海綿城市規(guī)劃建設(shè)中的老舊小區(qū)改造方案探討
——以濰坊新村為例

魏媛媛，李 玲，閻軼婧，黃天地

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院<集團(tuán)>有限公司，上海 200092)

為建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》。近年來(lái)，城市內(nèi)澇形式嚴(yán)峻，已建城區(qū)的海綿城市建設(shè)存在現(xiàn)狀系統(tǒng)復(fù)雜、大小市政銜接難、老舊小區(qū)改造難度大等問(wèn)題，使得低影響開(kāi)發(fā)等雨洪控制利用技術(shù)落地難。為推進(jìn)海綿城市各項(xiàng)技術(shù)在浦東新區(qū)已建城區(qū)的實(shí)施和應(yīng)用，浦東新區(qū)環(huán)境保護(hù)和市容衛(wèi)生管理局于2015年11月發(fā)布《關(guān)于浦東新區(qū)落實(shí)海綿城市建設(shè)的報(bào)告》，針對(duì)市建管委海綿城市建設(shè)三年規(guī)劃，提出在濰坊、塘橋和滬東街道選擇老舊小區(qū)開(kāi)展海綿城市技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)工作。本改造工程范圍為三個(gè)試點(diǎn)之一的濰坊街道，結(jié)合排水管道改造工程，同步推進(jìn)海綿城市建設(shè)，以期為已建小區(qū)內(nèi)部海綿城市建設(shè)積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后老舊城區(qū)改造提供示范案例。

1 項(xiàng)目概況

本小區(qū)改造工程位于上海市浦東新區(qū)濰坊街道，工程范圍包括濰坊路355號(hào)、濰坊路375號(hào)、源深路600弄(1支弄)、源深路600弄(2支弄)、源深路600弄(3支弄)、濰坊路266～282號(hào)、春竹大樓、申竹大樓、明竹大樓、天竹大樓、錦竹大樓居民小區(qū)，共9.19×104km2，現(xiàn)狀下墊面情況如表1所示。本工程范圍地勢(shì)平坦，現(xiàn)狀地面高程在3.8～4.2 m。

表1 現(xiàn)狀下墊面情況表Tab.1 Present Condition of Underlying Surface

氣象水文條件：水資源普查資料顯示年均降水量為1 108 mm，年均降雨日為130 d。每年的汛期6月～9月為夏秋多雨季，平均降水為562.4 mm，占全年降水量的51%。本工程地處平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，外圍系長(zhǎng)江口與黃浦江水域環(huán)抱，水位受沿海潮汐影響大，常因臺(tái)風(fēng)伴隨著暴雨和高潮的侵襲，易形成風(fēng)暴潮災(zāi)和澇災(zāi)，防汛排澇任務(wù)十分艱巨。

地質(zhì)條件：本工程區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，幾乎全為第四紀(jì)現(xiàn)代沉積構(gòu)造，表土層巖性有粉砂質(zhì)黏土、粉細(xì)黏土和粉土質(zhì)亞砂土3種。土層一般厚度為3～4 m，是天然的地基持力層，地基承載力為80～100 kPa。下層為灰色粉土質(zhì)黏土，局部地區(qū)含淤泥質(zhì)。浦東大部分地區(qū)有硬土層，這層硬土層的地基承載力達(dá)500～600 kPa。

排水系統(tǒng)現(xiàn)狀：現(xiàn)狀小區(qū)為雨污分流系統(tǒng)，但雨污混接現(xiàn)象嚴(yán)重，尤其陽(yáng)臺(tái)落水管及出戶污水管存在嚴(yán)重混接現(xiàn)象。小區(qū)現(xiàn)狀雨污水排放如圖1所示。此外，現(xiàn)狀排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，受損嚴(yán)重，導(dǎo)致雨天積水與污水排放不暢問(wèn)題突出，徑流污染難以控制，亟需有效措施，提升雨污水排放安全。

圖1 雨污水排放現(xiàn)狀圖Fig.1 Discharge Status of Rainwater and Sewage

2 改建難度

老舊小區(qū)進(jìn)行海綿化改造在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)面臨以下問(wèn)題。

(1)停車(chē)空間要求高，建筑屋面條件差，海綿城化可利用空間有限。

(2)綠化面積有限且分布不均，改建過(guò)程受到豎向、植被類(lèi)型等條件的限制。

(3)小區(qū)雨污排水系統(tǒng)情況復(fù)雜，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，破損嚴(yán)重，部分區(qū)域積水嚴(yán)重。

(4)地下其他管線種類(lèi)較多且雜亂，大部分管線多敷設(shè)于綠化帶下，影響海綿城市設(shè)施的布置。

3 工程目標(biāo)

本工程對(duì)區(qū)內(nèi)雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合海綿城市建設(shè)措施，構(gòu)建建筑小區(qū)內(nèi)部的海綿體，對(duì)此確定以下建設(shè)目標(biāo)[1]。

(1)依據(jù)《上海市海綿城市專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，并考慮舊小區(qū)海綿城市改造難度較大，確定控制年徑流總量高于75%(降雨量為22.2 mm)，年徑流污染控制率大于50%(以SS計(jì))，消除歷史積水點(diǎn)，降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

(2)改造小區(qū)內(nèi)部雨污水管網(wǎng)，消除雨污混接情況，排水能力達(dá)5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。

(3)整治小區(qū)環(huán)境，提升景觀。

4 海綿城市系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)思路

本工程改造方案從源頭控制、過(guò)程控制和景觀改造入手，采用7項(xiàng)海綿措施，綜合實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)滲、滯、蓄、凈的雨水控制目標(biāo)，具體策略如圖2所示。

圖2 按照海綿城市規(guī)劃小區(qū)改造技術(shù)策略Fig.2 Community Reconstruction Technical Sstrategy under the Planning of Sponge City

(1)通過(guò)屋面雨水立管斷接和宅間綠地改造，控制屋面徑流量與徑流污染。

(2)通過(guò)道路路面改造、路緣石改造、線性排水溝的建設(shè)、雨水口修復(fù)與改造，控制道路徑流流量。

(3)通過(guò)雨水調(diào)蓄模塊的建設(shè)，增大調(diào)蓄容積，控制徑流峰值。

(4)通過(guò)小區(qū)雨污水系統(tǒng)的改造，有效收納小區(qū)雨水與生活污水。

4.2 匯水分區(qū)與技術(shù)措施

濰坊新村劃分為14個(gè)匯水區(qū)(圖3)，依據(jù)年徑流總量控制目標(biāo)、設(shè)計(jì)雨量、各區(qū)下墊面情況和雨水管道系統(tǒng)，確定各分區(qū)開(kāi)發(fā)尺度，因地制宜地進(jìn)行各分區(qū)海綿化改造設(shè)計(jì)[2]。

圖3 匯水分區(qū)示意圖Fig.3 Catchment Areas Diagram

本工程應(yīng)用到的海綿城市技術(shù)措施按不同的功能分以下幾種。

(1)滲：透水鋪裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面雨水的滲透，因上海地區(qū)地下水位較高，土壤透水能力有限，透水鋪裝設(shè)置排水管。

(2)滯：對(duì)雨水起到滯留作用的主要是植草溝以及雨水花園，延緩徑流高峰。

(3)蓄：下凹式綠地、雨水花園以及調(diào)蓄模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)雨水的儲(chǔ)蓄，達(dá)到調(diào)蓄和錯(cuò)峰的目的。

(4)凈：透水鋪裝的下滲，植草溝的轉(zhuǎn)輸以及雨水花園的調(diào)蓄過(guò)程均能對(duì)污染物的去除起到一定的作用，減少對(duì)河湖的污染。

具體各分區(qū)改造如下。

分區(qū)1、2是5棟大樓及其周邊綠化，包括兩處小型活動(dòng)場(chǎng)地。該區(qū)綠化較為獨(dú)立，綠化地勢(shì)明顯高于路面，路面雨水不具備進(jìn)入海綿城市設(shè)施的條件，故本分區(qū)主要對(duì)屋面雨水進(jìn)行消納。設(shè)計(jì)對(duì)大樓排水邊溝進(jìn)行修復(fù)，屋面雨水通過(guò)雨落管進(jìn)入排水邊溝，經(jīng)截污井流入植草溝再匯入雨水花園；路面雨水經(jīng)雨水口直接匯入小區(qū)雨水管網(wǎng)；分區(qū)內(nèi)兩處活動(dòng)場(chǎng)所地面均改為透水鋪裝，地表雨水通過(guò)透水鋪裝下滲，超標(biāo)雨水經(jīng)地表漫流進(jìn)入一側(cè)植草溝，最后匯入雨水花園。在雨水花園內(nèi)設(shè)置溢流井，用于排除超出雨水花園調(diào)蓄容積的雨量。改造技術(shù)路線如圖4所示。

圖4 匯水分區(qū)1、2改造方案Fig.4 Reconstruction Scheme of Area 1 and 2

分區(qū)4、7、8、11、14為居民區(qū)，綠化主要集中在居民樓南側(cè)，且建筑南側(cè)多有庭院，或少量被車(chē)棚、道路占據(jù)，居民樓北側(cè)為少量綠化和屋前道路。本設(shè)計(jì)主要對(duì)南側(cè)屋面和北側(cè)道路雨水進(jìn)行消納，南側(cè)屋面雨水通過(guò)雨落管越過(guò)一樓小庭院落下，經(jīng)截污井后通過(guò)植草溝轉(zhuǎn)輸進(jìn)入雨水花園；有車(chē)棚、道路占據(jù)的居民樓，南側(cè)屋面雨水通過(guò)雨落管直接接入雨水管網(wǎng)；對(duì)北側(cè)排水溝進(jìn)行填埋處理，北側(cè)屋面雨水通過(guò)雨落管直接接入樓前雨水管網(wǎng)，有條件的經(jīng)雨落管斷接后匯入植草溝或雨水花園；路面雨水有條件的通過(guò)道路兩側(cè)開(kāi)口路牙流入植草溝，進(jìn)而匯至雨水花園；無(wú)條件進(jìn)入海綿城市設(shè)施的路面雨水則通過(guò)雨水口直接進(jìn)入小區(qū)雨水管網(wǎng)。改造技術(shù)路線如圖5所示。

圖5 匯水分區(qū)4、7、8、11、14改造方案Fig.5 Reconstruction Scheme of Area 4、7、8、11 and 14

分區(qū)5、6是居民區(qū)，居民樓南北兩側(cè)綠化率較高，海綿城市設(shè)施可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)。設(shè)計(jì)對(duì)居民大樓排水邊溝進(jìn)行修復(fù)，屋面雨水通過(guò)雨落管進(jìn)入排水邊溝，經(jīng)截污井流入植草溝再匯入雨水花園；路面雨水通過(guò)道路兩側(cè)開(kāi)口路牙流入植草溝，進(jìn)而匯至雨水花園。改造技術(shù)路線如圖6所示。

圖6 匯水分區(qū)5、6改造方案Fig.6 Reconstruction Scheme of Area 5 and 6

分區(qū)9綠化面積較為零散，現(xiàn)狀管線較多，分區(qū)10雖然綠化面積較大，但現(xiàn)狀喬木較多，海綿城市設(shè)施可實(shí)施面積有限。因而，針對(duì)這兩個(gè)分區(qū)的設(shè)計(jì)對(duì)排水邊溝進(jìn)行修復(fù)，屋面雨水通過(guò)雨落管進(jìn)入排水邊溝，經(jīng)截污井流入植草溝，再匯入雨水花園；沒(méi)有條件的屋面雨水經(jīng)雨落管斷接后直接接入雨水管網(wǎng)；路面雨水通過(guò)道路兩側(cè)開(kāi)口路牙流入植草溝，進(jìn)而匯至雨水花園；距離植草溝較遠(yuǎn)的則直接接入雨水口；分區(qū)10有一小區(qū)活動(dòng)廣場(chǎng)，廣場(chǎng)地面均改為透水鋪裝，并沿透水鋪裝周邊新建塑膠步道方便居民行走，場(chǎng)所地表雨水通過(guò)透水鋪裝下滲，超標(biāo)雨水經(jīng)地表漫流進(jìn)入綠地，最后經(jīng)植草溝匯入雨水花園。改造技術(shù)路線如圖7所示。

圖7 匯水分區(qū)9、10改造方案Fig.7 Reconstruction Scheme of Area 9 and 10

分區(qū)12、13為居民區(qū)，該區(qū)是部分靠近市政道路的居民樓，周邊綠化較少，其他區(qū)域綠化率較高，海綿城市設(shè)施可實(shí)施性較強(qiáng)。設(shè)計(jì)將靠近市政道路的居民樓屋面雨水直接接入雨水管網(wǎng)；居民樓南側(cè)屋面雨水通過(guò)雨落管越過(guò)一樓小庭院落下，經(jīng)截污井后通過(guò)植草溝轉(zhuǎn)輸進(jìn)入雨水花園；對(duì)居民樓北側(cè)現(xiàn)狀排水溝進(jìn)行填埋處理，雨水經(jīng)雨落管斷接后直接匯入植草溝或雨水花園。由于此處居民樓前路面較窄，只有道路外側(cè)具備海綿化改造的條件，因而設(shè)計(jì)中對(duì)樓前路面進(jìn)行找坡處理，廢除現(xiàn)狀雨水口，雨水經(jīng)找坡通過(guò)道路外側(cè)開(kāi)口路牙流入植草溝，進(jìn)而匯入雨水花園。改造技術(shù)路線如圖8所示。

圖8 匯水分區(qū)12、13改造方案Fig.8 Reconstruction Scheme of Area 12 and 13

分區(qū)3、12各有一個(gè)活動(dòng)廣場(chǎng)，設(shè)計(jì)將廣場(chǎng)地面改為透水鋪裝，雨水通過(guò)透水鋪裝后經(jīng)盲管收集至雨水花園；路面雨水經(jīng)雨水口直接匯入小區(qū)雨水管網(wǎng)。在分區(qū)3廣場(chǎng)下新建雨水調(diào)蓄模塊一座，位置如圖3所示，以收集分區(qū)1、4、5和6內(nèi)的雨水，減輕下游雨水管網(wǎng)壓力。埋地調(diào)蓄模塊尺寸分別為11.0 m×11.0 m×1.7 m，確保徑流總量控制率達(dá)到75%。

本工程同步對(duì)小區(qū)雨污水管網(wǎng)進(jìn)行改造，其中污水管進(jìn)行原位翻建, 排除雨污混接現(xiàn)象；雨水管道結(jié)合海綿城市建設(shè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證溢流雨水的排出。同時(shí)，結(jié)合管網(wǎng)改造進(jìn)行鋪裝改造，當(dāng)?shù)缆烽_(kāi)挖面積較大時(shí)，路面修復(fù)為透水瀝青鋪裝；道路開(kāi)挖面積較小且現(xiàn)狀道路路面較為良好的修復(fù)為普通瀝青路面。施工同步調(diào)整微地形，將透水鋪裝坡向與之相鄰的雨水花園或植草溝，提升系統(tǒng)對(duì)地表徑流的控制能力。

4.3 指標(biāo)校核

(1)徑流總量控制：本工程在濰坊新村共設(shè)置下凹式綠地147.8 m3，雨水花園738.6 m3，調(diào)蓄模塊200 m3，總調(diào)蓄容積1 086.4 m3，大于區(qū)域所需控制容積為1 073.3 m3，滿足75%的年徑流總量控制率要求。

(2)徑流污染控制：本工程對(duì)大部分屋面雨水進(jìn)行截污處理，后匯入植草溝或雨水花園。透水鋪裝、植草溝和雨水花園對(duì)徑流污染的去除效果十分顯著，能有效去除雨水中的SS、有機(jī)物和金屬離子等污染物。根據(jù)各設(shè)施污染控制率計(jì)算，得到各分區(qū)的SS削減率，場(chǎng)地SS削減率達(dá)到56%，滿足50%徑流污染控制要求。上海市初期雨水CODCr濃度在144 mg/L，BOD5濃度在70 mg/L，SS濃度在180 mg/L，本海綿城市試點(diǎn)面積為9.19×104m2，按照上海市年均降雨量1 191 mm計(jì)算，可有效控制年雨水徑流污染COD總量約8.83 t，BOD5總量約4.29 t，SS 總量約11.03 t。

表2 SS削減率計(jì)算表Tab.1 Calculation of SS Reduction Rate

注：SS綜合削減率為各設(shè)施對(duì)污染物削減率的加權(quán)平均值；SS削減率=年徑流總量控制率×SS綜合削減率

4.4 運(yùn)行管理

海綿設(shè)施長(zhǎng)期運(yùn)行后，泥沙、落葉以及垃圾等會(huì)使其堵塞或淤積，影響滲透性能，需定期進(jìn)行維護(hù)。

應(yīng)建立健全海綿設(shè)施的維護(hù)管理制度和操作規(guī)程，配備專(zhuān)職運(yùn)行維護(hù)和管理人員，定期對(duì)設(shè)施進(jìn)行日常巡查，在雨季來(lái)臨前和雨季期間，加強(qiáng)設(shè)施的檢修和維護(hù)管理，保障設(shè)施正常、安全運(yùn)行。在暴雨過(guò)后應(yīng)及時(shí)檢查設(shè)施受損情況，及時(shí)更換受損部分等。

5 結(jié)論

本工程為浦東新區(qū)濰坊新村舊小區(qū)的海綿化改造，針對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的一些實(shí)際問(wèn)題總結(jié)以下設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

(1)原則：對(duì)老舊小區(qū)進(jìn)行海綿化改造設(shè)計(jì)前應(yīng)詳細(xì)了解房屋周邊設(shè)施、綠化和空地情況，判斷分區(qū)海綿城市設(shè)施可實(shí)施性，因地制宜地確定改造方案，不盲目追求“海綿”。設(shè)計(jì)總體上遵循先地上后地下，先綠色后灰色的原則。

(2)豎向：傳統(tǒng)的小區(qū)豎向布置上一般是綠地高于道路，對(duì)小區(qū)進(jìn)行海綿化改造時(shí)，應(yīng)對(duì)豎向布置進(jìn)行調(diào)整，使得路面高程高于綠地，這樣才能達(dá)到對(duì)雨水徑流收集的目的。

(3)屋頂：舊小區(qū)的建筑屋面在前期設(shè)計(jì)時(shí)基本未考慮土壤及植物的荷載，一般不具備綠色屋頂改造的條件，對(duì)于部分條件較好的屋頂，可采用新型輕質(zhì)綠色屋頂進(jìn)行改造。

(4)管線：老舊小區(qū)地下管線雜亂，影響海綿城市設(shè)施布置，在改造設(shè)計(jì)中必須探清管線情況，注意海綿城市設(shè)施與原有管線的避讓與協(xié)調(diào)。

(5)調(diào)蓄：針對(duì)綠化率較低、改造難度較大的區(qū)域，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮設(shè)置雨水調(diào)蓄設(shè)施，達(dá)到控制目標(biāo)的要求。