城市地下建筑區(qū)建設(shè)海綿城市的設(shè)計方法研究

羅 義 國艷紅 周洋凱 周佳奇 甄玉飛

(河北建筑工程學(xué)院,河北 張家口 07500)

1 我國城市雨洪環(huán)境現(xiàn)狀

近年來，逢雨必澇已成為我國各大城市的普遍現(xiàn)象，成為影響城市良性運(yùn)行管理的頑疾[1]，伴隨著城市化加快，人口的增加和城市規(guī)模的擴(kuò)張，各大城市的“灰色建筑”隨之增加，并頻繁出現(xiàn)城市內(nèi)澇、地下水超采、水資源污染等問題[2-4].原本會“呼吸”的地表面，被柏油路與水泥建筑等所覆蓋，土壤與大氣的聯(lián)系被阻隔，土壤原有的雨水入滲過程被切斷，造成土壤內(nèi)部小生態(tài)系統(tǒng)癱瘓，使污染物無法得到分解還原，進(jìn)而導(dǎo)致越來越嚴(yán)重的城市環(huán)境污染，威脅到人類的身心健康以及生存安全.“海綿城市”理論的提出正是立足于這樣的問題，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種生態(tài)化技術(shù)，實現(xiàn)雨水綜合利用、面源污染減控、內(nèi)澇防治、城市防洪和生態(tài)改善”五位一體“的建設(shè)目標(biāo)[5]，讓徑流雨水可以入滲到土壤中，既解決了城市內(nèi)澇問題，又使土壤“復(fù)活”，促進(jìn)了人類與自然的和諧相處.

2 擬采用研究技術(shù)

海綿城市的理論研究及應(yīng)用日益增多，國內(nèi)外的雨洪管理體系發(fā)展較快較全，其中低影響開發(fā)技術(shù)措施有：綠色屋頂、下凹式綠地、雨水花園、綠色街道、生態(tài)濕地、植被淺溝、透水鋪裝、雨水調(diào)節(jié)池等，進(jìn)行工程建設(shè)時可根據(jù)各地方的需求，選擇合適的技術(shù)建設(shè).建設(shè)中不只是考慮到城市的格局問題，還要考慮到經(jīng)濟(jì)、地方污染問題及環(huán)境特點等問題[6].而城市內(nèi)具有地下建筑的區(qū)域的地表厚度有限，承載能力有限，雨水透過透水鋪裝設(shè)施后不能繼續(xù)下滲，且各類低影響開發(fā)技術(shù)在此類地區(qū)應(yīng)用有局限性.

2.1 現(xiàn)有技術(shù)概述

表1 幾種現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢、適用范圍及針對此列地區(qū)的劣勢

上面分析了四種設(shè)計方法，各有其優(yōu)缺點，在所研究區(qū)域應(yīng)用并不是很適合，因此需要根據(jù)此類地區(qū)的特點進(jìn)行有效的設(shè)計.

2.2 所應(yīng)用技術(shù)闡述

由于城市具有地下建筑的地區(qū)可供設(shè)置海綿城市設(shè)施的地表厚度有限，像地下停車場、地下商業(yè)街等區(qū)域的上地表面積一般較大，如進(jìn)行低影響開發(fā)設(shè)計更有利于海綿城市的建設(shè)；上地表面基本為不透水路面，且地下建筑上頂面不能直接滲透，實施海綿城市技術(shù)的可行性不高，一些低影響開發(fā)技術(shù)如下凹式綠地、生態(tài)濕地、植被淺溝等建設(shè)所需的地表厚度較深；雨水調(diào)節(jié)池所需的設(shè)施較大，不利于安放在該地區(qū).根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改造設(shè)計，實現(xiàn)該地區(qū)的低影響開發(fā)設(shè)計的實施.

所以針對此類區(qū)域的特點，擬將具有吸附雜質(zhì)的填料、滲排管及透水鋪面進(jìn)行組合，將導(dǎo)水管嵌入填料與土壤的混合體中，不僅可以解決排水問題，還降低了低影響開發(fā)設(shè)施的有效高度，并且雨水在下滲過程中可以進(jìn)行預(yù)處理，通過導(dǎo)水管進(jìn)行收集，收集后的雨水可以直接排到排水系統(tǒng)或與綜合管廊相連接，或者在此基礎(chǔ)上，把雨水集中處理用作附近的一些景觀用水、消防用水等，并且不用考慮雨水繼續(xù)下滲及防滲問題.

雨水透過最上層的透水鋪裝系統(tǒng)入滲到地下可以補(bǔ)充地下保水層，雖然技術(shù)比較簡單，但是對于城市中的雨水滯留問題效果卻相當(dāng)顯著.而對于地面應(yīng)用這種蜂窩狀結(jié)構(gòu)及透水的地磚，這樣可以有效地改善地面的熱量平衡問題，通過這種蜂窩狀結(jié)構(gòu)可以使地面上得熱量和地面下的水分相互流通，在地面水分蒸發(fā)中，使地表溫度減低3℃～4℃，可以充分的降低城市的熱島現(xiàn)象[7]，而且還可以吸收一部分的噪聲，透水鋪裝可以將噪聲轉(zhuǎn)化為地表空氣運(yùn)動[8]，進(jìn)而減少城市內(nèi)的聲源污染.并且對雨水中所攜帶的一些污染物SS,COD,TP,TN[9]及重金屬離子[10]有一定的去除作用.不同的透水鋪裝材料的基本性能也有很大的區(qū)別[11]，對污染物的截流作用也有很大的區(qū)別，可以根據(jù)實際情況具體分析.

加入的具有吸附雜質(zhì)的填料，類似于雨水滯留池中的填料，雨水滯留池中通過添加填料對水中的污染物及有害微生物作用，進(jìn)而達(dá)到一定的去除效果，如施用有機(jī)質(zhì)、添加改良劑以及秸稈、陶粒等可以作為入滲綠地建設(shè)前期快速提高土壤入滲率的有效方法[12]；還有學(xué)者針對其他的一些有機(jī)、無機(jī)的填料進(jìn)行實驗?zāi)M[13,14]，進(jìn)而找出針對某些地區(qū)雨水中污染物的問題適合的填料.因此，通過加入填料可以對下滲的雨水有一個預(yù)處理作用，還有一定的蓄水功能，給土壤中的小生態(tài)系統(tǒng)提供相應(yīng)的水分，并可以針對不同地區(qū)，采取不同的填料.并且采用具有支撐功能的排滲管與填料層交錯排布，減少雨水徑流的作用[15]，將收集的大量雨水排入附近的一些景觀用水、消防用水等，進(jìn)行有效的利用.

3 總結(jié)展望

針對各種城市環(huán)境問題，我國開發(fā)并實施了一系列的新型建設(shè)措施，沒有最適合的，只有在各地區(qū)的特點而進(jìn)行設(shè)計設(shè)施的較合適的設(shè)施，因此，該探討針對城市具有地下建筑的地區(qū)的特點進(jìn)行低影響開發(fā)研究，不僅將大量面積合理利用，而且有利于海綿城市的全面建設(shè)，改善環(huán)境，解決雨洪問題，研究成果可供海綿城市建設(shè)中涉及此類區(qū)域設(shè)計時借鑒、參考.

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