淺議綠色基礎(chǔ)設(shè)施海綿城市建設(shè)
——以長(zhǎng)春市天安第一城海綿城市專項(xiàng)為例

隋 欣，石生民，于 博

（1 青島理工大學(xué)，山東青島 266033；2 四川大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司）

1 海綿城市建設(shè)目標(biāo)及原則

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

綜合考慮設(shè)施效果、運(yùn)行性能、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本、生態(tài)景觀效益等因素，形成集科學(xué)性、可行性、經(jīng)濟(jì)性為一體海綿城市規(guī)劃方案。

1.2 最終目標(biāo)

通過(guò)應(yīng)用生態(tài)可持續(xù)的雨洪管理以及雨水利用設(shè)施，達(dá)到降低成本、提高效能、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約再利用的意圖和目標(biāo)。

可以有效地去除地表徑流中的懸浮顆粒、有機(jī)污染物以及重金屬離子等有害物質(zhì)；亦可通過(guò)滯蓄削減洪峰流量、減少雨水對(duì)外排放，保護(hù)地下管道、構(gòu)筑物和水環(huán)境；減小水流速度，降低雨水對(duì)土壤的侵蝕，加快生境的恢復(fù)與復(fù)原等；通過(guò)對(duì)雨水的滯留吸納，補(bǔ)充地下水源；通過(guò)適當(dāng)?shù)闹参锱渲?，?chuàng)建能夠?yàn)槔ハx(chóng)與鳥(niǎo)類提供良好棲息環(huán)境的雨水花園，給人以新的景觀感知與視覺(jué)感受，調(diào)節(jié)環(huán)境中空氣的濕度與溫度，改善小氣候環(huán)境。

1.3 主要原則

海綿城市建設(shè)應(yīng)該遵循生態(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，最大限制地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。①生態(tài)型設(shè)施優(yōu)先；②使用低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施，對(duì)不透水地面進(jìn)行分隔；③結(jié)合氣候條件，考慮冬季影響因素；④雨水調(diào)蓄以先利用綠地為主。

2 天安第一城海綿城市專項(xiàng)

2.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于吉林省長(zhǎng)春市朝陽(yáng)區(qū)，規(guī)模約為5.5309hm2，氣候在東部濕潤(rùn)的山地與西部半干旱的平原區(qū)之間的過(guò)渡帶，屬溫帶大陸性濕潤(rùn)氣候類型。氣候總的特點(diǎn)是春季干旱多風(fēng)，夏季溫暖短促，秋季晴朗溫差大，冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)。長(zhǎng)春市年平均降水量600～700mm，雨季月平均降水量141.4mm，每年7、8月份為雨季。

2.2 設(shè)計(jì)條件分析

2.2.1 區(qū)域分析。該項(xiàng)目東側(cè)和南側(cè)為市政道路、北側(cè)小區(qū)內(nèi)園路、西側(cè)設(shè)有圍墻，無(wú)客水進(jìn)入，自成一個(gè)獨(dú)立的匯水分區(qū)（圖1 左）。

2.2.2 總體豎向情況。整體地勢(shì)南高北低，高差約11.7m，東高西低，高差為10.7m（圖1 中）。

2.2.3 下墊面情況。該小區(qū)總建筑用地面積為55308.8m2，其中：硬質(zhì)屋頂面積為14113m2，綠化面積為18682.9m2，不透水鋪裝面積為17343.9m2，透水鋪裝面積為5169m2（圖1 右）。

圖1 小區(qū)外圍排水關(guān)系、總體豎向關(guān)系、小區(qū)下墊面分布圖（作者自繪）

2.3 海綿城市改造方案及實(shí)施

2.3.1 結(jié)合項(xiàng)目主要需求。為了更好地實(shí)現(xiàn)雨水花園雨水回收再利用的意義，結(jié)合土壤滲透性的大小，優(yōu)先選擇雨水滲透為主的工程技術(shù)，如打造下沉式綠地，建造雨水花園，鋪設(shè)滲管、滲井等，根據(jù)設(shè)計(jì)范圍整體的匯水情況，將各種匯水裝置通過(guò)集中與分散的方式布置，對(duì)設(shè)計(jì)場(chǎng)地內(nèi)雨水進(jìn)行匯集。

圖2 匯水分區(qū)繪制圖、現(xiàn)狀雨水流向及匯水分區(qū)圖（作者自繪）

結(jié)合規(guī)劃地下車庫(kù)輪廓，考慮蓄水模塊擺放合理位置。由于設(shè)計(jì)地塊內(nèi)縱向坡度高差較大，雨水流速較快，所以需要對(duì)場(chǎng)地內(nèi)屋頂以及道路上的雨水設(shè)置橫向截水溝來(lái)進(jìn)行截流，達(dá)到將雨水有效地引入綠地調(diào)蓄設(shè)施的目的。

根據(jù)場(chǎng)地具體情況設(shè)置雨水收集回收利用設(shè)施，如雨水桶、雨水收集池等，用于規(guī)劃區(qū)內(nèi)水景補(bǔ)給綠地澆灌，以此減少自來(lái)水用量。

根據(jù)項(xiàng)目具體情況，考慮選擇路沿石開(kāi)口、雨落管斷接、綠化地形改造等技術(shù)。

2.3.2 設(shè)計(jì)布局及計(jì)算方法。（1）劃分匯水分區(qū)：綜合分析本小區(qū)地形圖，依據(jù)現(xiàn)狀地形標(biāo)高，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核算，詳細(xì)劃分匯水分區(qū)，分區(qū)域進(jìn)行控制。步驟如下：①利用甲方提供CAD 地形圖，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)標(biāo)高后，選取小區(qū)內(nèi)所有局部高點(diǎn)并標(biāo)注在圖上；②根據(jù)建筑物屋面形式及落雨管位置，將屋脊線或屋面分水線標(biāo)注在圖上；③將圖上標(biāo)注的點(diǎn)和線連接形成封閉的匯水分區(qū)線。

如圖2 左所示，該匯水分區(qū)線通過(guò)將屋面分水線、截水溝、路沿石及局部高點(diǎn)連接為閉合線，其他匯水分區(qū)也利用此方法完成繪制，最終將本小區(qū)詳細(xì)劃分為27 個(gè)匯水分區(qū)（圖2 中、右）。

（2）計(jì)算匯水分區(qū)設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積：依據(jù)繪制的匯水分區(qū)圖以及每個(gè)匯水分區(qū)的下墊面情況，根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》中的容積法計(jì)算各個(gè)匯水分區(qū)設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積。計(jì)算公式如下：

式中：V——設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積，m3；H——設(shè)計(jì)降雨量，mm；φ——綜合雨量徑流系數(shù)；F——匯水面積，hm2。

下面以14 號(hào)、17 號(hào)匯水分區(qū)為例進(jìn)行詳細(xì)步驟解析：

（1）兩匯水分區(qū)的基本情況：14 號(hào)匯水分區(qū)與17號(hào)匯水分區(qū)位于小區(qū)的中上游，主要由建筑、綠地、不透水鋪裝、透水鋪裝組成下墊面。

圖3 14 號(hào)和17 號(hào)匯水分區(qū)雨水流向圖（作者自繪）

（2）確定設(shè)計(jì)降雨量H：設(shè)計(jì)降雨量可依據(jù)圖4 查得，暫定本小區(qū)年徑流總量控制率為75%，其設(shè)計(jì)降雨量為16.5mm。

（3）計(jì)算分區(qū)匯水面積F：依據(jù)如下步驟計(jì)算14 號(hào)及17 號(hào)分區(qū)匯水面積，求得表1 所示兩分區(qū)各類匯水面面積及分區(qū)總匯水面積，其中14 號(hào)分區(qū)匯水面積為4649.4m2，17 號(hào)分區(qū)匯水面積為4759.9m2。

圖4 本小區(qū)年徑流總量控制率與設(shè)計(jì)降雨量關(guān)系圖（自繪）

表1 14 號(hào)和17 號(hào)匯水分區(qū)各類匯水面統(tǒng)計(jì)表 單位：m2

（4）計(jì)算綜合雨量徑流系數(shù)φ：本小區(qū)選取各類匯水面的雨量徑流系數(shù)時(shí)，都考慮了不利的實(shí)際因素對(duì)其的影響，其中：硬質(zhì)屋頂和不透水鋪裝的雨量徑流系數(shù)取中間值做保守計(jì)算；透水鋪裝取值時(shí)，需參考《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）要求，查值明確小區(qū)的滲透等級(jí)為中等透水，所以確定小區(qū)的雨量徑流系數(shù)為0.2。

選定雨量徑流系數(shù)取值后，運(yùn)用加權(quán)平均法計(jì)算兩匯水分區(qū)綜合雨量徑流系數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表3 所示，計(jì)算公式如下：

式中：φxx——XX 匯水面的雨量徑流系數(shù)；Fxx——XX 匯水面的面積，m2。

（5）計(jì)算14 號(hào)和17 號(hào)匯水分區(qū)的設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積V：使用上述過(guò)程中分別計(jì)算出的14 號(hào)和17 號(hào)匯水分區(qū)的H、φ、F 值，應(yīng)用公式（1）計(jì)算出兩匯水分區(qū)的設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積如表3 所示。

表2 14 號(hào)和17 號(hào)匯水分區(qū)綜合雨量徑流系數(shù)計(jì)算表

表3 14 號(hào)和17 號(hào)匯水分區(qū)設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積計(jì)算表

2.3.3 各匯水分區(qū)調(diào)蓄容積設(shè)計(jì)。14 號(hào)匯水分區(qū)按年徑流總量控制率為75%，設(shè)計(jì)降雨量16.5mm，設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積為458.973mm；17 號(hào)匯水分區(qū)按年徑流總量控制率為85%，設(shè)計(jì)降雨量25.1mm，設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積為698.195mm。

3 建設(shè)結(jié)論

3.1 本案參與綠色建筑評(píng)價(jià)

綠地中調(diào)蓄設(shè)施用地比例指的是生物滯留設(shè)施、下沉綠地等具備調(diào)蓄雨水的功能的水體和綠地的面積之和占綠地的比例。

綠色建筑與小區(qū)的綠地中調(diào)蓄設(shè)施用地比例宜達(dá)到30%；綠色建筑與小區(qū)若僅采用下沉式綠地，則綠地中調(diào)蓄設(shè)施用地比例即為下沉式綠地。本研究采用下沉式綠地與蓄水模塊相結(jié)合的技術(shù)措施，調(diào)蓄設(shè)施用地比例約可達(dá)到50%以上，滿足評(píng)估要求。

新建綠地建筑與小區(qū)的透水鋪裝比例達(dá)到50%。本案透水鋪裝面積6393.51m2，不透水鋪裝面積4805.56m2，瀝青路面采用透水瀝青9372.17m2，透水鋪裝比例達(dá)到76.64%，滿足評(píng)估要求。

3.2 預(yù)期環(huán)境及收益分析

項(xiàng)目建成以后，大大減少雨水外排量，減少綠化灌溉成本，將在解決項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)澇問(wèn)題、凈化水中污染物質(zhì)、維護(hù)園區(qū)生態(tài)環(huán)境的多樣性、美化住區(qū)環(huán)境等方面發(fā)揮巨大功效。