡屋面，屋面防水等級(jí)為一級(jí)，采用剛性防水和SBS改性瀝青防水卷材相結(jié)合的方式，所有屋面天溝側(cè)壁加溢水管,出挑50 mm，因此，根據(jù)屋面荷載、湘潭氣候特點(diǎn)、屋面防水等級(jí)及防水做法，基于LID理念，本著增加小區(qū)綠化面積、美化小區(qū)、建筑加強(qiáng)保溫隔熱、降低建筑室內(nèi)溫度、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，對(duì)小區(qū)坡屋面進(jìn)行種植屋面改造。小區(qū)種植坡屋面構(gòu)造圖如圖1所示。

為了驗(yàn)證種植屋面荷載的安全性，通過計(jì)算不同植物的荷重，得出屋頂花園平均荷載為200 kg/m2，作為改造實(shí)施種植屋面的技術(shù)依據(jù)。根據(jù)使用要求、功能定位、屋面荷載、立地條件，將小區(qū)16號(hào)～26號(hào)屋面設(shè)計(jì)成低成本、低維護(hù)型簡(jiǎn)單式屋頂綠化[10-12]。

2)具體構(gòu)造層做法。

a.防水層：該屋面防水層分為上下兩層，下層為兩道SBS改性瀝青防水卷材防水層，上層為50 mm厚聚氨酯保溫防水層，表面有30 mm厚細(xì)石鋼筋混凝土保護(hù)層。b.耐根穿刺防水層：鋪設(shè)在屋頂防水層上，該屋面采用威達(dá)銅復(fù)合根阻防水卷材10 mm。c.排(蓄)水層：排水層鋪設(shè)在隔根層上，因湘潭的降雨量大于蒸發(fā)量，同時(shí)為避免荷重過大，采用橡膠排水板厚度20 mm，其優(yōu)點(diǎn)是排水能力強(qiáng)。d.過濾層：過濾層鋪設(shè)在排水層上，該屋面采用單層聚酯纖維無紡布。e.防滑構(gòu)件：設(shè)置防滑擋板對(duì)其進(jìn)行有效固定。f.種植土：該屋面采用無機(jī)復(fù)合種植土，屋面種植土的厚度為100 mm。g.植被層：根據(jù)JGJ 155種植屋面工程技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，以及該屋面的構(gòu)造層設(shè)計(jì)，該種植植被采用草坪、地被厚度100 mm。

4.2 雨水收集利用技術(shù)改造

1)雨水收集系統(tǒng)。湘潭市全年降水量為1 200 mm～1 500 mm，且年降雨量大于蒸發(fā)量。GB 50555-2010民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱節(jié)水標(biāo)準(zhǔn))5.2.2指出“收集回用系統(tǒng)宜用于年降雨量大于400 mm的地區(qū)，常年降雨量超過800 mm的城市應(yīng)優(yōu)先采用屋面雨水收集回用方式”[13]。因此，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)建立屋面雨水收集利用系統(tǒng)。雨水收集利用系統(tǒng)通常包括三部分：收集系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)。種植屋面天溝側(cè)壁加溢水管,出挑310 mm，當(dāng)降雨初期流量較小時(shí)，屋頂雨水被種植草坪截留，不產(chǎn)生徑流，隨著降雨強(qiáng)度逐漸增加，屋面雨水產(chǎn)生徑流，屋面開始蓄水，當(dāng)蓄水深度超過溢流水位，屋面雨水溢流進(jìn)入雨水管排離屋面。由于為改造項(xiàng)目，原屋面設(shè)計(jì)沒有考慮此部分荷載，故屋面雨水存儲(chǔ)采用在每棟建筑地面設(shè)雨水罐收集雨水，雨水罐設(shè)置距離建筑間距3 m，根據(jù)每棟建筑屋面面積，經(jīng)計(jì)算確定每棟雨水罐的容積。根據(jù)GB 50400-2006建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范的5.1.10，種植屋面的植被根系對(duì)初期污染物有吸附降解作用[14]，種植坡屋面不再考慮初期棄流設(shè)施。

2)灌溉系統(tǒng)。種植屋面種植土中的水分主要由自然降水和人工灌水補(bǔ)充，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)、土壤保水、植物需水、根系等情況，建立屋頂?shù)墓喔认到y(tǒng)，適時(shí)、適量給植物澆水，以促進(jìn)種植屋面植物的灌溉方式主要采用微灌，主要利用建筑雨水罐蓄存的雨水進(jìn)行種植屋面灌溉。

3)景觀水體系統(tǒng)?！豆?jié)水標(biāo)準(zhǔn)》4.1.5指出“景觀用水水源不得采用市政自來水和地下井水”， 5.1.5指出“非傳統(tǒng)水源可用于景觀用水”[13]。 該小區(qū)景觀水體面積占小區(qū)總占地面積1.7%，初次用水及后期補(bǔ)充水量需求較大，因此，屋面雨水回收利用是解決景觀用水的重要手段，既節(jié)約了水資源。同時(shí)景觀水體又作為屋面雨水的存儲(chǔ)調(diào)節(jié)池，與雨水罐共同起到調(diào)蓄小區(qū)雨水作用，提高小區(qū)防澇調(diào)節(jié)能力，由于已建項(xiàng)目，已建景觀水池的容積和深度已很難改變，因此，不對(duì)容積和深度進(jìn)行控制，改造的主要內(nèi)容是增加與雨水罐的連接管線、溢流裝置，使超過雨水罐的溢流雨水能進(jìn)入景觀水體，超過景觀水體存儲(chǔ)容積的雨水能溢流排放到小區(qū)雨水管道。

5 結(jié)論及展望

通過應(yīng)用LID理念對(duì)小區(qū)雨水系統(tǒng)進(jìn)行改造，建立種植坡屋面—雨水罐—水景水體的低影響雨水利用模式，種植坡屋面使得小區(qū)在雨水源頭通過滲透、過濾、貯存、滯留等方法減少雨水徑流流量，延長(zhǎng)其排放時(shí)間，對(duì)初期雨水污染物進(jìn)行吸附降解，控制徑流污染強(qiáng)度，每棟建筑旁設(shè)的雨水罐，既接納種植屋面的后期徑流雨水，也可以通過水泵向種植屋面供水灌溉種植屋面，同時(shí)，還與小區(qū)景觀水體相連通，構(gòu)成階梯雨水存儲(chǔ)調(diào)蓄模式，以實(shí)現(xiàn)小區(qū)雨水的削峰、減流、凈化利用，同時(shí)還可以達(dá)到節(jié)水或改善生態(tài)環(huán)境的效果。減少下游城市雨水產(chǎn)生洪澇災(zāi)害的幾率，衍生城市雨水控制利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了徑流體積削減、污染物控制、峰流量削減、延長(zhǎng)匯流時(shí)間、雨水集蓄利用和雨水轉(zhuǎn)輸排放等多種目標(biāo)。

[1] 中國(guó)新聞網(wǎng).http://baike.sogou.com/v62895123.htm.

[2] 中國(guó)新聞網(wǎng).http://www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xgzdt/201309/t20130916_226330.html.

[3] 中國(guó)氣象社網(wǎng)站.http://www.360doc.com/content/13/0401/12/4310958_275265948.shtml.

[4] 中央政府門戶網(wǎng)站.http://article.liepin.com/2014071/369669.shtml.

[5] 中央政府門戶網(wǎng)站.http://www.gov.cn/gongbao/content/2013/content_2514891.htm.

[6] 中央政府門戶網(wǎng)站.http://baike.baidu.com/subview/21265/11318689.htm?fr=aladdin#1_2.

[7] 百度.http://baike.baidu.com/subview/21265/11318689.htm?fr=aladdin.[8] 王建龍，車 伍，易紅星.基于低影響開發(fā)的城市雨洪控制與利用方法[J].中國(guó)給水排水，2009，25(14)：6-9.

[9] 丁 年，胡愛兵，任心欣.深圳市低沖擊開發(fā)模式應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].給水排水，2012，38(11)：137-140.

[10] JGJ 155-2000,種植屋面工程技術(shù)規(guī)程[S].

[11] GB 50693-2011,坡屋面工程技術(shù)規(guī)范[S].

[12] JC/T 1075,種植屋面用耐根穿刺防水卷材[S].

[13] GB 50555-2010,民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[14] GB 50400-2006,建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范[S].

On reconstruction of rainwater utility at some complex of Xiangtan based on low impact development★

WANG Li1LONG Wan-rong2WANG Zheng-hua1

(1.CivilEngineeringCollege,UniversityofScienceandTechnologyofHunan,Xiangtan411201,China;2.ArchitectureandUrbanandRuralPlanningCollege,UniversityofScienceandTechnologyofHunan,Xiangtan411201,China)

Taking the reconstruction of rainwater system at some complex in Xiangtan as the object, the paper illustrates the reconstruction ideas and techniques of the rainwater utilities from the roof technical reconstruction, rainwater collection system, and irrigation system based on LID idea according to the facts in the area, so as to realize the peak clipping, abstracting and purification of the rainwater at the complex and enhance the prevention water-logging at the complex.

LID idea, rainwater, utility, reconstruction, system

1009-6825(2014)28-0125-02

2014-07-25★：湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：09C382)

王 麗(1967- )，女，碩士，副教授； 隆萬(wàn)容(1964- )，男，講師，注冊(cè)規(guī)劃師； 王政華(1977- )，男，講師

TU823.6

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