海綿城市技術(shù)在居住小區(qū)中的應(yīng)用

文/中國建筑科學(xué)研究院有限公司上海分公司 徐麗麗 馬素貞

根據(jù)聯(lián)合國報(bào)告，城市化進(jìn)程不斷加快是當(dāng)今氣候變化的重要原因之一。隨著城市化快速發(fā)展，因城市消費(fèi)而產(chǎn)生的溫室氣體排放也不斷升高，對氣候變化產(chǎn)生巨大影響。反之，氣候變化也影響城市，如城市供水、排水、交通、生態(tài)系統(tǒng)、能源供應(yīng)、工業(yè)生產(chǎn)和居住等[1]。

為改善這種情況，國外很早就采用低影響開發(fā)措施進(jìn)行海綿城市建設(shè)。如美國、德國、英國、日本等較早關(guān)注低影響開發(fā)對城市供水、排水產(chǎn)生的積極影響。日本自1980年開始建設(shè)海綿城市，關(guān)注雨水下滲，新建的大型公共建筑均配建雨水下滲設(shè)施。美國在1970年制定海綿城市相關(guān)條例，要求在新開發(fā)城區(qū)強(qiáng)制建設(shè)雨水利用設(shè)施和滯洪蓄水設(shè)施。德國也制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定新開發(fā)城區(qū)必須建設(shè)雨水利用設(shè)施。

1 海綿城市內(nèi)涵及意義

1.1 內(nèi)涵

海綿城市指城市像海綿一樣，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(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用[2]。

海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，將“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字方針作為海綿城市建設(shè)的主導(dǎo)理念，統(tǒng)籌考慮城市內(nèi)水環(huán)境現(xiàn)狀，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)[3]。

1.2 意義

海綿城市建設(shè)主張低影響開發(fā)，即以原本自然地貌為主，在盡量減少開發(fā)建設(shè)情況下，保護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)，對生態(tài)進(jìn)行修復(fù)。海綿城市建設(shè)不僅能有效改善內(nèi)澇，還可提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

1）海綿城市能對城市原有生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，維持開發(fā)前的自然地貌特征，盡量保留原有水體、濕地、綠地等自然生態(tài)系統(tǒng)。

2）對已經(jīng)進(jìn)行粗放城市建設(shè)的區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，采用生態(tài)手段，恢復(fù)一定比例的生態(tài)用地。

3）海綿城市重點(diǎn)推行低影響開發(fā)，在開發(fā)過程中注重城市生態(tài)系統(tǒng)，維護(hù)其原有水生態(tài)環(huán)境。

4）海綿城市通過透水鋪裝、下沉式綠地、生物滯留池等設(shè)施減少徑流量，減少暴雨對城市運(yùn)行的影響。

2 居住小區(qū)海綿城市建設(shè)意義

居住用地通常占城市建設(shè)總用地面積40%～50%，對氣候的影響和受氣候影響均十分顯著。隨著科技進(jìn)步，人民生活水平不斷提高，居住小區(qū)環(huán)境和品質(zhì)也日益受到重視。以硬質(zhì)鋪裝為主的小區(qū)規(guī)劃已逐漸轉(zhuǎn)為低影響開發(fā)模式，即“海綿城市”。

隨著海綿城市建設(shè)的深入，透水鋪裝、屋頂綠化、雨水利用、生態(tài)排導(dǎo)等一系列低影響開發(fā)措施不斷應(yīng)用于小區(qū)內(nèi)部，不僅推進(jìn)水資源合理高效利用，增加小區(qū)防汛排澇能力，還可使居住小區(qū)及其生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展（見圖1）。

《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)》提出海綿城市建設(shè)要以城市建筑、居住小區(qū)、道路、綠地與廣場等建設(shè)為載體，使城市形成一定規(guī)模的“海綿體”[4]。居住小區(qū)分新建小區(qū)和既有居住小區(qū)2種，因此在海綿城市建設(shè)時(shí)需分別對待。

圖1 居住小區(qū)內(nèi)海綿城市規(guī)劃

1）新建小區(qū) 按照所在區(qū)域省市發(fā)布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》中的指標(biāo)要求進(jìn)行海綿城市建設(shè)。

2）既有居住小區(qū) 已建小區(qū)要進(jìn)行海綿城市改造。海綿城市改造也需根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》要求，遵循“以人為本”理念合理改造建設(shè)。既有小區(qū)海綿城市改造時(shí)存在改造部分和已建區(qū)域整合不協(xié)調(diào)問題，需設(shè)計(jì)者在改造時(shí)統(tǒng)籌考慮。目前居住小區(qū)內(nèi)約2/5的道路是硬化路面，未來海綿城市改造前景廣闊。

3 居住小區(qū)海綿城市技術(shù)應(yīng)用

3.1 透水鋪裝

透水鋪裝是海綿城市建設(shè)的一項(xiàng)重要技術(shù)手段，能實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)，有效改善生態(tài)環(huán)境[5]。

透水鋪裝在居住小區(qū)中廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品包括透水混凝土、透水磚和植草磚。透水混凝土是由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互黏結(jié)形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，具有透氣、透水和質(zhì)量輕等特點(diǎn)；透水磚是以固體工業(yè)廢料、生活垃圾和建筑垃圾為主要原料，通過粉碎、成型、高溫?zé)贫汕易陨硪材芡杆沫h(huán)保建材新產(chǎn)品[6]；植草磚由混凝土、河砂、顏料等優(yōu)質(zhì)材料經(jīng)高壓磚機(jī)振壓而成，同時(shí)綠草根部可在植草磚下繼續(xù)生長，保證居住小區(qū)的綠地率。

居住小區(qū)海綿城市建設(shè)可全方位進(jìn)行透水路面鋪裝，如透水混凝土敷設(shè)于小區(qū)主干和支干道路，透水磚應(yīng)用于小區(qū)廣場，植草磚應(yīng)用于小區(qū)地上停車場（見圖2）。

3.2 屋頂綠化

屋頂綠化指不與自然土層相連接的各類建筑物、構(gòu)筑物等的頂部及天臺、露臺的綠化（見圖3）。

屋頂綠化對海綿城市建設(shè)具有重要作用，可高效吸收雨水，減少屋頂雨水地表徑流，吸納未及時(shí)排入雨水管道的雨水，減少雨水污染，達(dá)到蓄水減排和水循環(huán)利用的目標(biāo)。研究顯示，屋頂綠化可減少暴雨徑流30%～90%，延遲排水峰值5～30min，還可去除雨水中的磷、氮和重金屬等污染物；能減緩“熱島效應(yīng)”，降低室內(nèi)溫度，減少CO2排放。

圖2 居住小區(qū)透水鋪裝

圖3 居住小區(qū)屋頂綠化

建議新建小區(qū)盡量采用平屋頂或坡度＜15°的緩坡屋頂，便于進(jìn)行屋頂綠化。屋頂綠化可采用多種植被，如喬木、灌木、草坪多層次設(shè)計(jì)，設(shè)置休憩空間，方便居民休息。植被選取上需偏向于易成活的植被物種，既可保證屋頂綠化植被的高成活度，又能減少維護(hù)成本。

如果小區(qū)屋頂沒有過高荷載，可考慮采用簡單式屋頂綠化，既滿足小區(qū)屋頂綠化要求，又不增加屋頂負(fù)擔(dān)。

小區(qū)屋頂若為斜坡，需采用鋼絲網(wǎng)對坡面屋頂進(jìn)行加固，防止土壤和植被下滑。綠化植被主要選取攀援類植物，如爬山虎、常春藤等。若在屋頂種植草坪或喬灌木等植被，需增加屋頂加固材料。

3.3 雨水收集系統(tǒng)

海綿城市雨水收集系統(tǒng)主要分屋頂雨水收集系統(tǒng)、地面雨水收集系統(tǒng)和道路雨水收集系統(tǒng)。

居住小區(qū)內(nèi)的雨水收集系統(tǒng)由住宅區(qū)屋頂、地面及地面排水溝、管道等組成，雨水收集后進(jìn)入生態(tài)凈化池。凈化后的雨水進(jìn)入小區(qū)雨水蓄水池，后續(xù)可用于道路清洗、植被澆灌等。在非雨季，為保證生態(tài)凈化池內(nèi)植被生長，可從附近的自然水體或人工水體抽取河水或湖水引至凈化池[7]（見圖4）。

凈化雨水的生態(tài)凈化池一般由雨水花園構(gòu)成。雨水花園是采用自然植被并由人工建成的淺凹綠地，能將雨水收集系統(tǒng)輸送來的雨水進(jìn)行滯留、匯聚、凈化，并利用植物根系和砂石過濾雨水，對雨水進(jìn)行生態(tài)凈化，最終排放到雨水蓄水池進(jìn)行后續(xù)利用。

3.4 雨水排導(dǎo)系統(tǒng)

小區(qū)內(nèi)雨水生態(tài)排導(dǎo)主要有植草溝、生態(tài)樹池等形式（見圖5）。植草溝指種有植被的地表溝渠，具有滯留、蓄積、凈化、排導(dǎo)等多種功能，用于銜接雨水凈化系統(tǒng)和雨水收集系統(tǒng)。

小區(qū)內(nèi)植草溝主要設(shè)置于主干路兩側(cè)，可收集地面徑流和道路徑流的雨水，排至附近雨水蓄水池或自然水體內(nèi)。植草溝分干、濕植草溝，一般居住小區(qū)建議使用干植草溝，可減少蚊蟲滋生。植草溝沿主干道兩側(cè)敷設(shè)，具有生態(tài)凈排效果。除采用生態(tài)方法，還可采用人工管網(wǎng)進(jìn)行雨水排放，如滲透管、雨水管等。在植草溝下方敷設(shè)滲透管，可讓雨水自然滲透進(jìn)土壤，不能滲透的雨水可排導(dǎo)至雨水收集系統(tǒng)或自然水體，降低小區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

小區(qū)內(nèi)景觀片區(qū)可設(shè)置生態(tài)樹池，兼具雨水凈化、收集、排導(dǎo)作用。

圖4 居住小區(qū)雨水收集系統(tǒng)

圖5 居住小區(qū)雨水排導(dǎo)系統(tǒng)

4 結(jié)語

積極開展居住小區(qū)海綿城市建設(shè)、大力推行低碳開發(fā)理念是居住小區(qū)未來建設(shè)的必然趨勢。居住小區(qū)海綿城市建設(shè)需結(jié)合小區(qū)實(shí)際情況，對各環(huán)節(jié)采用的海綿技術(shù)進(jìn)行細(xì)節(jié)考量，同時(shí)還需估算最終的年徑流總量控制指標(biāo)，滿足當(dāng)?shù)亍逗＞d城市建設(shè)指南》要求。從長期看，海綿城市能解決城市痼疾，前景廣闊。海綿城市建設(shè)具有全新性、復(fù)雜性和長期性，任重而道遠(yuǎn)。