吳江風 張令澤
中訊郵電咨詢設計院有限公司(450007)
海綿建筑園區的設計技術措施
吳江風 張令澤
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合理高效地利用水資源對建筑園區的穩定、可持續發展意義重大。所以建筑園區應該充分運用“海綿”的理念,對雨水回收構建到吸、排、滲、滯、蓄、凈、用等循環系統,降低雨水倒灌的風險,減少對市政管網的壓力,并實現雨水的回收利用,使之成為可持續發展的海綿園區。
建筑園區;海綿城市;海綿園區;雨水回收利用
隨著城市建設的發展,高科技產業園區、工業園區、孵化園區越來越多,這些建筑園區的用水需求占城市總用水需求的比例也在逐步增加。如果這些園區自身能夠實現海綿園區,減少對城市的排水壓力和用水需求,將會對整個城市實現海綿城市有著十分重大的意義。目前一些發達城市,如廣州、上海已經出臺了海綿建筑園區設計的相關規定,將海綿城市的總體要求落實到各個園區的規劃設計中。
海綿建筑園區建筑單體多,容納的人與設備多,用水量更大。設計時應根據所在區域的氣候特點、場地地下水水位、內表層土滲透能力等條件,因地制宜地制訂設計方案,達到滲、滯、蓄、凈、用、排的設計目標。在設計時可以采用垂直綠化、屋頂綠化、下凹綠地、雨水花園、透水鋪裝、雨水回收利用等海綿技術,以實現海綿建筑園區的目標[1]。
1.1 垂直綠化
垂直綠化是相對水平綠化而言的,它在不占用土地面積的情況下,可以大幅度提升園區整體綠化品質,并且擁有凈化污染空氣、降低噪聲干擾、減少光污染、涵養雨水等優點。
目前,外墻垂直綠化技術分類大概有藤蔓式綠化、容器式綠化、鋪貼式綠化等。常用的藤蔓式綠化基本構造是:先在原有建筑墻體上固定金屬龍骨并設置包邊層,包邊層可以防止龍骨外露帶來的危險。然后在金屬龍骨上固定高分子防水層和蓄水層,在蓄水層外設置進水管、水泵等供水設施,在長時間干燥氣候情況下,為植物提供水源。
綠色植物需要根據各地氣候不同優化選擇。一般來說,北方的垂直綠化要考慮到植物的抗旱、抗寒能力,適宜種植的植物有爬山虎、地錦、紫藤、金銀花、凌霄等。南方氣候潮濕炎熱,適宜種植的植物有葉子花、常春藤、炮仗花等。
1.2 下凹式綠地、雨水花園
下凹式綠地是指低于周圍地面適當深度的綠地。提高下凹式綠地比例,一方面保證自身雨水不外排,另一方面周圍地面地表徑流能流入綠地。根據《綠色建筑評價標準》GB/T 50378—2014的要求,下凹式綠地、雨水花園等有調蓄雨水功能的綠地和水體的面積之和占綠地面積的比例應達到30%。
在設計時,如果僅將綠地下凹,并不能營造優美的景觀生態環境,所以下凹式綠地可以與景觀、水系相結合,以雨水花園的形式來設計。雨水花園是自然形成的或人工挖掘的淺凹綠地,被用于匯聚并吸收來自屋頂或地面的雨水,是一種生態可持續的雨洪控制與雨水利用設施。通過植物、砂土的綜合作用使雨水得到凈化,并使之逐漸滲入土壤,涵養地下水,或使之補給景觀用水、廁所用水等城市用水。
雨水花園除了能夠有效地進行雨水滲透之外,還能夠有效地去除徑流中的懸浮顆粒、有機污染物,可以調節環境中空氣的濕度與溫度等多種功能。雨水花園與傳統的草坪景觀相比,能夠給人以新的景觀感知與視覺感受,且建造成本較低,維護與管理比草坪簡單。
在設計方面,將雨水花園與園林綠化充分結合,可以形成多種下凹式的景觀形式。下凹式區域的水環境完全可以靠自身進行調節,在干旱期以枯山枯水的藝術形式呈現,在雨水期則變為水系、水池、水杉林的優美景觀。
在構造方面,雨水花園底部需要鋪設礫石,并用鋼絲網固定,這一方面可以過濾雨水中的固體污染物,另一方面也可以增加雨水花園向地下的滲水量。在礫石層上方,鋪設砂層和種植土壤層,種植植物也可以根據各個園區實際情況進行確定。
1.3 透水鋪裝
透水鋪裝是透水地面的一種,指采用如植草磚、透水瀝青、透水混凝土、透水地磚等材料,使雨水通過鋪裝下的滲水路徑直接滲入下部土壤的地面透水鋪裝系統。建筑園區一般設置有大量的道路、廣場、人行道等不適合采用綠地的區域,這些區域采用透水鋪裝可以迅速排走雨水,減少雨水管網的壓力,調節整個園區的水環境。
考慮到一些工業園區、通信數據園區設備搬運頻繁,大型車輛出入較多,對于路面的承載力和承載區域要求較高,全部設置硬質鋪地并不現實,所以要適當控制透水鋪裝的比例,達到使用與調節的平衡。關于比例問題可參考《廣州市建設項目雨水徑流控制辦法》,居住用地、公共管理與公共服務用地、商業服務業設施用地的透水性鋪裝比例應不小于70%,工業用地、倉儲用地透水性鋪裝比例應不小于28%。
1.4 雨水回收利用
對于用水量很大的建筑園區來說,將雨水進行回收再利用顯得更為重要。建筑園區單體較多、屋面面積大、屋面雨水水質較清潔,回收時可首選屋面雨水,應結合屋面建立完善的雨水收集系統,增加屋面雨水排放管道,收集到園區蓄水池中。雨水收集設計應盡可能避免電氣設備的使用,利用雨水自流的特點實現污染物自動排放、凈化、收集,做到節能、環保、使用壽命長、成本低。雨水回收的整套系統都可以由雨水控制器進行控制,完成收集、凈化、供水、補水、安全保護等功能。經過雨水管道、截污管道、雨水棄流過濾裝置、雨水自動過濾器、雨水蓄水模塊、消毒處理等過程,最后回收的雨水運用到綠化、景觀、廁所沖洗、場地沖洗、冷卻水補水、生態水系補水等非飲用水方面,有效地減少自來水供應量,最大化地利用非傳統水源。
1.5 人工濕地、中水回收
人工濕地是由人工建造的與沼澤地類似的地面,利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用,對污水、污泥進行處理的一種技術。中水是指生活污水處理后,達到規定的水質標準,可在一定范圍內重復使用的非飲用水。這些措施技術相對復雜且投資較大,可用于對園林景觀或生態環境要求很高的建筑園區之中。
在建筑園區規劃與單體設計中采取上述的一些技術措施,可以構建吸、排、滲、滯、蓄、用多級多功能的循環系統,有效地節約水資源,降低城市雨洪壓力。在美麗中國、海綿城市的背景下,遵循創新、協調、綠色、開放、共享的科學發展理念,堅持以人為本、可持續發展的原則,建立水智慧管理機制,構建水資源優化配置模式,可以為大型產業園區生態、綠色、集約、高效發展提供新的思路,為實現建筑園區的生態、社會、經濟效益作出有益的探索。
[1]岳拯航.建筑外墻垂直綠化設計研究[D].沈陽:沈陽建筑大學,2014.