“海綿城市”在項目部建設中的應用

王偉杰　吳婧　張坤　羅兵

摘要：在城市化建設中，現代化城市的地表逐步被建筑物和混凝十等阻水材料硬化覆蓋，形成了生態學上的“人造沙漠”，便捷的交通設施，鋪設平整的道路在給人們的出行帶來極大方便的同時，這些不透水的路面也給城市的生態環境帶來極大的負面影響。中國科學院青島科教園項目部引入“海綿城市”的理念融合了當地的一些實際情況，對這個新興理念進行了“本土化”，并且配合下沉式綠地解決了下雨積水，淡水不足的問題。

關鍵詞：海綿城市;下沉式綠地;新材料;綠色能源

1? 引言

中國科學院青島科教園項目位于青島古鎮口軍民融合發展區海軍路西側，離海岸線只有不到五十米的距離，由于地處尚未發展地帶，市政管網尚未通到此處，因此只能采取打井取水的方式，但由于離海岸線過近的原因導致井水含鹽量過高，無法達到綠植的灌溉要求，項目部內大量的綠色植物的澆水成了大難點。鑒于此，項目部提出了使用“海綿城市”的想法。

“海綿城市”的概念是指城市能夠像海綿一樣，在適應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。在這一吸一收的過程中實現了城市內部良性的水循環系統，還能自動吸收水系統的污染物質，保持城市水土。采用“海綿城市”概念一次性解決了辦公區關于水資源的全部問題。

中科院項目部的“海綿城市”系統主要包括透水混凝土路面，雨水收集過濾系統，風力發電機，太陽能板，綠植自動灌溉系統。

透水混凝土是一種多孔、輕質、無細骨料混凝土，將水泥、特殊添加劑、骨料、水用特殊配比混合而成，由粗骨料表面包覆一層膠結料相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構，它比其他地面鋪裝材料更為優良、生態、環保，屬于全透水類型，有很好的透水性、保水性、通氣性，水能夠很快地滲透混凝土;透水混凝土作為環境負荷減少型混凝土，具有與普通混凝土不同的特點即容重小、水毛細現象不顯著、透水性大，膠結材料用量少、施工簡單、綠色環保型和生態型的道路材料，透水混凝土路面的結構形式自下到上依次為素土夯實、級配碎石、60～200 mm 透水混凝土。

雨水收集系統的由四部分組成 。集水區：是一個確定的表面區域。收集降落的雨水和自透水混凝土下滲的雨水。輸水系統：將水從集水區轉輸到貯水系統的渠道或者管道。配送系統：采用風力發電產生的電力驅動泵配送雨水的系統。凈化系統：包括過濾設備、凈化裝置和用于沉淀、過濾和消毒的添加劑。

綠植自動灌溉系統維持現有景觀，配合地形、地貌特點，注重灌溉噴灑的觀賞性，做到美觀實用。其中為埋藏式伸縮噴頭，安裝時頂部與草坪地面平齊，當管道中有壓力水時，噴頭的噴嘴部分彈出地面約5cm～10cm，無水壓時，噴嘴保持與地面平齊，不影響花卉修剪等日常活動。與目前一些地方應用豎鐵管加搖臂式噴頭系統相比，其優點明顯：管道采用PVC 塑料管，全部埋在地下，可很方便地與噴頭相連;控制系統多由電子調諧可編程控制器和24V交流信號控制的電磁閥組成。

“下沉式綠地”主要設置在園區圍墻與施工現場環形道路之間，該綠地的模式顧名思義就是綠植草坪的頂標高低于周邊路面，并且周圍的路面要向下沉式綠地處找坡，保證雨水可以順著坡度匯集到綠地處。同時綠地的四周設置路沿石，路沿石下方設置卵石或粗砂石，防止雨水沖刷破壞綠植。下沉式綠地區域盡量避免重型機械的碾壓或者可以適量加入有機質、膨脹頁巖、多空陶粒等碎材來改良土壤結構，土壤滲透性較差的地區可以通過添加爐渣等措施增大土壤滲透能力，縮短下沉式綠地中植物的淹水時間。一定要確保植物淹水時間不要過長。雨水等通過下滲進入級配集水溝，集水溝設置有沉砂池，最終將水排入地下水收集系統，進入循環網，與“海綿城市”協同作業，保證水循環系統內蓄水量，同時解決了現場臨時道路積水及排水難的問題。

2? 采用“海綿城市”和“下沉式綠地”相融合的項目部解決了以下十大問題：

2.1? 緩解了辦公區排水問題

由于青島靠海，受氣候影響降水量大，根據氣象局數據顯示，2017年8月份全市平均降水量209.5毫米，比歷年同期偏多24.9%，比去年同期偏多82.7% ，如此大的降水量使項目部的排水成為了一個難點。如果采用傳統明溝直接將雨水排入下水井，不僅沒有將淡水好好利用起來，為了達到排水效果還要設置多處明溝，大大影響了整體的美觀。采用透水混凝土可以省去挖明溝，并且廠區無需設置坡度，排水性能也比明溝提高了數倍，整個辦公區任何一塊地面都可以“排水”。

2.2? 形成良性的水循環系統

“海綿城市”主要解決的問題還是實現水循環，當降水過多的時候，直接將水快速排出，儲存在地下埋置的雨水收集系統中，經過沉淀過濾，使水質達到可以沖洗廁所，灌溉綠植的要求，當天氣干旱時直接使用儲存的水來進行灌溉，多余的水資源從最下方的過水洞滲出，重新回到收集系統中，實現了水的循環使用。

2.3? 配合綠色能源解決灌溉問題

由于離海岸線太近導致的地下水鹽含量過高等問題也因此解決。水經過雨水收集系統的過濾和沉淀可以直接用于灌溉，通過加壓系統以及提前預埋好的噴淋裝置，可人工控制或定時自動澆灌。同時項目部安裝了風力發電車以及太陽能電池板，產出的電能可以直接用于噴淋系統使用，整個灌溉不僅僅是實現了水循環，而且使用的全部為綠色能源，一舉多得。

2.4? 改善辦公區的自然景觀

采用傳統的廣場磚鋪設需要按照模數設計，顏色和形狀比較單一，很難在道路設計上有什么新意。采用透水混凝土可以解決這個問題，透水混凝土主要包括攤鋪 、成型、表面處理、接縫處理等工序。可采用機械或人工方法進行攤鋪;成型可采用平板振動器 、振動整平輥、手動推拉輥等進行施工;表面處理主要是為了保證提高表面觀感，對已成型的透水混凝土表面進行修整或清洗 。透水混凝土擁有色彩優化配比方案，能夠配合設計師獨特創意，結合海洋元素與項目所在的軍民融合發展區的主題，實現有主題特色的裝飾風格。這是一般廣場磚很難實現的。

2.5? 緩解“熱島現象”

廣場磚或混凝土地面很難與空氣進行熱量、水分的交換。對空氣的溫度、濕度的調節能力差，且由于硬化地面的高反射率， 使它在大量吸收、儲存了太陽輻射熱之后， 又將熱量反射釋放出來，使鋪設的路面溫度比其他地方高2～3℃，產生“熱島現象”。透水混凝土的密度本身較低，降低了熱儲存的能力，獨特的孔隙結構使得較低的地下溫度傳入地面從而降低整個鋪裝地面的溫度，這些特點使透水鋪裝系統在吸熱和儲熱功能方面接近于自然植被所覆蓋的地面，有效緩解熱島現象。

2.6? 改善空氣揚塵問題

大孔隙率的透水工程材料能吸附城市污染物（如粉塵），減少揚塵污染，對地表污水起過濾作用。而且在雨天可以有效的防止地表徑流的情況出現，這樣就可以防止垃圾隨著地表徑流隨處漂，到處是臟水的情況。使項目部無論是晴天還是雨天都是干干凈凈的，更加環保。

2.7? 解決廣場磚容易被壓壞的問題

經國家檢測機關鑒定，透水混凝土的承載力完全能夠達到C20-C25混凝土的承載標準，高于一般廣場磚的承載能力。對于項目部辦公區內經常要走車的情況，傳統的廣場磚容易被壓壞，更換起來也比較麻煩，采用透水混凝土鋪裝可以一次性解決承載力問題，以避免后期反復更換維修廣場磚。

2.8? 維護簡單，清洗方便

之前用鋪磚的傳統方式做路面，由于磚縫的原因，容易藏污納垢，采用透水路面后，之前所擔心的孔隙堵塞問題得到了解決，透水鋪裝路面使其只需通過高壓水洗的方式就可以輕而易舉的解決。

2.9? 地面不存水，不結冰

辦公區內地面截天然降水，蓄養地下水，減少植物灌溉用水量，節約水資源。透水地面雨后無積水，雪后無結冰不打滑，保證行人及車輛安全。施工場區內的臨時施工道路路面排水迅速，并且節省了常規的汽油泵排水環節，避免鋪設大量水管及燃油的消耗。

2.10? 維護土壤生態環境的平衡

透水性鋪裝兼有良好的滲水性及保濕性，它既兼顧了人類活動對于硬化地面的使用要求，又能通過自身性能接近天然草坪和土壤地面的生態優勢以便減輕城市非透水性硬化地面對大自然的破壞程度，透水性鋪裝地面以下的動植物及微生物的生存空間得到有效的保護，因而很好地體現了“與環境共生”的可持續發展理念。

引入“海綿城市”概念，必須要轉變傳統觀念。傳統建設模式，處處是硬化路面。每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來排水，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規劃設計理念，往往造成逢雨必澇，旱澇急轉。引入透水混凝土和雨水收集系統等概念，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規劃設計理念，通過新材料，新技術一次性解決了灌溉水問題，園區排水問題，同時還緩解了熱島效應可謂是一箭三雕。

參考文獻：

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