基于海綿城市理念的區(qū)域水系統(tǒng)規(guī)劃

張 磊 黃志甲 錢 易

(1.安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032； 2.吉林建筑大學(xué)，吉林 長春 130021)

基于海綿城市理念的區(qū)域水系統(tǒng)規(guī)劃

張 磊1黃志甲1錢 易2

(1.安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032； 2.吉林建筑大學(xué)，吉林 長春 130021)

以馬鞍山二中校區(qū)水系統(tǒng)規(guī)劃為例，結(jié)合海綿城市理念，構(gòu)建了海綿城市規(guī)劃控制目標，闡述了該項目水系統(tǒng)整體規(guī)劃設(shè)計方案，指出該項目采用雨水滲透、雨水回收等技術(shù)手段，將雨水蓄水池收集的雨水進行綠化噴灌和道路沖洗，提高了水資源利用效率，減少了市政供水量和小區(qū)污水排放量。

海綿城市，綠色建筑，水系統(tǒng)，雨水

0 引言

水是人類發(fā)展不可缺少的自然資源，是一切生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是城市發(fā)展、進步和和諧的源泉和動力。隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，地表徑流量會大量的增加，從而導(dǎo)致洪澇積水、河流水生態(tài)系統(tǒng)惡化、水污染加劇等一系列問題[1]。在此背景下，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部提出了海綿城市的概念，并發(fā)布相關(guān)指南，指導(dǎo)各地積極展開海綿城市建設(shè)工作。建設(shè)海綿城市，主要是指通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種技術(shù)途徑，提高對徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化、利用和排放能力，維持或恢復(fù)城市的“海綿”功能[2]。本文從海綿城市的角度出發(fā)，通過對水資源系統(tǒng)規(guī)劃，預(yù)期達到科學(xué)性管理水資源的目的。

1 海綿城市和綠色建筑簡介

海綿城市(sponge city)，顧名思義是借海綿的物理特性來形容城市的某種功能。我國《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》中對海綿城市的概念進行了明確定義：指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用[3]。

海綿城市的實質(zhì)是改變傳統(tǒng)城市建設(shè)理念，實現(xiàn)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。當(dāng)工業(yè)文明達到一定程度時，人們習(xí)慣于戰(zhàn)勝自然、超越自然和改造自然的城市建設(shè)模式，結(jié)果造成嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)危機；而海綿城市遵循的是順應(yīng)自然、敬畏自然與自然和諧共處的低影響發(fā)展模式。因此，海綿城市建設(shè)又可以叫做低影響設(shè)計和低影響開發(fā)[1]。它有別于傳統(tǒng)的、缺乏彈性的灰色基礎(chǔ)設(shè)施，它是一個有生命的系統(tǒng)，它不是為了實現(xiàn)單個功能目標而設(shè)計的，而是用來綜合地、系統(tǒng)地、可持續(xù)地來解決水相關(guān)問題[5]。低影響開發(fā)系統(tǒng)是海綿城市實現(xiàn)低開發(fā)強度和雨洪控制的核心思想和實現(xiàn)手段，將統(tǒng)籌城市開發(fā)建設(shè)的各個環(huán)節(jié)[6]。

2 項目水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計

2.1 項目概況

馬鞍山市地處北亞熱帶，屬濕潤性季風(fēng)氣候，水資源季節(jié)變化大，分布不均。目前，馬鞍山對水資源的利用采取“取水—輸水—用戶—排放”的單向開放型流動的利用模式，在供水方面實行“按需供水”的政策，水資源利用效率低，源頭浪費嚴重。本項目位于馬鞍山市鄭蒲港新區(qū)核心區(qū)姥橋鎮(zhèn)，總用地面積90 651 m2，建筑總面積為78 840 m2，人員初步定為2 500人。校區(qū)分為辦公、教學(xué)、會議、體育中心、食堂、學(xué)生公寓、教師公寓等多組建筑，多層與高層結(jié)合，最高單體為公寓組團，層數(shù)為11層，建筑高度為44 m。

2.2 構(gòu)建海綿城市規(guī)劃控制目標

規(guī)劃控制目標一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等。各地低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建可選擇徑流總量控制作為首要的規(guī)劃控制目標[3]。徑流總量控制途徑包括：雨水的下滲減排和直接集蓄利用。本案例把雨水直接集蓄利用作為落實徑流總量控制目標的一部分。

2.3 用水量計算

該校區(qū)的水源來自市政供水管網(wǎng)，使用人數(shù)按2 500人計，建筑用水定額和綜合用水量計算結(jié)果見表1和表2。

最高日用水總量=用水定額×人數(shù)=(20×2 500+40×100+35×2 400+120×2 500+90×2 500)/1 000=663 m3/d。

年用水總量=日用水總量×天數(shù)=675×270=179 010 m3/年。

2.4 雨水系統(tǒng)規(guī)劃

雨水是自然界中非常優(yōu)質(zhì)的淡水資源，COD和SS的含量比較低，水質(zhì)污染較少。一般情況下，用物化的方法處理后就可以再利用。混合雨水的收集不需要增加集水管道的投資，可利用原有的雨水排水管道，雨水收集井中需加設(shè)擋水墻等改造措施，且雨水排水管的末端要設(shè)置雨水調(diào)蓄構(gòu)筑物。

表1 建筑用水定額

表2 項目綜合用水量計算結(jié)果

馬鞍山市位于安徽省東南部，地處長江下游南岸，在中國氣候區(qū)劃中，位于北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，主要氣候特點是：季風(fēng)明顯、四季分明、氣候溫和、雨量適中、梅雨顯著、夏雨集中、光照充足、無霜期長。

綜上分析，通過設(shè)置雨水收集利用系統(tǒng)，雨水可以就近利用，減少了管網(wǎng)的排水壓力，具有一定的經(jīng)濟性和可行性。雨水通過排水管網(wǎng)進行收集利用，雨水儲水池體積設(shè)計為150 m3。雨水儲水池布置在3號教學(xué)樓的西南側(cè)。在3號教學(xué)樓的西南側(cè)的雨水儲水池主要收集教師公寓、3號公寓、學(xué)術(shù)會議中心、實驗樓、3號教學(xué)樓屋面雨水和其道路雨水。收集的雨水處理達標后基本能滿足室外綠化澆灌、道路沖洗和景觀用水。雨水收集利用系統(tǒng)流程見圖1。

2.5 給排水設(shè)計

給排水設(shè)計是綠色建筑水系統(tǒng)規(guī)劃中的主要組成。本項目為充分利用現(xiàn)有市政管網(wǎng)水壓，降低運行費用，該地塊采用分區(qū)供水方式，具體分區(qū)如下：1層～4層采用市政管網(wǎng)直接供水；5層及5層以上采用變頻泵恒壓后供水。排水方式：室內(nèi)采用污、廢合流，室外采用雨、污分流。生活污水經(jīng)建筑物室外設(shè)置的磚砌化糞池初處理后，排至區(qū)內(nèi)的污水管網(wǎng)。因為化學(xué)實驗室廢水的成分比較復(fù)雜，含有較多的酸、堿、鹽等的物質(zhì)，故其廢水需要設(shè)置中和池進行中和處理，單獨進行排放。

3 工程效果分析

本項目采用雨水蓄水池收集雨水，回收的雨水用來綠化澆灌和道路沖洗，在一定程度上減輕了對市政管網(wǎng)的沖擊，也非常符合建設(shè)“海綿城市”的理念，通過雨水直接集蓄達到了徑流總量控制目標。在改善校區(qū)生態(tài)環(huán)境的同時，每年減少雨水外排量4 621 m3。另外實驗室的廢水采用中和池進行處理后再排放到市政管網(wǎng)，也進一步減少了對環(huán)境的污染，達到保護環(huán)境的目的。

4 結(jié)語

通過對馬鞍山二中項目的水系統(tǒng)規(guī)劃，可以從中總結(jié)出一般建筑小區(qū)的水系統(tǒng)規(guī)劃的一些經(jīng)驗。小區(qū)綠色建筑水系統(tǒng)規(guī)劃的建設(shè)，核心在于可持續(xù)發(fā)展，非傳統(tǒng)利用和開發(fā)是關(guān)鍵。小區(qū)水系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)，最好根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源、氣候特點等客觀環(huán)境狀況進行系統(tǒng)規(guī)劃，在明確水系統(tǒng)概念、水系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，理清小區(qū)建筑水系統(tǒng)規(guī)劃思路，充分掌握非傳統(tǒng)水源收集利用技術(shù)要點。通過小區(qū)水系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)，盡最大可能節(jié)約、收集、循環(huán)利用水資源，提高水資源循環(huán)利用率，減少市政供水量和污水排放量，減少對環(huán)境的污染，使小區(qū)水系統(tǒng)建設(shè)在節(jié)水規(guī)劃、提高用水效率、雨污水綜合利用等方面達到綠色建筑評價指標的要求，有利于“海綿城市”建設(shè)的實施。

[1] 仇保興.海綿城市(LID)的內(nèi)涵、途徑與展望[J].給水排水,2015(3):1-7.

[2] 丁慶玉.海綿城市建設(shè)模式研究[A].2016年1月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會論文集[C].2016.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.關(guān)于印發(fā)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》的通知(建城函[2014]275號)[Z].2014.

[4] 俞孔堅,李迪華.城市景觀之路——與市長們交流[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[5] 董哲仁,李文奇,孫東亞.河流生態(tài)修復(fù)[M].北京:中國水利水電出版社,2013.

[6] 楊 陽,林廣思.海綿城市概念與思想[J].南方建筑,2015(3):59-64.

The regional water system planning based on sponge city concept

Zhang Lei1Huang Zhijia1Qian Yi2

(1.ArchitectureEngineeringSchool,AnhuiUniversityofTechnology,Ma’anshan243032,China;2.JilinJianzhuUniversity,Changchun130021,China)

Taking the water system planning of second Ma’anshan campus as an example, combining with the sponge city concept, this paper built the city sponge control objectives, elaborated the overall planning and design scheme of the project water system, pointed out that the project using rainwater infiltration, rainwater recycling and other technology methods, made rainwater storage tanks collected rainwater to greening sprinkling irrigation and road flushing, improved the water use efficiency, reduced the municipal water supply and area sewage emissions.

sponge city, green building, water system, rainwater

1009-6825(2017)01-0142-02

2016-10-30

張 磊(1992- )，男，在讀碩士； 黃志甲(1963- )，男，教授

TU991.1

A