海綿城市理念下雨水入廊設計思考

邱 壯，王家良，龔克娜，付韻潮，楊艷梅，曾麗竹

(四川省建筑設計研究院，四川成都610000)

1 綜合管廊與海綿城市現(xiàn)狀

綜合管廊是指建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施，給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信等城市工程綜合管線可納入綜合管廊［1］。綜合管廊的建設有助于解決城市建設中出現(xiàn)的“拉鏈馬路”和“空中蜘蛛網”等問題。目前國內綜合管廊發(fā)展較為成熟，對于雨水之外的各類管線入廊案例均較多，但由于國內雨水排水管線一般采用重力流，且管廊的埋深、斷面尺寸較大將增加工程投資，因此雨水入廊的工程案例較少［2-4］。

海綿城市是指城市像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害方面等具有良好的“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［5］。目前我國城市的海綿城市建設主要集中于地塊內及市政道路的低影響開發(fā)，一般年徑流總量控制率為70%～90%，其對應設計降雨量小于一年一遇設計降雨量，屬于控制中小雨的范疇，對于大雨和極端天氣控制能力較弱。一般來說地塊內的低影響開發(fā)，尤其是對居住性質的用地建設大規(guī)模調蓄回用設施的難度比較大。即使建設了具有較大調蓄空間的設施，卻難以在短時間內通過地塊本身來消納雨水，需要區(qū)域的統(tǒng)一調配才能及時將多余雨水耗盡，實現(xiàn)起來較為困難。

上述兩種城市建設理念都是目前國內前沿的研究方向，對于如何結合兩種先進理念，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，補齊短板，打造自然宜居的公園城市值得大家思考。而就目前看來，雨水可作為兩種理念的結合點，通過合理設計來進行互補［6］。文章就雨水入廊的相關設計思維結合海綿城市理念進行了一些思考。

2 海綿城市理念下雨水入廊思考

2.1 海綿城市理念下雨水入廊優(yōu)勢

目前，雨水入廊主要面臨著埋深大、斷面尺寸大、管理難、建造代價高但實際收益小的質疑。而海綿城市一般只能控制中小雨事件，無法消納和滯蓄大雨突然帶來的大量雨水。為了控制這部分雨水，可結合雨水管廊實現(xiàn)雨水的調蓄，并加以利用。根據(jù)曾慶紅等人［7］的研究，通過合理設計一個大的城市管廊系統(tǒng)，可截留雨水總量以百萬立方米計，可供綠地澆灌、路面澆灑、河道補水等，這對于枯水期、干旱、半干旱等缺水地區(qū)具有重大意義。通過將大量雨水滯蓄與回用，不僅降低了城市的洪澇風險，也大大減少了降雨帶來的城市徑流面源污染，緩解了城市嚴峻的水環(huán)境問題。因此，對于雨水入廊并進行滯蓄是一舉多得，值得城市建設者仔細思考的一種設計思維。

就目前而言，我國的綜合管廊城市建設與海綿城市建設國家級、省級試點大大小小上百個，其中不乏既是海綿城市建設試點，又是綜合管廊建設試點的城市與地區(qū)，對于這種地區(qū)其具備一定的政策優(yōu)勢，該種設計應該根據(jù)實際情況進行嘗試。

2.2 雨水艙斷面選擇

本文針對各地實際案例，歸納總結了幾種雨水管廊的布置方法及應用條件，供設計人員參考?，F(xiàn)以三艙綜合管廊為例進行說明。

圖1所示為雨水艙與各艙水平并列，雨水艙內采用上部排水、下部蓄水的形式。該種布置方式，埋深相對較淺(但需滿足規(guī)范要求的最小高度2 m的要求)，對于地下結構復雜，且下游雨水出口河道標高不利于深埋的情況宜選用該種方式。雨水艙斷面尺寸應根據(jù)道路周邊雨水系統(tǒng)匯水面積計算出雨水量，并根據(jù)周邊市政雨水需求量，結合雨水艙有效深度及坡度計算出雨水艙斷面尺寸。張國鐘［8］在福州某新區(qū)采用了該種方式的雨水艙斷面設計，成功解決了實際工程中遇到的問題，既滿足了雨水入廊的設計要求，也充分體現(xiàn)了新區(qū)海綿城市建設的核心思想“滲-滯-蓄-凈-用-排”，取得了較好的效果。

圖2所示雨水艙位于綜合艙等下方，雨水艙內采用上部排水，下部蓄水的形式。該種布置方式相較于圖1布置形式，埋深增加較多，對于下游雨水出水口標高提出了較高要求。適用于地下結構簡單，且道路地形坡度大，下游河道水位較低的情況，對于原雨水排水系統(tǒng)埋深較深，道路狹窄不利于并列布置時可考慮該種布置形式。此外，雨水艙斷面尺寸計算方式可參照圖1所述考慮。

圖1 雨水艙與各艙水平并列

圖2 雨水艙垂直于各艙下方

圖3 為雨水艙位于各艙下方。雨水艙位于各艙下方，但雨水艙分為左右兩室，一側為排水室，一側為蓄水室。該種布置方式相較于圖2的布置形式可減少埋深，可通過合理設計兩室結構及設置控制設備，可實現(xiàn)初期雨水在排水室進行棄流，中期較為干凈的雨水存儲在蓄水室中。適用于地下結構簡單、障礙物較少，具有管線深埋條件且下游河道出口標高較低的地段，是一種圖1及圖2所示布置方式的折中形式。

圖3 雨水艙垂直于各艙下方

除上述三種方式以外，在管廊內無燃氣艙，而雨水艙下游高程無法滿足的情況下可考慮將雨水艙置于上方，但必須注意做好防水處理。向帆等人［9］在成都某交通要道下采用了將雨水管廊置于污水艙上部的形式，雖未在管廊內部進行雨水滯蓄，但節(jié)約了空間并且有利于檢修維護，并對以后進一步進行雨水滯蓄與回用打下了一定基礎。

鑒于具有調蓄功能的雨水艙設置了雨水回用動力系統(tǒng)，因此通過合理設計還可將該部分控制系統(tǒng)作用于提升雨水，使一些原本需繼續(xù)加大埋深的節(jié)點可通過設備提升進行轉輸，避免下游管廊埋深過大。雨水管廊的設計應靈活多變，根據(jù)實際情況，作出相應調整，在合理的情況下采用多種方式滯蓄雨水，并加以利用。

2.3 入廊雨水水質要求

雨水應經過預處理措施，即經過凈化后再進入雨水艙，降低初期雨水帶來的大量泥沙造成管廊淤積的風險，同時可減少雨水管廊的清淤沖洗次數(shù)。對于被截留的初期徑流應結合海綿城市宜優(yōu)先排入植被淺溝、下凹式綠地等生態(tài)措施，凈化后再排入雨水管網進入雨水管廊。對于沒有條件采用生態(tài)措施凈化的區(qū)域可設置棄流井、沉砂井等灰色措施進行漂浮物攔截、泥沙分離或粗過濾［10］。

2.4 有效調蓄容積保障措施

為保證雨水艙的調蓄能力，應設置排空設施，在即將到來的暴雨之前將雨水艙所存雨水進行排放，避免雨水通過投料口等部位溢流進入其他艙室引發(fā)事故。雨水排空時間宜控制在12 h內，排空設施主要依靠增設排水泵進行提升排放，對于有條件的區(qū)域可采用重力排空。

2.5 雨水回用

對于雨水的用途應結合當?shù)氐淖陨碛盟蠹坝晁奶幚斫洕杀具M行綜合分析比較，以遵循注重生態(tài)、就近回用，處理簡單，“高質高用、低質低用”為原則。如根據(jù)國家要求景觀補水不允許采用自來水，因此有條件的地方應將雨水作為首要選擇；其次綠化用水對水質要求低，用水周期與雨季又較為吻合，因此在雨水較為豐富的情況下應采用雨水進行澆灌，道路沖洗用水量大，水質要求不高，且管廊多位于道路下方，取水方便，也建議采用雨水進行沖洗［10］?；赜糜晁瓹ODcr和SS應符合表1的規(guī)定，其余指標應符合國家現(xiàn)行相關標準，雨水處理工藝流程應根據(jù)回收水量、原水水質、回用部位的水質要求等因素進行分析比較，鑒于雨水艙原水為屋面、綠地、道路的混合雨水，來水水質較差，且回用用途一般為景觀補水、綠地和道路澆灑，因此可采用圖4所示處理流程進行處理。

表1 回用雨水CODcr和SS指標

圖4 雨水回用處理流程

3 結束語

通過分析總結海綿海綿城市與綜合管廊目前建設中的問題，結合已有工程案例，從雨水艙滯蓄雨水的角度出發(fā)，對雨水艙的斷面、入廊雨水的水質、調蓄、回用方面等進行了思考，從而將海綿城市與綜合管廊的建設結合起來。但由于目前該類案例較少，本文所提設計方式尚缺乏更多可靠的實際經驗，需各位建設者在實際中檢驗并提出改進，讓海綿城市與綜合管廊的理念更好的服務于城市建設。