秦利華
摘要:海綿工程是以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為前提的生態(tài)建設(shè)工程,克拉瑪依市屬典型的大陸性氣候,干燥少雨,同樣需要建設(shè)海綿工程。本文結(jié)合克拉瑪依城市氣候特點,從小區(qū)建筑、道路、場地、綠地四個方面著手,梳理出對應(yīng)的海綿工程設(shè)計措施,提高對徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化和利用能力,提升小區(qū)的“海綿”功能,緩解克拉瑪依干旱缺水的狀況,促進水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護,為建設(shè)具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市提供重要保障。
關(guān)鍵詞:海綿城市;住宅小區(qū);滲透;蓄水
一、海綿工程
海綿城市是指城市能夠像海綿一樣,在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災害等方面具有良好的“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。
2015 年國務(wù)院辦公廳發(fā)出關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導意見,提出通過海綿城市建設(shè),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)對生態(tài)環(huán)境的影響,將 70%的降雨就地消納和利用的總體目標。
海綿工程建設(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,在確保城市排水防澇安全的前提下,最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化,促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護。在海綿城市建設(shè)過程中,應(yīng)統(tǒng)籌自然降水、地表水和地下水系統(tǒng)性, 協(xié)調(diào)給水、排水等水循環(huán)利用各環(huán)節(jié),并考慮其復雜性和長期性。
二、研究必要性
克拉瑪依城市地形平坦,適于各類建設(shè)活動,但也因為平坦客觀上給城鎮(zhèn)管排水增加了難度;加之年降水量的 3/4 集中于春夏,降水的時間分布極不均勻,短歷時降雨集中,極易造成短時雨水量激增,增加市政管網(wǎng)壓力,帶來積水。
克拉瑪依市相對于南方城市雨水少,內(nèi)澇幾率小,但海綿城市是以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為前提的生態(tài)建設(shè),我們的城市環(huán)境與海綿城市所描述的“自然積存、自然滲透、自然凈化”狀態(tài)還有很長一段距離,生態(tài)城市建設(shè)之路很漫長。海綿城市適用于任何的土壤和氣候條件,無論是南方還是北方,城市還是農(nóng)村,黃土高坡還是沿海城市,都可以建設(shè),在西部干旱的克拉瑪依地區(qū),應(yīng)以雨水回收利用為主,增加水資源的回收利用。
三、研究目的
克拉瑪依市屬典型的大陸性氣候,干燥少雨,年均降水量為 109mm,多集中在 5~8 月, 年蒸發(fā)量平均在 2324.2mm,蒸發(fā)量遠遠大于降水量,年溫差與月溫差大,夏季酷熱,冬季嚴寒,多年平均氣溫 8.1℃,最高氣溫 42.9℃,最低氣溫-35.9℃,日照時間長,平均凍土深度 163cm。針對克拉瑪依城市氣候,克拉瑪依市住宅小區(qū)海綿建設(shè)應(yīng)該以蓄水、凈水為主, 充分發(fā)揮小區(qū)建筑、道路、場地、綠地等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用,提高對徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化和利用能力,提升小區(qū)的“海綿”功能,緩解克拉瑪依干旱缺水的狀況, 促進水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護,為建設(shè)具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市提供重要保障。
四、基本原則
克拉瑪依市住宅小區(qū)海綿工程設(shè)計的基本原則是:因地制宜、生態(tài)優(yōu)先、安全為重、適度控制。
因地制宜:根據(jù)克拉瑪依市自然地理條件、水文地質(zhì)特點、水資源稟賦狀況、降雨規(guī)律、水環(huán)境保護等,合理確定低影響開發(fā)控制目標與指標,科學規(guī)劃布局和選用下沉式綠地、植草溝、雨水濕地、透水鋪裝、多功能調(diào)蓄等低影響開發(fā)設(shè)施及其組合系統(tǒng)。
生態(tài)優(yōu)先:在海綿工程建設(shè)過程中,優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)與低影響開發(fā)設(shè)施,實現(xiàn)雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化和可持續(xù)水循環(huán),提高水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復能力,維護城市良好的生態(tài)功能。
安全為重:以保護人民生命財產(chǎn)安全和社會經(jīng)濟安全為出發(fā)點,綜合采用工程和非工程措施提高水的收集與利用,緩解克拉瑪依市缺水現(xiàn)狀,保障城市水安全。
適度控制:克拉瑪依市常年干燥少雨,海綿設(shè)施并不是越多越好,應(yīng)根據(jù)徑流總量合理布局海綿設(shè)施,避免浪費。
五、住宅小區(qū)海綿工程設(shè)計
克拉瑪依市住宅小區(qū)海綿工程設(shè)計主要從小區(qū)場地設(shè)計、小區(qū)建筑設(shè)計、小區(qū)道路設(shè)計、小區(qū)綠地設(shè)計四個方面著手。
建筑屋面和小區(qū)路面徑流雨水宜通過有組織的回流與轉(zhuǎn)輸,經(jīng)截污等預處理后引入綠地內(nèi),以雨水滲透、儲存、調(diào)節(jié)等為主要功能的低影響開發(fā)設(shè)施。因空間限制等原因不能滿足控制目標的建筑與小區(qū),徑流雨水還可通過城市雨水管渠系統(tǒng)引入城市綠地內(nèi),以供綠地澆灌用。
(一)場地設(shè)計
應(yīng)充分結(jié)合現(xiàn)狀地形地貌進行設(shè)計與建筑布局,根據(jù)場地豎向關(guān)系,將地塊劃分為若干個匯水區(qū),每個匯水區(qū)分別對建筑屋面、硬化路面廣場以及綠地進行水量平衡計算,進而采取相應(yīng)措施分別凈化每個匯水區(qū)內(nèi)的雨水。
應(yīng)優(yōu)化不透水硬化面與綠地空間布局,建筑、廣場、道路周邊宜布置可消納徑流雨水的綠地。道路、綠地等豎向設(shè)計應(yīng)有利于徑流雨水匯入低影響開發(fā)設(shè)施。
(二)建筑設(shè)計
克拉瑪依市住宅小區(qū)建筑海綿工程主要設(shè)施與措施有:綠色屋頂、屋頂花園容器、雨水管、雨水罐、雨水桶、初期雨水棄流設(shè)施。
克拉瑪依市常年干旱少雨,冬季寒冷,積雪時間長,建筑屋頂多為平屋頂,少量坡屋頂建筑,且坡屋頂坡度較小。 針對這一特點,屋頂坡度較小的建筑可采用綠色屋頂,屋頂綠化應(yīng)根據(jù)氣候特點、屋面形式、選擇適合當?shù)胤N植的植物種類。不宜選擇根系穿刺性強的植物種類,不宜選擇喬木和速生灌木植物。種植屋面宜設(shè)置雨水收集系統(tǒng),水管、電纜線等設(shè)施應(yīng)鋪設(shè)于防水層上,屋面周邊應(yīng)有安全防護設(shè)施,灌溉宜采用滴灌、噴灌和滲灌設(shè)施。
降落在屋面的雨水經(jīng)過初期棄流,可進入雨水桶,雨水桶中雨水宜作為小區(qū)綠化用水。還可以采用雨落管或設(shè)置集水井等方式將屋面雨水和融雪進行集蓄回用,凈化工藝應(yīng)根據(jù)回用水水質(zhì)要求和徑流雨水水質(zhì)確定。雨水儲存設(shè)施可結(jié)合現(xiàn)狀情況選用雨水罐、地上或地下蓄水池等設(shè)施。
(三)道路設(shè)計
小區(qū)道路海綿工程設(shè)計主要設(shè)施及措施有:利用道路豎向排水、設(shè)置透水鋪裝、透水混凝土路面。
道路橫斷面設(shè)計應(yīng)優(yōu)化道路橫坡坡向、路面與道路綠化帶及周邊綠地的豎向關(guān)系等,便于徑流雨水匯入綠地內(nèi)低影響開發(fā)設(shè)施。
路面排水宜采用生態(tài)排水的方式,路面雨水通過表面徑流、透水鋪裝排至道路綠化帶及周邊綠地,用于綠地澆灌,多余的雨水通過設(shè)施內(nèi)的溢流排放系統(tǒng)與低影響開發(fā)設(shè)施或城市雨水管渠系統(tǒng)相銜接。
道路周邊綠化帶內(nèi)低影響開發(fā)設(shè)施(如下沉綠地、植草溝)應(yīng)采取必要的防滲措施,防止徑流雨水下滲對道路路面及路基的強度和穩(wěn)定性造成破壞。
人行道、小區(qū)綠地中的輕型荷載園路、廣場用地和停車場等可采用透水鋪裝,人行步道必須采用透水鋪裝。非透水鋪裝周邊應(yīng)設(shè)有收水系統(tǒng)。
(四)綠化設(shè)計
綠地在滿足基本功能的前提下,應(yīng)結(jié)合綠地規(guī)模與豎向設(shè)計,在綠地內(nèi)設(shè)計可消納屋面、路面、廣場及停車場徑流雨水的低影響開發(fā)設(shè)施,并通過溢流排放系統(tǒng)與城市雨水管渠系統(tǒng)有效銜接,綠地海綿工程設(shè)施及措施主要有:下凹式綠地、植草溝、蓄水池、生態(tài)樹池、生物滯留帶。
下沉式綠地應(yīng)低于周邊鋪砌地面或道路,周邊雨水宜分散進入下沉式綠地,當集中進入時應(yīng)在入口處設(shè)置緩沖帶,當采用綠地入滲時可設(shè)置入滲池。
小區(qū)道路兩側(cè)、廣場以及停車場周邊的綠地宜設(shè)置植草溝,植草溝與其他措施聯(lián)合運行,可在完成輸送功能的同時滿足雨水收集及凈化處理要求。
綠地內(nèi)生物滯留設(shè)施應(yīng)根據(jù)地形、匯水面積確定規(guī)模和形式。生物滯留設(shè)施的蓄水深度應(yīng)根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能確定生態(tài)樹池的超高高度可做適當調(diào)整,但需滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求。
六、海綿設(shè)施設(shè)計
(一)透水鋪裝
按照面層材料不同可分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝土鋪裝和透水瀝青混凝土鋪裝,嵌草磚、園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等也屬于滲透鋪裝。
(二)綠色屋頂
綠色屋頂也稱種植屋面、屋頂綠化,根據(jù)種植基質(zhì)深度和復雜程度,綠色屋頂又分為簡單式和花園式,基質(zhì)深度根據(jù)植物需求及屋頂荷載確定。
(三)下沉式綠地
下沉式綠地是將普通綠地下沉一定深度而達到滯留收集雨水的目的。下沉式綠地一般建議下沉深度為 H=20cm 以內(nèi)。
(四)生物滯留設(shè)施
生物滯留設(shè)施指在地勢較低的區(qū)域、通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設(shè)施。生物滯留設(shè)施分為簡易型生物滯留設(shè)施和復雜型生物滯留設(shè)施,按應(yīng)用位置不同又稱作雨水花園、生物滯留帶、高位花壇、生態(tài)樹池等。
(五)蓄水池
蓄水池指具有雨水儲存功能的集蓄利用設(shè)施,主要包括鋼筋混凝土蓄水池,磚、石砌筑蓄水池及塑料蓄水模塊拼裝蓄水池。
(六)雨水罐
雨水罐也稱雨水桶,為地上或地下封閉式的簡易雨水集蓄利用設(shè)施。
(七)植草溝
植草溝是指具有輸水功能和積水功能的植被型草溝,適用于道路邊及綠地內(nèi),植草溝頂寬 0.5~2m,深度 0.05~0.25m,邊坡 1:3~1:4,縱向坡度 0.3%~5%。
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