海綿城市技術在居住小區中的應用

文/中國建筑科學研究院有限公司上海分公司 徐麗麗 馬素貞

根據聯合國報告，城市化進程不斷加快是當今氣候變化的重要原因之一。隨著城市化快速發展，因城市消費而產生的溫室氣體排放也不斷升高，對氣候變化產生巨大影響。反之，氣候變化也影響城市，如城市供水、排水、交通、生態系統、能源供應、工業生產和居住等[1]。

為改善這種情況，國外很早就采用低影響開發措施進行海綿城市建設。如美國、德國、英國、日本等較早關注低影響開發對城市供水、排水產生的積極影響。日本自1980年開始建設海綿城市，關注雨水下滲，新建的大型公共建筑均配建雨水下滲設施。美國在1970年制定海綿城市相關條例，要求在新開發城區強制建設雨水利用設施和滯洪蓄水設施。德國也制定相關標準，規定新開發城區必須建設雨水利用設施。

1 海綿城市內涵及意義

1.1 內涵

海綿城市指城市像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用[2]。

海綿城市建設應遵循生態優先等原則，將自然途徑與人工措施相結合，將“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字方針作為海綿城市建設的主導理念，統籌考慮城市內水環境現狀，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源利用和生態環境保護[3]。

1.2 意義

海綿城市建設主張低影響開發，即以原本自然地貌為主，在盡量減少開發建設情況下，保護城市生態系統，對生態進行修復。海綿城市建設不僅能有效改善內澇，還可提高生態系統服務功能。

1）海綿城市能對城市原有生態系統進行保護，維持開發前的自然地貌特征，盡量保留原有水體、濕地、綠地等自然生態系統。

2）對已經進行粗放城市建設的區域進行生態修復，采用生態手段，恢復一定比例的生態用地。

3）海綿城市重點推行低影響開發，在開發過程中注重城市生態系統，維護其原有水生態環境。

4）海綿城市通過透水鋪裝、下沉式綠地、生物滯留池等設施減少徑流量，減少暴雨對城市運行的影響。

2 居住小區海綿城市建設意義

居住用地通常占城市建設總用地面積40%～50%，對氣候的影響和受氣候影響均十分顯著。隨著科技進步，人民生活水平不斷提高，居住小區環境和品質也日益受到重視。以硬質鋪裝為主的小區規劃已逐漸轉為低影響開發模式，即“海綿城市”。

隨著海綿城市建設的深入，透水鋪裝、屋頂綠化、雨水利用、生態排導等一系列低影響開發措施不斷應用于小區內部，不僅推進水資源合理高效利用，增加小區防汛排澇能力，還可使居住小區及其生態環境協調發展（見圖1）。

《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》提出海綿城市建設要以城市建筑、居住小區、道路、綠地與廣場等建設為載體，使城市形成一定規模的“海綿體”[4]。居住小區分新建小區和既有居住小區2種，因此在海綿城市建設時需分別對待。

圖1 居住小區內海綿城市規劃

1）新建小區 按照所在區域省市發布的《海綿城市建設技術指南》中的指標要求進行海綿城市建設。

2）既有居住小區 已建小區要進行海綿城市改造。海綿城市改造也需根據《海綿城市建設技術指南》要求，遵循“以人為本”理念合理改造建設。既有小區海綿城市改造時存在改造部分和已建區域整合不協調問題，需設計者在改造時統籌考慮。目前居住小區內約2/5的道路是硬化路面，未來海綿城市改造前景廣闊。

3 居住小區海綿城市技術應用

3.1 透水鋪裝

透水鋪裝是海綿城市建設的一項重要技術手段，能實現水資源循環，有效改善生態環境[5]。

透水鋪裝在居住小區中廣泛應用的產品包括透水混凝土、透水磚和植草磚。透水混凝土是由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互黏結形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構，具有透氣、透水和質量輕等特點；透水磚是以固體工業廢料、生活垃圾和建筑垃圾為主要原料，通過粉碎、成型、高溫燒制而成且自身也能透水的環保建材新產品[6]；植草磚由混凝土、河砂、顏料等優質材料經高壓磚機振壓而成，同時綠草根部可在植草磚下繼續生長，保證居住小區的綠地率。

居住小區海綿城市建設可全方位進行透水路面鋪裝，如透水混凝土敷設于小區主干和支干道路，透水磚應用于小區廣場，植草磚應用于小區地上停車場（見圖2）。

3.2 屋頂綠化

屋頂綠化指不與自然土層相連接的各類建筑物、構筑物等的頂部及天臺、露臺的綠化（見圖3）。

屋頂綠化對海綿城市建設具有重要作用，可高效吸收雨水，減少屋頂雨水地表徑流，吸納未及時排入雨水管道的雨水，減少雨水污染，達到蓄水減排和水循環利用的目標。研究顯示，屋頂綠化可減少暴雨徑流30%～90%，延遲排水峰值5～30min，還可去除雨水中的磷、氮和重金屬等污染物；能減緩“熱島效應”，降低室內溫度，減少CO2排放。

圖2 居住小區透水鋪裝

圖3 居住小區屋頂綠化

建議新建小區盡量采用平屋頂或坡度＜15°的緩坡屋頂，便于進行屋頂綠化。屋頂綠化可采用多種植被，如喬木、灌木、草坪多層次設計，設置休憩空間，方便居民休息。植被選取上需偏向于易成活的植被物種，既可保證屋頂綠化植被的高成活度，又能減少維護成本。

如果小區屋頂沒有過高荷載，可考慮采用簡單式屋頂綠化，既滿足小區屋頂綠化要求，又不增加屋頂負擔。

小區屋頂若為斜坡，需采用鋼絲網對坡面屋頂進行加固，防止土壤和植被下滑。綠化植被主要選取攀援類植物，如爬山虎、常春藤等。若在屋頂種植草坪或喬灌木等植被，需增加屋頂加固材料。

3.3 雨水收集系統

海綿城市雨水收集系統主要分屋頂雨水收集系統、地面雨水收集系統和道路雨水收集系統。

居住小區內的雨水收集系統由住宅區屋頂、地面及地面排水溝、管道等組成，雨水收集后進入生態凈化池。凈化后的雨水進入小區雨水蓄水池，后續可用于道路清洗、植被澆灌等。在非雨季，為保證生態凈化池內植被生長，可從附近的自然水體或人工水體抽取河水或湖水引至凈化池[7]（見圖4）。

凈化雨水的生態凈化池一般由雨水花園構成。雨水花園是采用自然植被并由人工建成的淺凹綠地，能將雨水收集系統輸送來的雨水進行滯留、匯聚、凈化，并利用植物根系和砂石過濾雨水，對雨水進行生態凈化，最終排放到雨水蓄水池進行后續利用。

3.4 雨水排導系統

小區內雨水生態排導主要有植草溝、生態樹池等形式（見圖5）。植草溝指種有植被的地表溝渠，具有滯留、蓄積、凈化、排導等多種功能，用于銜接雨水凈化系統和雨水收集系統。

小區內植草溝主要設置于主干路兩側，可收集地面徑流和道路徑流的雨水，排至附近雨水蓄水池或自然水體內。植草溝分干、濕植草溝，一般居住小區建議使用干植草溝，可減少蚊蟲滋生。植草溝沿主干道兩側敷設，具有生態凈排效果。除采用生態方法，還可采用人工管網進行雨水排放，如滲透管、雨水管等。在植草溝下方敷設滲透管，可讓雨水自然滲透進土壤，不能滲透的雨水可排導至雨水收集系統或自然水體，降低小區內澇風險。

小區內景觀片區可設置生態樹池，兼具雨水凈化、收集、排導作用。

圖4 居住小區雨水收集系統

圖5 居住小區雨水排導系統

4 結語

積極開展居住小區海綿城市建設、大力推行低碳開發理念是居住小區未來建設的必然趨勢。居住小區海綿城市建設需結合小區實際情況，對各環節采用的海綿技術進行細節考量，同時還需估算最終的年徑流總量控制指標，滿足當地《海綿城市建設指南》要求。從長期看，海綿城市能解決城市痼疾，前景廣闊。海綿城市建設具有全新性、復雜性和長期性，任重而道遠。