海綿城市在總圖設(shè)計(jì)中的技術(shù)研究

羅松

（中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100044）

1 引言

海綿城市，又名“水彈性城市”，作為城市雨洪管理的概念在當(dāng)代城市建設(shè)中逐漸被廣泛應(yīng)用，在適應(yīng)環(huán)境氣候變化、抵擋雨水帶來(lái)的自然災(zāi)害、預(yù)防洪澇等領(lǐng)域起到了卓越的效果。海綿城市利用其“海綿”特性，在下雨時(shí)讓城市可以像海綿一般有效地吸濕、儲(chǔ)水、滲漏、凈化，并根據(jù)需要適度釋放和運(yùn)用儲(chǔ)存的水。

海綿城市在確保城市進(jìn)行安全排水防澇的前提下，以生態(tài)優(yōu)先為原則，將自然路徑與人工措施相結(jié)合，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的存儲(chǔ)、滲透與凈化，達(dá)到水資源再利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目的。

2 設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)

在總圖設(shè)計(jì)中，過(guò)去常用普通的硬化路面作為設(shè)計(jì)選型，每逢大雨來(lái)臨，主要依托管渠、泵站等設(shè)施進(jìn)行雨水的引流與排水，這種快速排放和末端匯集的疏導(dǎo)模式很容易造成雨后內(nèi)澇。要解決排澇的根本問(wèn)題，海綿城市首先要對(duì)材料和設(shè)施進(jìn)行改善與更替。在海綿城市引導(dǎo)下的總圖設(shè)計(jì)中，滲水磚、植草溝、下沉式綠地、雨水花園、綠化屋面等材料設(shè)施作為優(yōu)先使用的對(duì)象來(lái)統(tǒng)籌科學(xué)組織排水。

海綿城市的核心目標(biāo)為“滯、滲、凈、蓄、排、用”。將“緩釋慢排”和“分散源頭”等方式作為海綿城市雨水匯集的引流導(dǎo)向，在避免了洪澇的同時(shí)，又能有效地收集雨水。海綿城市的核心理念是要科學(xué)引導(dǎo)場(chǎng)地內(nèi)以及市政道路中下墊層區(qū)域的雨水流徑，快速地吸收雨水的同時(shí)，合理有效地進(jìn)行利用。

3 總平面規(guī)劃布局與海綿城市

隨著綠色建筑設(shè)計(jì)理念的深入，在總圖規(guī)劃設(shè)計(jì)中，從前期的方案設(shè)計(jì)到初步設(shè)計(jì)及后續(xù)的施工圖過(guò)程中，總平面設(shè)計(jì)涵蓋全過(guò)程，海綿城市的設(shè)計(jì)理念應(yīng)該貫穿設(shè)計(jì)全過(guò)程。

3.1 海綿城市與建筑主體

在建筑的主體設(shè)計(jì)范圍，綠色屋面作為此板塊中海綿城市的關(guān)鍵承載點(diǎn)發(fā)揮著重要的“海綿”作用。海綿城市中綠色屋面的設(shè)置原則即設(shè)置于平屋頂及建筑坡度小的建筑，可結(jié)合景觀專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)構(gòu)成海綿城市的載體，通常綠化設(shè)置范圍不小于30%的屋頂面積。在方案設(shè)計(jì)初期就要規(guī)劃好屋面綠化的設(shè)計(jì)區(qū)域和范圍，結(jié)合建筑方案主體，在美觀的同時(shí)達(dá)到海綿城市的滲透效果。

3.2 海綿城市與場(chǎng)地設(shè)計(jì)

在總平面設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂驐l件，與景觀設(shè)計(jì)更好地結(jié)合在一起，選擇適宜的徑流系數(shù)和徑流污染控制效能顯著科學(xué)調(diào)蓄設(shè)備，根據(jù)調(diào)蓄滲透目標(biāo)計(jì)算場(chǎng)地需要的調(diào)蓄容積，科學(xué)布置調(diào)蓄設(shè)施。在場(chǎng)地設(shè)計(jì)中，透水鋪裝、下凹式綠地、植被草溝、雨水花園逐步被廣泛地應(yīng)用，從而達(dá)到預(yù)先設(shè)定的海綿城市設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 具體技術(shù)措施

依照技術(shù)類(lèi)型，海綿城市的設(shè)施在廣義上可分為滲透設(shè)施、雨水調(diào)蓄設(shè)施、儲(chǔ)存回收設(shè)施、凈化截污設(shè)施、雨水傳輸設(shè)施。主要技術(shù)措施如下。

4.1 透水鋪裝

透水鋪裝主要應(yīng)用于城市廣場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)及人行道地面，根據(jù)透水鋪裝面層的不同，可分為透水混凝土、透水瀝青混凝土和透水磚3 種材料的組合形式，透水鋪裝通常占全部鋪裝面積的70%。在園林景觀設(shè)計(jì)中，通常采用碎石、鵝卵石等鋪地材料；停車(chē)場(chǎng)地面通常采用植草格、植草磚等鋪地材料。依靠透水鋪裝材料的多孔特性，過(guò)濾凈化雨水，存蓄滯留雨水，為消解場(chǎng)地內(nèi)的雨水提供了條件。

透水鋪裝應(yīng)滿(mǎn)足以下條件[1]：（1）透水系數(shù)不應(yīng)小于2.0×10-2cm/s；（2）透水鋪裝防滑性能不應(yīng)小于6；（3）保水率不小于0.6 g/cm2；（4）耐磨性的磨坑長(zhǎng)度不應(yīng)大于4.5 cm（見(jiàn)圖1）。

圖1 透水鋪裝構(gòu)造措施

4.2 下沉式綠地

在場(chǎng)地設(shè)計(jì)中，結(jié)合景觀設(shè)計(jì)的需要，下沉式綠地通常設(shè)置于集中綠化的場(chǎng)地范圍內(nèi)，若要達(dá)到存蓄效果，下沉綠地的深度不能小于30 cm，并且要低于周邊場(chǎng)地和道路的標(biāo)高。當(dāng)城市廣場(chǎng)道路等綠地的寬度大于3 m 時(shí)，宜設(shè)計(jì)下沉式綠地。下沉式綠地根據(jù)徑流系數(shù)的控制要求計(jì)算需要的調(diào)蓄容積，同時(shí)結(jié)合下沉綠地設(shè)置植土層、中粗砂層、碎石層和溢流設(shè)施等場(chǎng)地構(gòu)造。下沉式綠地分為可滲透型和不可滲透型兩種。在總圖設(shè)計(jì)中，下沉式綠地的設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足以下方面[2]：

1）下沉區(qū)域深度不低于30 cm，根據(jù)植物的土壤滲透性能和耐淹性能可適應(yīng)調(diào)節(jié)；

2）下沉式綠地宜設(shè)計(jì)排除泥沙過(guò)濾等功能；

3）下沉式綠地應(yīng)有格柵攔污設(shè)施、碎石區(qū)等設(shè)施，并設(shè)有多點(diǎn)位雨水進(jìn)水口；

4）下沉式綠地應(yīng)根據(jù)快進(jìn)緩出的原則確定出流管管徑，在低洼處設(shè)置出流口，雨水通過(guò)出流管排放至下游管渠（見(jiàn)圖2）。

圖2 下沉式綠地構(gòu)造措施

4.3 綠色屋頂

綠色屋面是綠色建筑常見(jiàn)的屋面形式，為了吸收多余的雨水，種植植被于建筑屋面，雨水通過(guò)植物進(jìn)入滲透層過(guò)濾層，再將雨水匯集回收利用。綠色屋頂?shù)母鲗哟蔚牟贾枚际菫榱诵钏c排水：底層覆土為輕質(zhì)土，通過(guò)耐根穿刺層、排水層以及根據(jù)屋面防水等級(jí)所設(shè)置的防水層來(lái)形成綠色屋頂?shù)恼w構(gòu)造層次（見(jiàn)圖3）。綠色屋頂通過(guò)多樣的植物配搭和綠色植被吸收建筑的熱量，對(duì)建筑表層進(jìn)行保護(hù)，從而緩解城市熱島效應(yīng)。

圖3 綠色屋頂構(gòu)造措施

建筑的綠色種植屋面坡度宜在2%~15%，為了引導(dǎo)雨水蓄存和下滲，屋頂宜設(shè)置雨水鏈、排水溝等設(shè)施，屋面的負(fù)荷總量宜在60~140 kg/m2。

4.4 植被草溝

在總圖設(shè)計(jì)中，植被草溝通常設(shè)置在廣場(chǎng)、場(chǎng)地內(nèi)道路、停車(chē)場(chǎng)的不透水材料鋪地周?chē)?，引?dǎo)廣場(chǎng)、道路、停車(chē)場(chǎng)的雨水進(jìn)入海綿城市中的雨水花園蓄水設(shè)施和雨水篦子等調(diào)蓄設(shè)施中[3]。植被草溝的規(guī)模通常以廣場(chǎng)、道路、停車(chē)場(chǎng)的實(shí)際周長(zhǎng)來(lái)計(jì)算。植被草溝的形式可分為簡(jiǎn)易型和增強(qiáng)型，簡(jiǎn)易型植被草溝的坡度宜為1%~5%，增強(qiáng)型植被草溝的坡度宜小于1.5%，匯水范圍不宜超過(guò)1.5 hm2。構(gòu)造層通常包含土工布層、碎石層（厚度約15 cm）、種植土層（厚度約25 cm）、草皮等（見(jiàn)圖4 和圖5）。

圖4 植被草溝構(gòu)造示意圖

圖5 植被草溝建成效果

4.5 入滲設(shè)施

在總圖設(shè)計(jì)中，入滲設(shè)施通常布置在公共的綠地范圍內(nèi)，同時(shí)設(shè)置入滲設(shè)施的土壤要保持較好的滲透性、雨水流量也相對(duì)較少。入滲設(shè)施可分為滲透管井和滲透溝兩種類(lèi)型，滲管滲渠應(yīng)設(shè)置沉淀池、植草溝等雨水的預(yù)處理設(shè)施。

4.6 雨水花園

雨水花園是依照雨水徑流系數(shù)控制要求來(lái)計(jì)算所需調(diào)蓄容積，通常設(shè)置在廣場(chǎng)、道路及和停車(chē)場(chǎng)的綠地中。雨水花園的類(lèi)型可分為簡(jiǎn)易型和增強(qiáng)型兩種，是調(diào)蓄和凈化雨水徑流能力的下沉式綠化設(shè)施。雨水花園通常包括進(jìn)水區(qū)、存水區(qū)、覆蓋區(qū)、土壤區(qū)、種植區(qū)、沙濾區(qū)、地下排水區(qū)、溢流區(qū)等區(qū)域構(gòu)造。當(dāng)雨水花園在獨(dú)立布置時(shí)，其集水面積不宜大于0.5 hm2[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在新形勢(shì)下推動(dòng)海綿城市建設(shè)綠色低碳城市發(fā)展，綜合性地選用“滲、入、蓄、凈、用、排”的方式，以綠色生態(tài)為導(dǎo)向，以環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水為目標(biāo)，在總圖設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用海綿城市的相關(guān)理念及技術(shù)措施，是新時(shí)代特色背景下綠色技術(shù)與人文、社會(huì)、環(huán)境、科學(xué)等多種因素下總圖設(shè)計(jì)的創(chuàng)新思路。