臨沂市海綿城市建設(shè)中雨水回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)：以東風(fēng)東關(guān)片區(qū)改造為例

黨東雨 劉群

臨沂市海綿城市建設(shè)中雨水回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)：以東風(fēng)東關(guān)片區(qū)改造為例

黨東雨 劉群*

（臨沂市園林局,山東 臨沂 276000）

以山東省臨沂市東風(fēng)東關(guān)片區(qū)改造為例，將海綿城市建設(shè)要求融入到園林景觀建設(shè)中。通過(guò)對(duì)臨沂當(dāng)?shù)亟涤炅康姆治觯贫▍^(qū)域降雨控制管理目標(biāo)，采取了屋頂綠化、透水鋪裝、下凹式綠地、植草溝、滲井滲管、車庫(kù)頂板處理、雨水回收利用系統(tǒng)和植物綠化等措施。雨水回收利用系統(tǒng)工程完成后，通過(guò)夏季的幾場(chǎng)大到暴雨的檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)降雨后片區(qū)道路雨水下滲明顯、無(wú)積水，基本達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求，該方法將有助于海綿城市在臨沂市的推廣應(yīng)用。

東風(fēng)東關(guān)；海綿城市；徑流控制；調(diào)蓄措施

自從習(xí)近平同志2013年提出建設(shè)海綿城市以來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門組織開展了海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作（財(cái)政部等, 2014）。海綿城市是指通過(guò)加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理，充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。海綿城市建設(shè)的工作目標(biāo)，即綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和利用（國(guó)務(wù)院辦公廳, 2015）。當(dāng)前國(guó)家提出了全面落實(shí)海綿城市建設(shè)，并要求老城區(qū)要結(jié)合棚戶區(qū)和危房改造、老舊小區(qū)有機(jī)更新等同步實(shí)施。本文以山東省臨沂市東風(fēng)東關(guān)片區(qū)改造為例，通過(guò)分析臨沂市降雨量數(shù)據(jù)，制定降雨量控制管理目標(biāo)，以區(qū)域?yàn)閱挝唬扇「鞣N措施，從源頭層層控制，構(gòu)建低影響開發(fā)的雨水系統(tǒng)，取得了良好的效果，為臨沂市在舊城改造中進(jìn)行海綿城市的建設(shè)探索出一套可行的方法。

1 研究區(qū)概況

臨沂東風(fēng)東關(guān)片區(qū)是臨沂最古老的歷史文化核心區(qū)，同時(shí)又是濱水景觀居住區(qū)，轄東關(guān)、東風(fēng)、朝陽(yáng)3個(gè)社區(qū)和28個(gè)市直、區(qū)直單位家屬院，住戶4 317戶。片區(qū)共分為A、B、C、E、F 5個(gè)區(qū)（圖1），規(guī)劃總用地面積45.9萬(wàn)m2，小區(qū)綠化總面積為10.8萬(wàn)m2，屋頂綠化總面積為4.8萬(wàn)m2，綠地率達(dá)32%，為臨沂市重點(diǎn)棚戶區(qū)改造項(xiàng)目。

2 降雨量及雨水控制分析

臨沂氣候?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)區(qū)大陸性氣候，氣候適宜，四季分明，光照充足，雨量充沛，雨熱同季。全年平均氣溫14.1℃，極端最高氣溫39℃，最低氣溫－24.1℃，年平均降雨量863.4 mm，全年無(wú)霜期200 d以上。

2.1 降雨控制量分析

根據(jù)臨沂市氣象局提供，臨沂城區(qū)1951—2015年平均降雨量為863.4 mm，超過(guò)46 mm的年平均降水日數(shù)為3.4 d。按照山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳“關(guān)于公布設(shè)區(qū)城市年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量數(shù)據(jù)的通知”，我們結(jié)合臨沂實(shí)際降雨量和東風(fēng)東關(guān)片區(qū)項(xiàng)目地理位置及建設(shè)要求，選擇的設(shè)計(jì)目標(biāo)為年徑流總量控制率達(dá)到85%以上（對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量46.0 mm）。

以東風(fēng)東關(guān)片區(qū)F區(qū)為例。F區(qū)占地6 000 m2，綠地率32%，綠地面積約2 000 m2。根據(jù)臨沂的年平均降水量863.4 mm，F(xiàn)區(qū)年降雨量5 180.4 m3。按照年徑流總量控制率達(dá)到85%計(jì)算，控制降雨量4 403 m3。按照一次46 mm降雨量，F(xiàn)小區(qū)共降雨276 m3。

2.2 雨水控制量分配

按照一次46 mm降雨量，F(xiàn)小區(qū)276 m3降水量的分配，主要是按照植物本身截流、蒸發(fā)、地面枯枝落葉截流、下凹式綠地下滲蓄水、地下蓄水池蓄水等多種形式分配。

2.2.1 地下蓄水池蓄水 地下蓄水池設(shè)計(jì)蓄水量為200 m3，當(dāng)超過(guò)設(shè)計(jì)蓄水量時(shí)，即可通過(guò)溢流口排到市政管網(wǎng)。

2.2.2 下凹式綠地下滲蓄水 以F區(qū)2 000 m2綠地為例，設(shè)計(jì)截留下滲雨水量最少76 m3。按照總綠地面積約30%、平均下凹深度15 cm計(jì)算，可達(dá)到90 m3蓄水量。也就是說(shuō)當(dāng)下凹式綠地面積600 m2、平均深度15 cm時(shí)完全滿足蓄水76 m3的條件。

2.2.3 植株本身截留量 花草樹木覆蓋地面，當(dāng)雨水降落時(shí)，首先沖擊樹木花草枝葉，當(dāng)自然降雨時(shí)，將有15%～40%的水量被樹木樹冠截留或蒸發(fā)。

2.2.4 枯枝落葉截流 枯落物的吸水率多為其干重的2～3倍，最大吸持水量一般在雨量1～5 mm之間（王佑民, 2000）。

2.2.5 屋頂種植土截留 根據(jù)我們測(cè)算東風(fēng)東關(guān)片區(qū)屋頂綠化15 cm厚的種植土每平方米存蓄雨水15 L左右，雨水滯留在種植層中。

以上這些措施，截留降雨量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)降雨量46 mm。

圖1 臨沂東風(fēng)東關(guān)片區(qū)分區(qū)規(guī)劃平面圖Fig. 1 Dongfeng Dong Guan district planning of Linyi plan

3 雨水回收系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)思路

3.1 雨水回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

3.1.1 園林景觀設(shè)計(jì)與雨水回收利用設(shè)計(jì)的結(jié)合

海綿城市設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于雨水回收利用設(shè)計(jì)，因此在園林景觀設(shè)計(jì)中，增加了一個(gè)造園要素—雨水回收利用。視雨水為重要資源，將景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)與之有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。

3.1.2 地形處理理念的轉(zhuǎn)變 園林景觀設(shè)計(jì)在地形處理上，習(xí)慣將綠地抬高，一是增加景觀效果，二是有利于排水，以便雨后及時(shí)恢復(fù)使用，防止綠地內(nèi)澇。而按照海綿城市的要求，為了實(shí)現(xiàn)雨水的滲、滯、蓄、凈、排，就必須設(shè)計(jì)下凹式綠地，因此在處理微地形時(shí)，做好地形的豎向設(shè)計(jì)，控制下凹綠地最低點(diǎn)高程要低于路面，以便于接受道路和廣場(chǎng)的雨水，發(fā)揮綠地的蓄水功能。

3.1.3 做好排澇設(shè)計(jì) 小區(qū)85%的徑流控制率，主要是針對(duì)1年中小于46 mm大概率的小降雨量而言，但還有大于46 mm的3.4 d的大降雨量。因此，一定要做好小區(qū)多余雨水的排放，防止內(nèi)澇。在做雨水回用系統(tǒng)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，將溢流口對(duì)接市政管網(wǎng)，以保證在大降雨量的情況下小區(qū)內(nèi)多余的雨水能夠安全排放。

3.2 雨水控制原則

（1）生態(tài)優(yōu)先的原則。通過(guò)發(fā)揮場(chǎng)地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的消化吸納作用，最終實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的功能要求。

（2）分區(qū)控制的原則。東風(fēng)東關(guān)片區(qū)共分為A、B、C、E、F 5個(gè)小區(qū)，以區(qū)域?yàn)閱挝?，采取分別控制、各自消納的原則。

（3）各種措施綜合運(yùn)用的原則。雨水“滲、滯、蓄、凈、用、排”的綜合運(yùn)用。以“滲”為例，下凹式綠地可以實(shí)現(xiàn)雨水下滲，加以滲管、滲井等設(shè)施的應(yīng)用，再以地形輔助控制，下滲可以控制很大一部分降雨量。

4 雨水回收系統(tǒng)工程調(diào)蓄措施

在保證整個(gè)片區(qū)園林景觀效果不變的條件下，結(jié)合園林景觀設(shè)計(jì)方案，根據(jù)東風(fēng)東關(guān)片區(qū)的具體情況，通過(guò)各種低影響開發(fā)設(shè)施的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)的要求，具體措施如下。

4.1 屋頂綠化

屋頂綠化在設(shè)計(jì)時(shí)，首先選擇抗風(fēng)、耐干旱、耐高溫等適合粗放管理的植物，如佛甲草等種植材料；在對(duì)建筑屋頂進(jìn)行荷載計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定選用新型輕質(zhì)材料，如草炭土（草炭土與園土以1:1的比例組成混合基質(zhì)）、寶綠素作為栽培基質(zhì)，其下設(shè)無(wú)紡布過(guò)濾層、16 mm高凹凸型排（蓄）水板卷材以及耐根穿刺防水層。

為了更有效地收集雨水，減少地表徑流，在設(shè)計(jì)施工時(shí)，一方面，在地面一層設(shè)置高于地面約3～4 m3的水池，將部分雨水收集儲(chǔ)存，干旱時(shí)自流灌溉綠地;另一方面，也可將部分建筑屋頂?shù)穆渌芘c雨水井相連接，雨水可直接進(jìn)入雨水管渠。

4.2 植草溝、滲井、雨水管渠的設(shè)置

植草溝是綠地內(nèi)高程最低，具有排水及收集雨水功能的溝溪。東風(fēng)東關(guān)片區(qū)進(jìn)行海綿城市設(shè)計(jì)時(shí)，將植草溝結(jié)合到下凹式綠地的整體設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過(guò)地形整理控制高差，并從硬化地面向綠地1～1.5 m范圍內(nèi)，按照4%的坡度自然放坡過(guò)渡至植草溝（圖2）。

綠地、道路、廣場(chǎng)雨水匯集于植草溝，首先向周圍土壤滲透，土壤飽和后進(jìn)入最下層車庫(kù)頂板滲排水系統(tǒng)。植草溝內(nèi)來(lái)不及下滲的雨水通過(guò)埋設(shè)于植草溝最低點(diǎn)中的滲井進(jìn)入雨水管道，從而進(jìn)入蓄水池集中調(diào)蓄處理。植草溝不僅能夠收集、輸送和排放徑流雨水，而且具有一定的雨水凈化作用。

圖2 植草溝、下凹式綠地?cái)嗝鏄訄DFig. 2 Sectional drawing of grass ditch, concave herbaceous field practices

圖3 植草溝Fig. 3 Grass ditch

植草溝的設(shè)計(jì)，不僅要滿足海綿城市的要求，其走向還要具有“美感”，即按照?qǐng)@林景觀溪流的輪廓為自然式的曲線設(shè)計(jì)，或縈回于巖石山谷間，或環(huán)繞亭榭建筑旁，要有分有合，有收有放，形成大小不等的水面或?qū)捳鳟惥哂兴囆g(shù)美的“溪流”(圖3)。

4.3 下凹式綠地建設(shè)

傳統(tǒng)綠地通常高于道路邊緣,并塑造出微地形，而下凹式綠地其高程低于周圍硬化地面高程100～200 mm，按照總綠地面積的約30%、平均下凹深度15 cm計(jì)算，包括植草溝、汪塘、人工濕地等。雨水匯入下凹式綠地下滲儲(chǔ)存，超過(guò)綠地蓄滲容量的雨水經(jīng)溢流口排入市政雨水管網(wǎng)（圖2）。

4.4 透水鋪裝的應(yīng)用

采用透水磚進(jìn)行道路廣場(chǎng)的地面鋪裝，貫通孔隙達(dá)到近18%，一般情況下透水率可達(dá)到200 L/（m2?min）。地面鋪裝的基礎(chǔ)采用兩種形式施工：一是采用新型材料透水混凝土作墊層，上鋪1:6水泥細(xì)石找平層；二是采用混凝土打孔透水處理，孔與孔間距50 cm，孔內(nèi)放置碎石，上鋪1:6水泥細(xì)石找平層（圖4）。

4.5 車庫(kù)頂板滲排水系統(tǒng)布設(shè)

東風(fēng)東關(guān)片區(qū)園區(qū)整個(gè)區(qū)域大開挖，現(xiàn)在所有區(qū)內(nèi)場(chǎng)地道路均位于車庫(kù)頂板上。經(jīng)過(guò)測(cè)算加強(qiáng)荷載，確定在車庫(kù)頂板上做滲排水系統(tǒng)（圖5）。系統(tǒng)由下到上為：30 cm厚碎石層，其內(nèi)鋪設(shè)HDPE聚乙烯復(fù)合滲排水管（圖6），管道滲孔為270°朝上收集雨水，90°不帶滲孔匯集導(dǎo)排雨水；土工布（過(guò)濾作用）；10 cm厚清水沙（過(guò)濾作用）；110 cm厚種植土（可結(jié)合園林地形整理調(diào)整覆土厚度）。

圖4 混凝土打孔透水處理Fig. 4 Concrete drilling water

圖5 車庫(kù)頂板滲排水系統(tǒng)斷面圖Fig. 5 Sectional drawing of garage roof seepage drainage systems

4.6 雨水回收利用系統(tǒng)的安裝

雨水回收利用系統(tǒng)主要體現(xiàn)海綿城市工程雨水蓄、凈、用的功能。從雨水回收利用工藝流程圖可以看出，前期采用截污、棄流、過(guò)濾的預(yù)處理方法，將水匯集進(jìn)入PP蓄水模塊，可蓄水200 m3；后期經(jīng)過(guò)地埋式一體機(jī)過(guò)濾消毒的處理工藝，處理后的水既可回用于綠化灌溉、道路沖洗等。

4.7 植物配置

東風(fēng)東關(guān)片區(qū)在植物造景上，主要是以自然式種植為主，適地適樹，選用鄉(xiāng)土樹種，常綠樹種與落葉相結(jié)合，以植物造景為主，結(jié)合海綿城市建設(shè)的基本要求，利用園區(qū)內(nèi)的地形高差，做到豎向上有起伏變化。植草溝是下凹式綠地內(nèi)的最低點(diǎn)，是雨期主要的匯水面，植物選擇主要以萱草、千屈菜、美人蕉、狼尾草、馬藺、玉簪、鳶尾等耐淹、耐污能力強(qiáng)的粗放管理型鄉(xiāng)土植物為主。園林植物既能夠營(yíng)造優(yōu)美的園林景觀，又可以起到生物滯留、凈化的功能。

圖6 滲排水管施工現(xiàn)場(chǎng)Fig. 6 Seepage drainage pipe construction

圖7 6月23日15時(shí)降雨34.7 mm時(shí)道路現(xiàn)場(chǎng)Fig. 7 Road with a rainfall of 34.7 mm on June 23 at 15 o'clock

圖8 6月23日16時(shí)降雨45.3mm時(shí)植草溝現(xiàn)場(chǎng)Fig. 8 Grass ditch with a rainfall of 45.3 mm on June 23 at 16 o'clock

圖9 6月23日17時(shí)降雨50.3mm時(shí)植草溝現(xiàn)場(chǎng)Fig. 9 Grass ditch with a rainfall of 50.3 mm on June 23 at 17 o'clock

圖10 6月24日道路現(xiàn)場(chǎng)Fig. 10 Road on June 24

5 雨水回收效果評(píng)價(jià)

臨沂市東風(fēng)東關(guān)片區(qū)園林景觀設(shè)計(jì)及海綿城市改造設(shè)計(jì)于2015年12月完成。2016年5月 A、B、C、F 4個(gè)區(qū)已完成施工，其調(diào)蓄雨水的效果初顯。根據(jù)臨沂市氣象局國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站雨情報(bào)告，至2016年9月12日6時(shí)，臨沂全年累計(jì)降雨666.6 mm，占全年降雨量的77.20%。在2016年6月23日06時(shí)—6月24日06時(shí)，臨沂市區(qū)24小時(shí)累計(jì)降雨量76.8 mm。根據(jù)觀察，6月23日15時(shí)，集中降雨34.7 mm時(shí)（圖7），綠地內(nèi)植草溝、道路有積水。到16時(shí)降雨45.3 mm（圖8），積水下滲明顯；17時(shí)降雨50.3 mm（圖9），積水下滲明顯。直至第二天6時(shí)，24小時(shí)累計(jì)降雨量76.8 mm（圖10），綠地內(nèi)除部分植草溝有少量積水，道路、廣場(chǎng)均無(wú)積水現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

臨沂市東風(fēng)東關(guān)片區(qū)海綿城市的建設(shè)，不僅提升了該片區(qū)的園林景觀效果，還達(dá)到雨水下滲回收利用的預(yù)期目的，實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率在85%以上。通過(guò)此次海綿城市的建設(shè)，有效地探索出了海綿城市建設(shè)與園林景觀有機(jī)結(jié)合的路子，對(duì)海綿城市的建設(shè)和推廣起到了良好的示范作用，工程實(shí)施完成后得到社會(huì)各界的高度評(píng)價(jià)。

財(cái)政部, 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部, 水利部. 2014. 財(cái)政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部關(guān)于開展中央財(cái)政支持海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作的通知（財(cái)建〔2014〕838號(hào)）[EB/OL].2014-12-31.中國(guó)政府網(wǎng)，http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/ tongzhigonggao/201501/t20150115_1180280.html。

國(guó)務(wù)院辦公廳. 2015. 國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)（國(guó)辦發(fā)[2015]75號(hào)）[EB/OL].2015-10-11.中國(guó)政府網(wǎng)，http://www.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/ zhengcefabu/201510/t20151016_1507043.htm。

李崢生.2006.城市園林綠地規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社

王佑民. 2000.中國(guó)林地枯落物持水保土作用研究概況[J] .中國(guó)水土保持學(xué)報(bào), 14(4):108

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The Design of Rainwater Collection in Building a Sponge City of Linyi: A Case Study of Dongfeng Dongguan District Redevelopment

DANG Dong-Yu LIU Qun*
（Linyi Municipal Bureau of Gardening，Linyi 276000，Shandong ）

The redevelopment of Dongfeng Dongguan district of Linyi City was taken as an example to indicate the requirement for integration of building sponge city into gardening and landscaping. According to the local rainfall in the district, a district rainfall control and management goal was developed, which will take measures like roof greening, permeable pavement, sunken green areas, grass growing ditches, seepage wells and pipes, garage roof treatment, rainwater collection systems and growing plants. After the completion of the rainwater collection and reuse project, the system has been tested by a few heavy rains during the summer, the rainwater was quickly infiltrated on the roads in the district and no water-logging was occurred, achieving the objectives of the planning and design requirements. The measures will help to extend applications of the concept of building sponge city in Linyi.

Dongfeng Dongguan; Sponge city; Runoff control; Regulation measures

10.3969/j.issn.1673-3290.2017.02.03

2017-01-10

黨東雨（1963—），男，山東臨沂人，高級(jí)工程師，臨沂市園林局副局長(zhǎng)，主要從事園林工程管理與園林規(guī)劃設(shè)計(jì)。E-mail：dangdongyu@126.com。

*通訊作者：劉群（1982—），女，山東臨沂人，工程師，臨沂市園林局園林景觀設(shè)計(jì)師，主要從事園林規(guī)劃設(shè)計(jì)。E-mail：66334850@ qq.com