公共服務(wù)區(qū)工程海綿城市專項設(shè)計研究

賀婷婷

(重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學院建筑工程系，重慶 402160)

1 海綿城市理念

1.1 海綿城市建設(shè)內(nèi)涵

“海綿城市”是指城市具有一定的彈性，以應對所面臨的自然災害，在洪雨期間能通過滲、蓄、滯、凈、用等生態(tài)修復技術(shù)實現(xiàn)具有綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的“海綿體”[1]。生態(tài)修復與海綿城市建設(shè)具有密不可分性，海綿城市的設(shè)計與建造要遵循自然水循環(huán)規(guī)律、生態(tài)優(yōu)先原則，工程設(shè)計與建造前后盡量保持水循環(huán)的一致性，在設(shè)計建造過程中避免過度設(shè)計，利用下墊面原始生態(tài)環(huán)境構(gòu)造人居環(huán)境適宜、能充分發(fā)揮海綿城市效果的工程[2]。

重慶市人民政府辦公廳《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的實施意見》明確了海綿城市建設(shè)對于修復城市水生態(tài)、改善水環(huán)境、涵養(yǎng)水資源、保障水安全、防止水污染、復興水文化有著積極意義，通過建設(shè)與改造，逐步實現(xiàn)小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解，讓群眾切身感受到海綿城市建設(shè)的效果[3]。

1.2 海綿城市建設(shè)總體思路

空間上海綿城市建設(shè)規(guī)劃分為宏觀、中觀、微觀建設(shè)，從整個海綿城市建設(shè)系統(tǒng)出發(fā)，通過針對污染產(chǎn)生的時間序列從源頭減排控制、過程控制、末端治理三個方面實現(xiàn)[4]。建筑小區(qū)、住宅、公共建筑、商業(yè)開發(fā)等海綿城市建設(shè)空間上屬于微觀建設(shè)，系統(tǒng)上屬于源頭減排控制。

1.3 海綿城市主要控制指標

傳統(tǒng)城市排水系統(tǒng)只解決“排”的問題，城市建設(shè)產(chǎn)生的內(nèi)澇、水污染、水循環(huán)不平衡等問題并沒有解決[5]。海綿城市建設(shè)的核心在于減少城市建設(shè)帶來的負影響，保持生態(tài)的一致性，通過年徑流總量控制率、年徑流污染去除率、徑流峰值控制等指標驗證方案的適用性[6]。

1.3.1年徑流總量控制率

年徑流總量控制率含義為：根據(jù)多年日降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析計算(扣除降雨量小于2mm降雨事件)，通過自然和人工強化措施，場地內(nèi)年累計經(jīng)過滲透、蒸發(fā)、過濾、回用等方式得以控制的降雨量占年降雨量的比值[7]。重慶市新建公共管理和公共服務(wù)項目用地年徑流總量控制率推薦取值在70%～80%，根據(jù)開發(fā)地塊的土壤性質(zhì)、植被組成、開發(fā)程度、工程造價等因素可有5%上調(diào)。

1.3.2年徑流污染去除率

年徑流污染去除率是區(qū)域內(nèi)的年徑流總量控制率與海綿城市建設(shè)設(shè)施對污染物(以SS計)的平均去除率的乘積[8]。重慶市新建公共管理和公共服務(wù)項目用地年徑流污染去除率推薦取值不小于50%，根據(jù)美國流域保護中心的研究數(shù)據(jù)，單一滲透塘污染物去除效率為70%～80%，增強型生物滯留設(shè)施污染物去除效率為70%～95%，雨水塘為50%～80%，通過徑流污染去除率可計算出雨水徑流污染控制容積。

1.3.3雨水徑流峰值控制

為滿足低影響開發(fā)目標對雨水徑流峰值流量進行控制。在2年一遇24h降雨條件下，開發(fā)后外排雨水峰值流量不高于開發(fā)前[9]。雨水徑流峰值控制容積需要采用相應的LID設(shè)施進行調(diào)節(jié)，常用的方式有調(diào)節(jié)塘，可結(jié)合項目地形等實際情況集中或分散建造。

1.4 海綿城市專項設(shè)計技術(shù)路線

專項設(shè)計技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

1.5 永川區(qū)車輛管理所工程海綿城市專項設(shè)計背景

《重慶市永川區(qū)中心城區(qū)海綿城市專項規(guī)劃》(以下簡稱《專項規(guī)劃》)明確永川區(qū)中心城區(qū)(老城組團、新城組團、北部文化旅游組團、西部商貿(mào)物流組團、鳳凰湖產(chǎn)業(yè)組團、大安-和暢園組團，規(guī)劃總面積為80km2，規(guī)劃人口80萬人)。永川車輛管理所工程海綿城市專項設(shè)計為永川區(qū)第一個海綿城市專項設(shè)計項目，該工程設(shè)計對于永川區(qū)積極轉(zhuǎn)變城市規(guī)劃建設(shè)理念，讓群眾切身感受到海綿城市建設(shè)的效果有著重要意義。

2 LID與海綿城市

2.1 LID實現(xiàn)路徑

低影響開發(fā)是20世紀90年代始出現(xiàn)的雨水管理理念和技術(shù)手段，LID即Low Impact Development[10]。傳統(tǒng)開發(fā)建設(shè)采用管道、管井、不透水路面、硬質(zhì)屋面等硬質(zhì)工程，隨著城市的不斷擴張逐漸出現(xiàn)內(nèi)澇、水流侵蝕、水污染等生態(tài)問題。低影響開發(fā)即采用生態(tài)修復方式的軟質(zhì)工程，整合硬質(zhì)工程，形成對于徑流的減速、調(diào)蓄、污染去除等處理，通過低影響開發(fā)維持開發(fā)前后的生態(tài)平衡[11]。

2.2 常用的LID設(shè)施

LID設(shè)施是實現(xiàn)海綿城市建設(shè)的主要設(shè)施，通過景觀途徑“滲、滯、蓄、凈、用”的技術(shù)實現(xiàn)海綿城市建設(shè)綜合目標[12]。

滲：即減少源頭徑流，凈化初期雨水，常見設(shè)施有透水道路(人行道、停車場)、綠色屋頂?shù)取?/p>

滯：降低徑流速度，延緩雨水峰值出現(xiàn)，常見滯留設(shè)施有生物滯留帶(塘)、下沉式綠地、植草溝、雨水花園等。

蓄：削減峰值流量，收集雨水，為雨水利用創(chuàng)造條件[13]。常見蓄水設(shè)施有自然水體、景觀水體、調(diào)蓄池等。

凈：減少污染，凈化與改善水環(huán)境。常見措施有人工濕地、生態(tài)濾池、污水集中處理設(shè)施。

用：主要針對水資源缺乏地區(qū)，有效利用、節(jié)水減排。常見有雨水回收池、雨水收集罐。

3 工程設(shè)計

3.1 現(xiàn)狀情況分析

項目所在區(qū)域地層結(jié)構(gòu)上覆土層為第四系素填土及粉質(zhì)粘土，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組砂、泥巖。泥巖、粉質(zhì)粘土為相對隔水層，素填土、砂巖為透水層。夏季炎熱潮濕，冬季寒冷，5—8月雨量充沛，常出現(xiàn)雷雨、暴雨天氣，年平均相對濕度81%。植被資源豐富，有著西南地區(qū)典型的喬木與灌木，如香樟、天竺葵、桂花、銀杏、黃葛樹等。

項目規(guī)劃區(qū)域內(nèi)整個基地及周邊地區(qū)市政設(shè)施完善，規(guī)劃道路系統(tǒng)四通八達。原始下墊面為旱地，徑流系數(shù)為0.3，項目總建設(shè)用地面積為19355m2，地塊內(nèi)部地勢高差不大，規(guī)劃以后地勢自東向西下降，高差約1.2m，南北長約180m，東西寬約140m，場地東西向坡度為8.86%。項目共有建筑物2棟，建筑分散布置，占地塊面積的10.6%，綠地率為35.94%，規(guī)劃停車位256個。

海綿城市建設(shè)內(nèi)容包括雨水花園(總?cè)莘e41.2m3，面積206m2)；生物滯留帶(總?cè)莘e255.2m3，面積1276m2)；總透水鋪裝(總面積4960m2)。項目LID平面布置如圖2所示。

圖2 項目LID平面布置圖

3.2 上位規(guī)劃要求

根據(jù)《專項規(guī)劃》要求，預計2020年，城市建成區(qū)面積的20%以上達到海綿城市建設(shè)目標；2030年，城市建成區(qū)面積的80%以上達到海綿城市建設(shè)目標。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，將降雨就地消納和利用。永川區(qū)上位控制目標年徑流總量控制率≥70%，年徑流污染物總量去除率≥50%[14]。

3.3 LID雨水系統(tǒng)流程

項目一部分路面徑流進入生物滯留帶、雨水花園等LID設(shè)施，減緩徑流速度，減少污染物，進入雨水收集池，通過凈化可用于綠化澆灌和道路清洗；不能被LID設(shè)施消化的徑流通過溢流設(shè)施進入雨水排水管網(wǎng)進入市政排水系統(tǒng)；一部分路面徑流、透水鋪裝徑流通過下滲進入雨水收集盲管，下滲后的雨水減少部分污染物，盲管末端連接雨水收集池，凈化后回用。超出雨水收集池、調(diào)節(jié)塘溢流水位的雨水排入市政管網(wǎng)。LID雨水系統(tǒng)流程如圖3所示。

圖3 LID系統(tǒng)流程圖

3.4 主要LID設(shè)施技術(shù)參數(shù)和構(gòu)造設(shè)計

3.4.1植草溝

轉(zhuǎn)輸型植草溝：植草溝自上而下依次為蓄水層、草皮、種植土、原土層；其中植被高度200mm，蓄水高度300mm，種植土為腐殖土、沙土、原土按1∶2∶3組合。平行于道路的植草溝，縱坡隨道路坡度，原始綠化改造的植草溝縱坡隨地形，場地較為平坦的植草溝，縱向坡度為0.2%。

3.4.2雨水花園及生物滯留帶

簡易生物滯留帶、雨水花園蓄水深度為100～200mm，自上而下依次為蓄水層、種植土層、透水土工布、礫石層(含集水盲管)、透水土工布、素土夯實層、原土層。種植土層為400～600mm，種植土為腐殖土、沙土、原土按1∶2∶3組合，其滲透系數(shù)應大于5×10-5m/s，可根據(jù)滲透系數(shù)調(diào)整具體各項比例；透水土工布規(guī)格要求大于200g/ m2；礫石層為300mm，礫石孔隙率應為35%～45%，有效粒徑>80%，礫石層內(nèi)敷設(shè)集水盲管d200，盲管采用PVX材質(zhì)，且盲管周圍應包裹一層透水土工布，規(guī)格200g/m2，透水盲管的開孔率宜為5%左右，孔徑宜根據(jù)盲管管徑確定。簡易生物滯留帶、雨水花園沿道路綠化帶、停車位間綠化分散布置；內(nèi)部設(shè)置雨水溢流設(shè)施，溢流設(shè)施排水管為d300。

3.4.3透水鋪裝

停車位透水鋪裝自上而下分別為透水磚60mm，厚砂50mm，200mm厚C20無砂大孔混凝土(透水系數(shù)不小于0.5mm/s)，200mm厚級配碎石墊層，內(nèi)敷設(shè)透水盲管d200，盲管規(guī)格同雨水花園，路基壓實(重型壓實度≥93%)。其余人行透水鋪裝由上而下分別為50mm陶瓷透水磚，厚砂30mm，150mm厚C25透水混凝土(透水系數(shù)不小于0.5mm/s)，200mm厚級配碎石墊層，路基壓實(重型壓實度≥90%)

3.4.4調(diào)節(jié)塘

調(diào)節(jié)塘分為前置塘和蓄水調(diào)節(jié)區(qū)。前置塘進水口設(shè)置碎石、消能坎防止水流沖刷；蓄水調(diào)節(jié)區(qū)種植水生植物以減小流速、凈化水體，蓄水深度為1m，調(diào)節(jié)塘構(gòu)造自上而下依次為水草、種植土、土工布、60cm厚砂質(zhì)土層、75cm后砂礫石、土工布、原始土壓實。塘內(nèi)設(shè)溢流井，超過調(diào)蓄水位時，經(jīng)溢流井排出至市政排水管。

3.4.5植被選擇

植物是海綿城市建設(shè)基本要素之一，植物能夠收納及凈化雨水，是解決雨水面源污染和水體存儲循環(huán)的關(guān)鍵一環(huán)，海綿城市植物是景觀和功能保證有效途徑[15]。

主要以本地植物為主，適當搭配外來物種。在雨水花園、生物滯留帶LID設(shè)施中選擇對氮、磷、重金屬等物質(zhì)具有較強吸收和攔截能力的植物，如蘆葦、蘆竹、香蒲、細葉沙草、香根草等選用耐澇抗旱的植物，將常綠草本與落葉草本混合種植，提高花園在冬季的凈水能力；草本植物與木本植物搭配種植，提高植物群落的結(jié)構(gòu)層次。詳見表1。

表1 植被選用表

4 結(jié)語

永川區(qū)車輛管理所工程經(jīng)過海綿城市專項設(shè)計，滿足《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)》(建城函[2014]275號)和DBJ50/T292—2018《低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)設(shè)計標準》的要求，可為永川地區(qū)實施海綿城市建設(shè)提供相應設(shè)計經(jīng)驗。但本工程缺乏建成后的水質(zhì)檢測與徑流監(jiān)測的實測數(shù)據(jù)，為改進LID技術(shù)措施增加了難度。LID設(shè)施在建成后若干年的使用中，存在透水飽和、徑流控制效率下降的可能性，如何做到可持續(xù)、維持系統(tǒng)高效是值得我們思考的問題。