融入海綿理念的老舊小區(qū)雨污分流改造

趙蘇張銀豐戴青松談勝園劉坤楊肖

(1.江蘇省建設(shè)工程設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 南京 214200；2.無(wú)錫市濱湖區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，江蘇 無(wú)錫 214100；3.南京洞見(jiàn)環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 214200；4.南京蘭庭綠色建筑技術(shù)有限公司，江蘇 南京 214200)

海綿城市在2012年首次上升到國(guó)家高度，其主要是一種雨洪管理的概念，城市化進(jìn)程加快，下墊面徑流系數(shù)不斷增加，導(dǎo)致城市內(nèi)澇加劇、熱島效應(yīng)加劇等問(wèn)題，因此提出在城市化進(jìn)程中融入海綿城市建設(shè)理念[1,2]，構(gòu)造吸水滯水蓄水等可以“呼吸”的海綿系統(tǒng)。在新形勢(shì)下，海綿城市理念的融入是綠建、低碳等項(xiàng)目的推進(jìn)，是一種智慧城市的表現(xiàn)，是當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的社會(huì)、環(huán)境、人文等多維因素的融合。

在2010年，新沂市斬獲了“江蘇省園林城市”稱號(hào)，并在2017江蘇省第二批海綿城市試點(diǎn)中大放異彩，試點(diǎn)創(chuàng)建十分成功。根據(jù)江蘇省全域海綿城市建設(shè)發(fā)展計(jì)劃要求，截至2020年底，城市建成區(qū)域必須有20%以上的比重面積完成了海綿城市建設(shè)，并且截至2030年底，城市建成區(qū)80%以上的比重面積需要完成海綿城市建設(shè)。

老舊小區(qū)建成時(shí)間久，存在諸多問(wèn)題。地面不平整，中小雨量積水潭、開(kāi)車(chē)濺水的情況，小區(qū)、道路建成時(shí)間久遠(yuǎn)，路面出現(xiàn)了破損、沉降等，降雨時(shí)，在路面凹陷、坑洼處形成積水坑，極易濺射泥水。道路最低點(diǎn)無(wú)雨水口，導(dǎo)致局部出現(xiàn)積水點(diǎn)；道路設(shè)計(jì)或施工中未在道路最低點(diǎn)設(shè)置雨水箅子，以上情況會(huì)在道路局部產(chǎn)生積水點(diǎn)[2-5]。道路出現(xiàn)沉降、破損，導(dǎo)致原豎向改變，局部出現(xiàn)洼陷，道路建成時(shí)間久遠(yuǎn)。老舊小區(qū)的地下室下雨后，滲漏、返潮等成為了常態(tài)，主要防水層設(shè)計(jì)不到位，接縫沒(méi)處理好，導(dǎo)致地下車(chē)庫(kù)滲漏；施工過(guò)程中，偷工減料、材料質(zhì)量差，出現(xiàn)防滲層不完善，出現(xiàn)漏水；車(chē)庫(kù)周邊路面的水沒(méi)有及時(shí)排除，導(dǎo)致滲入地下室。老舊小區(qū)，景觀綠化長(zhǎng)期無(wú)人管理，植被衰退，品質(zhì)較差；植物稀少，以草本為主，降雨后綠地被沖刷嚴(yán)重，大量綠地裸露，同時(shí)大量泥土被沖刷到路面，在海綿城市建設(shè)時(shí)，需要提升綠化品質(zhì)，加強(qiáng)綠化的管理和養(yǎng)護(hù)。老舊小區(qū)及道路鋪裝經(jīng)常出現(xiàn)松動(dòng)、沉降、開(kāi)裂、破損，主要基層的地基承載力達(dá)不到要求，強(qiáng)度不夠；鋪裝的接縫處未實(shí)施號(hào)，雨水下滲和沖刷，導(dǎo)致鋪裝沉降開(kāi)裂；在不易行車(chē)的鋪裝上行車(chē)，超過(guò)了承載能力，造成了鋪裝的開(kāi)裂沉降；鋪裝下管線多，實(shí)施時(shí)難以壓實(shí)，導(dǎo)致鋪裝時(shí)間長(zhǎng)了沉降；鋪裝材質(zhì)較差，抗壓能力差[7]。

結(jié)合新沂市雨、污水分流改造計(jì)劃，本文以新沂市新鐵家苑小區(qū)改造為研究對(duì)象，在海綿城市思路建設(shè)理念下，對(duì)新沂市后續(xù)老舊小區(qū)的雨、污水分流改造工作提供參考。

1 工程概況

新沂市新鐵家苑，位于新沂市人民路南側(cè)，臧圩東路東側(cè)，地塊占地面積約1.7hm2，以多層住宅為主，綠地率約為25.9%。該小區(qū)建成于2010年，基礎(chǔ)設(shè)施較為陳舊，如路面不平整，排水設(shè)施不完善，積水嚴(yán)重；同時(shí)，環(huán)境質(zhì)量亦相對(duì)較差，景觀綠化格局不合理，綠化基本無(wú)人養(yǎng)護(hù)，區(qū)域違章搭建等處處存在。

目前，該小區(qū)為雨污水合流制排水系統(tǒng)，合流干管位于小區(qū)中間的主道路下面，將地塊的雨污水收集之后排入到人民路的市政排水管道，如圖1所示。排水支管存在混接的現(xiàn)象，特別是陽(yáng)臺(tái)雨水立管，一定數(shù)量的洗衣機(jī)混接排入到陽(yáng)臺(tái)的雨水立管；除此之外，小區(qū)的現(xiàn)有雨水收集系統(tǒng)已無(wú)法滿足正常的雨水收集要求，不僅雨水口的數(shù)量偏少且布置不合理，導(dǎo)致經(jīng)常存在積水的現(xiàn)象。

在海綿城市試點(diǎn)工作中，海綿改造按照以綠治臟、以綠治亂、以綠美景的思路，在綠地斑禿、黃土裸露等區(qū)域打造下凹式綠地、生物滯留池、雨水花園，在破損硬質(zhì)地面實(shí)施透水鋪裝，實(shí)現(xiàn)生態(tài)功能、使用功能相統(tǒng)一，同時(shí)兼顧雨污分流功能。

圖1 新鐵家苑現(xiàn)狀排水管網(wǎng)圖

2 改造方案

2.1 技術(shù)路線

把握項(xiàng)目整體情況的基礎(chǔ)上規(guī)劃出小區(qū)整體排水方案。應(yīng)通過(guò)對(duì)場(chǎng)地豎向的設(shè)計(jì)，使得屋面和路面徑流雨水沿設(shè)計(jì)匯流方向完成有序的匯流與導(dǎo)流，經(jīng)綠色緩沖帶的消能緩沖和固體物攔截等處理后導(dǎo)入設(shè)置于綠地中以雨水滲透、調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存為主要功能的海綿設(shè)施，完成滯留、調(diào)蓄、凈化任務(wù)，超過(guò)海綿設(shè)施處理能力的雨水最終排至小區(qū)雨水管網(wǎng)。

根據(jù)新鐵家苑小區(qū)現(xiàn)狀的雨污水排水系統(tǒng)特點(diǎn)，本次海綿城市結(jié)合雨污分流理念，采用了“雨水地面導(dǎo)流，污水地下管線”的理念方案。即，現(xiàn)狀雨污合流管將定義為污水管，同時(shí)，為了徹底實(shí)現(xiàn)雨污水分流，對(duì)住宅的雨落管均進(jìn)行斷接，同時(shí)封堵現(xiàn)狀的雨水口。源頭控制，即將負(fù)責(zé)屋面雨水收集的雨水立管與雨水檢查井的直接連接斷開(kāi)，使其通過(guò)植草溝、蓋板溝等導(dǎo)流措施，將屋面雨水匯集到綠化中的海綿設(shè)施，實(shí)現(xiàn)源頭把控目標(biāo)。新建海綿型雨水系統(tǒng)，收集的雨水經(jīng)過(guò)生物滯留池初步凈化后，分別排入到臧圩東路的泛水環(huán)及人民路的市政排水管。在綠地內(nèi)設(shè)置海綿設(shè)施，并結(jié)合雨落管的改造，屋面等區(qū)域的徑流雨水導(dǎo)入到海綿設(shè)施中，海綿設(shè)施能夠?qū)ξ廴疚锝亓?，凈化水質(zhì)，同時(shí)，降低了地表徑流，削減了洪峰流量，大大降低了徑流量，緩解了下游雨水管及河道壓力。

2.2 改造目標(biāo)

老舊小區(qū)海綿改造首先要進(jìn)行的是排水體系的改造，將雨污水同管排放的舊排水體制改進(jìn)為雨污水雙管其下的新排水體制，原雨污同行的排水管網(wǎng)留作污水管繼續(xù)使用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況拆除部分管網(wǎng)，建設(shè)新的污水管網(wǎng);同時(shí)建設(shè)新的雨水管網(wǎng)體系，雨落管不直接銜接雨水檢查井，而是采用散排的排水方式，或者通過(guò)導(dǎo)流型植草溝渠、卵石/碎石排水溝等設(shè)施排入臨近海綿設(shè)施內(nèi)。海綿設(shè)施，主要有透水性鋪裝、生態(tài)屋頂、下沉式綠地、人工土壤滲濾等。單項(xiàng)海綿設(shè)施其功能并不單一，如生物滯留設(shè)施的功能除利用其滲透性補(bǔ)充地下水外，還可發(fā)揮其填料的吸附功能，凈化雨水，亦能同其他海綿設(shè)施一樣削減洪峰流量，實(shí)現(xiàn)整體項(xiàng)目的徑流控制、徑流量削減和面源污染削減等多重目標(biāo)。當(dāng)然，不同海綿設(shè)施“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻”，因此應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目條件和實(shí)施目標(biāo)，挑選合適的海綿設(shè)施或者是海綿組合技術(shù)，按主要功能遵循規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)施規(guī)模核算，并對(duì)各項(xiàng)設(shè)施及其組合技術(shù)的造型和面積進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。

結(jié)合海綿城市理念，對(duì)小區(qū)進(jìn)行雨、污水分流改造，主要目標(biāo)有以下幾點(diǎn)。

排水標(biāo)準(zhǔn)：雨水管網(wǎng)排水能力達(dá)到3a一遇的標(biāo)準(zhǔn)。年徑流總量控制目標(biāo)：項(xiàng)目改造類(lèi)型為住宅小區(qū)，結(jié)合新沂市的地方規(guī)劃，該項(xiàng)目海綿城市建設(shè)的目標(biāo)數(shù)值：年徑流總量控制率須≥65%，且該目標(biāo)值對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為19.5mm。年徑流污染控制目標(biāo)：面源污染需要降低55%。環(huán)境整治目標(biāo)：通過(guò)本次改造，對(duì)小區(qū)內(nèi)部總體景觀品質(zhì)進(jìn)行提升。

2.3 改造措施

2.3.1 源頭改造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知，該小區(qū)存在大量陽(yáng)臺(tái)水混接雨水立管的情況，對(duì)此，本工程的源頭改造主要是針對(duì)陽(yáng)臺(tái)雨水立管的分流改造[8]，即將原有的沒(méi)有斷接的雨落管進(jìn)行斷接，斷接后的雨水就近接入海綿設(shè)施或?qū)Я髟O(shè)施，新增雨水立管設(shè)置在原立管旁，見(jiàn)圖2，改造后，原有雨水立管作為污水管接入到現(xiàn)狀排水管道，同時(shí)，現(xiàn)狀排水管將作物污水管道運(yùn)行[9]。

2.3.2 排水系統(tǒng)改造

2.3.2.1 劃分匯水分區(qū)

根據(jù)新鐵家苑小區(qū)綠化、排水管道、道路豎向等特征因素，將新鐵家苑整體劃分成為8個(gè)匯水分區(qū)，具體的匯水分區(qū)如圖4所示。

2.3.2.2 徑流組織設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)狀項(xiàng)目場(chǎng)地豎向標(biāo)高、導(dǎo)流設(shè)施及海綿設(shè)施的位置等因素，劃分雨水收集單元，雨水收集單元應(yīng)位于項(xiàng)目場(chǎng)地標(biāo)高較大的位置，便于設(shè)計(jì)項(xiàng)目的徑流方向。

須在每個(gè)雨水收集單元的最低點(diǎn)設(shè)置海綿設(shè)施，并在設(shè)施內(nèi)內(nèi)設(shè)置溢流出口，以確保在暴雨期間徑流溢出。

圖2 合流管改造大樣圖

圖3 雨水管斷接大樣圖

圖4 新鐵家苑匯水分區(qū)圖

生物滯留池結(jié)構(gòu)層中的蓄水層深度，應(yīng)當(dāng)?shù)剡m配植物的耐淹性、耐旱性和土壤的滲透性能來(lái)確定，常規(guī)設(shè)計(jì)為200mm，并設(shè)置高度100mm的超高層。

小區(qū)地勢(shì)平坦，為確保地面徑流能流入相應(yīng)的海綿設(shè)施中，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)流設(shè)施，如蓋板溝、轉(zhuǎn)移式植草溝等。

徑流組織設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目的徑流來(lái)源主要是屋面雨水和小區(qū)內(nèi)的道路鋪裝雨水。設(shè)計(jì)各類(lèi)雨水經(jīng)地面漫流或?qū)Я髟O(shè)施匯集到沉降式海綿設(shè)施進(jìn)行滯留、調(diào)蓄、凈化，當(dāng)徑流量超過(guò)了海綿設(shè)施的處理能力時(shí)，超量的雨水便通過(guò)溢流井溢流至雨水管網(wǎng)，最終匯入市政主要排水管道，建筑雨水：雨落水管→導(dǎo)流或地面漫流(轉(zhuǎn)輸植草溝/蓋板溝)→生物滯留池→市政雨水管道。地面雨水：地面雨水→導(dǎo)流或地面漫流(轉(zhuǎn)輸植草溝/蓋板溝)→生物滯留池→市政雨水管道。

2.3.2.3 工程措施

新建海綿型雨水收集系統(tǒng)，收集到的雨水優(yōu)先經(jīng)過(guò)生物滯留池滯留、調(diào)蓄、凈化后，分別排入到臧圩東路的泛水環(huán)及人民路的市政排水管；同時(shí)，在對(duì)小區(qū)內(nèi)的現(xiàn)狀景觀綠化進(jìn)行提升改造的過(guò)程中，融入海綿城市建設(shè)理念，通過(guò)在公共綠地中設(shè)計(jì)生物滯留池等海綿設(shè)施，將屋面雨水、地面徑流收集至雨水花園進(jìn)行生態(tài)滯留和調(diào)蓄，不僅可以提升排放至雨水管網(wǎng)的雨水水質(zhì)，亦可降低小區(qū)雨水匯集至雨水管網(wǎng)的速度，延遲管網(wǎng)承受暴雨的洪峰的時(shí)間，緩解市政管網(wǎng)的高壓運(yùn)行的壓力，提高項(xiàng)目整體的防洪排澇能力，具體設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 新鐵家苑雨污水分流改造圖

圖6 生物滯留池示意圖

3 指標(biāo)核算及效果評(píng)估

3.1 指標(biāo)核算

3.1.1 雨水管線設(shè)計(jì)目標(biāo)

本項(xiàng)目為改造工程，將雨污同行管定義為污水單行管，同時(shí)新建雨水單行管網(wǎng)系統(tǒng)，新建的雨水管按照3a重現(xiàn)期進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖7 生物滯留池建成效果圖

3.1.2 年徑流總量控制

本次項(xiàng)目的生物滯留池面積總計(jì)590.0m2，設(shè)計(jì)的調(diào)蓄容積為293.1m3，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的建成后的實(shí)際總調(diào)蓄容積為289.1m3，可以計(jì)算得到年徑流總量控制率為77.0%，能夠滿足70%的年徑流總量控制率要求。

3.1.3 面源污染物控制目標(biāo)

本項(xiàng)目通過(guò)屋面雨水立管斷接入綠化的方式，將屋面雨水及地面徑流全部導(dǎo)流至各雨水收集單元相應(yīng)的海綿設(shè)施中，通過(guò)生物滯留池及下凹式綠地對(duì)雨水污染物的凈化，經(jīng)核算，本次改造項(xiàng)目的面源污染物的削減率達(dá)到了61.6%，滿足當(dāng)?shù)匾?guī)劃要求55%的設(shè)計(jì)目標(biāo)值，具體詳見(jiàn)表1所示。

表1 小區(qū)雨污水分流改造項(xiàng)目的指標(biāo)

3.2 綜合效益

以海綿城市理念為指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)綜合改造工程之后，新鐵家苑小區(qū)整體實(shí)現(xiàn)了雨污水分流，同時(shí)消除了小區(qū)的積水點(diǎn)和衛(wèi)生死角，并且對(duì)小區(qū)破損路面進(jìn)行了全面修復(fù)，小區(qū)整體品質(zhì)得到了極大的提升。在本次海綿城市建設(shè)改造過(guò)程中，起到了良好的示范作用，對(duì)新沂市后續(xù)的小區(qū)改造工程起到了積極的推動(dòng)作用。

圖8 新鐵家苑建成實(shí)景圖

4 總結(jié)

通過(guò)本文詳述的新鐵家苑項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)新沂市海綿城市指導(dǎo)思想下的雨、污水分流改造工程的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了各方面總結(jié)。

創(chuàng)新海綿，雨污分流[10]。實(shí)行“雨水地面導(dǎo)流，污水地下管線”的雙管齊下整治措施，即雨水管線下接入綠化、污水管線下地單行。將原有合流管道作為污水管繼續(xù)使用，新建雨水單行管線收集屋面徑流并通過(guò)雨水源頭控制及地面導(dǎo)流的方式，使得項(xiàng)目地面的雨水匯入到相應(yīng)雨水收集單元的海綿設(shè)施中，不僅僅成功完成了老舊小區(qū)的雨污分流改造，融入海綿生態(tài)理念，完成了改善老舊小區(qū)居民居住環(huán)境，減少小區(qū)的污染的使命任務(wù)。

因地制宜，尊重老舊小區(qū)既有的場(chǎng)地條件?；陧?xiàng)目前期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形的勘測(cè)，以及開(kāi)展土壤滲透性檢測(cè)等檢測(cè)，結(jié)合項(xiàng)目場(chǎng)地的功能用途進(jìn)行融入海綿理念的改造。尊重既有下墊面條件，盡量減少對(duì)項(xiàng)目既有整體布局的破壞，充分利用小區(qū)現(xiàn)有的公共資源，完成改造任務(wù)，實(shí)現(xiàn)提升小區(qū)居住的舒適度和居民幸福感的目標(biāo)。