西北地區建筑小區海綿化改造工程技術研究

彭宇欣

（北京市市政工程設計研究總院有限公司 廣東分院 510000）

1 前言

自2013年12月習總書記在中央城鎮化工作會議上提出“建設自然積存，自然滲透、自然凈化的海綿城市”以來，相關海綿城市工程技術得到長足發展；但約占全國面積30%的西北地區海綿化建設進程發展緩慢，在2015年以及2016年由國家財政部、住建部、水利部三部委共同組成評審專家組評審的30個中國海綿城市試點城市中，西北地區只有3個：陜西的西咸新區、甘肅的慶陽市以及寧夏的固原市；西北地區深居中國西北部內陸，具有干旱缺水、生態脆弱等特點，本文以典型西北城市甘肅省慶陽市為例，研究在典型黃土高原溝壑區進行建筑小區海綿化改造的相關工程技術。

2 西北地區建筑小區海綿化改造工程定位及目標

2.1 工程定位

充分考慮慶陽市干旱少雨且降雨集中的氣候特點以及典型的黃土高原自重濕陷性地質條件，結合當地建筑小區普遍存在問題：排水系統簡單粗放、景觀綠化單一、海綿功能缺失等問題，在進行建筑小區海綿化改造過程中貫徹“自然積存，自然滲透、自然凈化”的海綿城市發展理念，堅持“雨洪有通道、積水能暢排、集雨可利用、管理易操控”的工程策略，打造集約型、花園型、宜居型、生態型海綿建筑小區。

2.2 工程目標

從加大雨水資源利用為主要出發點，依托《慶陽市中心城區海綿城市建設專項規劃（2016～2030）》要求，明確建筑小區海綿化改造目標：雨水年徑流總量控制率≥90%，雨水年徑流污染削減率≥60%，雨水資源直接回用率≥30%。

3 改造技術策略

在充分研判當地建筑小區建筑特點、建設形式的基礎上，采取雨水的“蓄”“凈”“用”為主“滲”“滯”“蓄”為輔的思路進行改造建設，因地制宜，一體多能，重點突出，系統改造，具體改造技術策略如下：

（1）綠地景觀改造策略：優先考慮將現狀綠地改造成雨水花園、雨水濕地等形式的滯留設施，有條件的地塊可根據空間結構，建設地塊內的水系網絡，通過水系連通不同的功能空間，形成系統性的生態海綿設施，通過下滲、凈化、收集等途徑利用雨水，實現地塊低影響開發雨水系統的可持續性運行；集中綠地應改造為下凹式綠地、植被滲透溝（槽）、雨水花園等形式的滯留設施，并設置溢流口。

（2）鋪裝改造策略；將小區道路、活動廣場改造為透水路面、廣場，可根據總體設計需要利用廣場的地下空間建設蓄水庫，將球場等運動場地改造為透水場地，并在場地周圍建設植草溝（槽）等生物滯留設施，收集硬化部分及不能下滲的徑流雨水。

（3）屋頂綠化改造策略：平屋頂或坡度較緩（小于15°）的屋頂，針對原有建筑屋面承載力較低的情況，采用工廠模式化容器作為栽培介質，土層采用輕質人工土壤；同時，輕型綠色屋面將阻根層和防水層等構件集成于容器中，對既有建筑屋面防水無特殊要求。

（4）建筑排水改造策略：采用雨落管斷接的方式收集屋面雨水，設置初期雨水棄流裝置，初期雨水就近排入污水管網；通過雨水桶、高位花壇、植草溝、滲透塘等生態滯留設施承接、凈化屋頂雨水。

（5）雨水回用設施策略；雨水徑流經各種源頭處理設施后方可收集作為景觀水體補水、綠化用水及道路澆灑用水。因地制宜地開展雨水積蓄利用，采用經濟、適用的措施進行雨水收集，按20～50m3/ha的標準設置蓄水回用設施。

4 改造工藝技術流程

圖1 西北地區建筑小區海綿化改造工藝技術流程圖

針對建筑小區降雨雨水可分為屋面雨水與道路雨水兩種類型，針對降雨歷時，又可劃分為降雨初期、降雨中期以及降雨末期三個階段，其雨水徑流控制流程具體如下：

（1）屋面雨水徑流控制流程：降雨初期，屋面雨水在雨落管處斷接優先進入高位花壇，進行初期徑流污染物的削減；降雨中期，大量雨水匯流至下沉式綠地（雨水花園）下滲、過濾，然后通過敷設于種植土下方的穿孔管收集至雨水存儲單元；降雨中后期，隨著降雨強度的增大，雨水花園滯留液面不斷上升，超量雨水通過溢流井進行溢流，溢流雨水優先進入雨水儲存回用單元，當儲存水池水滿則再溢流進入小區雨水管網。

（2）路面雨水徑流控制流程：降雨初期，針對透水鋪裝改造路面雨水優先通過透水鋪裝下滲，對大顆粒污染物進行初期截留，然后下滲雨水再通過穿孔管（槽）進入雨水花園（旱溪）；針對普通路面初期雨水先通過開口路緣石進入初期污染物滯留帶，再進入轉輸型植草溝最后匯流至雨水花園。降雨中期及中后期與屋面雨水徑流控制流程一致；雨水存儲后，通過凈化、消毒可就地用于景觀補水、道路澆灑、綠化澆灌以及洗車雜用。

5 改造方案設計

在對具體建筑小區進行海綿化改造方案設計時，主要工作步驟如下：

（1）現狀分析

對現狀建筑小區下墊面的分析，計算現狀綜合徑流系數；對現狀建筑屋面、景觀綠地、鋪裝性質進行分析，明確存在問題研判解決方法；同時還應對現狀管道系統進行摸查分析，理清排水性質及標高系統。

（2）海綿排水分區的劃分及目標分解

在對現分析的基礎上，結合現狀高程系統，對改造區域進行海綿排水分區的劃分，結合地塊總體海綿改造目標和各分區面積，初步對各海綿排水分區進行海綿目標分解。

（3）海綿設施平面布局設計

通過對各匯水分區徑流控制率及各海綿設施雨水控制能力進行計算，確定各分區所需海綿設施種類及數量，初步進行海綿設施平面布局的設計。

（4）指標復核及總平面圖確定

結合海綿設施初步平面布局，計算各海綿分區指標，加權平均復核總體考核海綿指標，如滿足總體指標要求則對平面圖進行下一步細化工作，如不滿足則返回至步驟2重新劃分各分區指標，重新進行平面布局，直至達到總體考核指標為止。

（5）海綿設施子項設計

在確定總體平面布置圖后，對各海綿設施子項進行細化設計，主要包括：轉輸型及滯留型植草溝、高位花壇、下沉式綠地及雨水花園、生態旱溪、透水鋪裝、蓄水存儲單元等的大樣圖設計。

6 保障措施

由于西北區域地質條件多為濕陷性黃土，水浸后在自重應力和附加應力作用下土的結構發生顯著變形、沉降，對建、構筑物的基礎造成極大危害，在進行海綿化改造時，為避免引發次生災害，需通過多方措施保障地質穩定、設施安全：

（1）快速導排下沉式綠地及透水鋪裝下滲雨水；設置碎石結構層，內敷設穿孔導排管，快速導排、收集下滲雨水。

（2）底層封底，防止雨水下滲對基礎產生侵害；采用防水土工布封底，下方鋪設300mm厚3：7灰土墊層加強保障。

（3）距離建筑物基礎6m范圍內下沉式綠地設置素混凝土基礎及L型擋墻，下方鋪設300mm厚3：7灰土墊層，防止雨水滲透對建、構筑物基礎的侵害。

7 結語

海綿城市是城市建設發展的大趨勢，西北地區進行海綿建設的探索更是對缺水區域城市建設的一次重大變革；本文通過對西北地區建筑小區海綿化改造相關技術流程的分析，提供了一般的系統過程分析方法，具有一定的通用性；在進行具體建筑小區海綿化改造設計時，應著重對現狀及存在問題的分析研判，因地制宜，重點突出，系統改造。

[1]周飛祥，賈書惠.建筑與小區類項目海綿化改造的探索與實踐[J].城鎮供水，2015.

[2]李洪賓.論濕陷性黃土地基處理方法[J].山西建筑，2013.

[3]王佳，王思思，車伍.雨水花園植物的選擇與設計[J].北方園藝，2012.