新沂市已建小區(qū)海綿改造要點(diǎn)及案例分析

趙 蘇

(江蘇龍騰工程設(shè)計(jì)股份有限公司，江蘇 南京 210000)

新沂市2010年成為“江蘇省園林城市”，并于2017年成功申報(bào)為江蘇省第2批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市。根據(jù)省委省政府及省住建廳的要求，到2020年，城市建成區(qū)20%以上，到2030年，城市建成區(qū)80%以上的面積要達(dá)到海綿城市建設(shè)目標(biāo)要求。為了逐步有序地完成既定目標(biāo)，新沂市將對(duì)部分已建小區(qū)進(jìn)行海綿城市綜合改造。

1 海綿改造原則

海綿城市改造，應(yīng)以實(shí)際問題和需求為目標(biāo)，在海綿城市設(shè)計(jì)指標(biāo)的指引下，遵循系統(tǒng)性、因地制宜、經(jīng)濟(jì)性及創(chuàng)新性等原則開展。

1.1 系統(tǒng)性

根據(jù)客觀存在的問題及業(yè)主的迫切訴求，在綜合多方面因素的前提下，進(jìn)行系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際問題為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)雨水量及徑流污染源頭削減、雨污水管網(wǎng)分流、雨水資源化及雨水的安全排放等。

1.2 因地制宜

根據(jù)項(xiàng)目條件(如場(chǎng)地豎向、綠化分布、土壤滲透性能、落水管位置等)，合理選擇海綿設(shè)施，并優(yōu)先選用適合當(dāng)?shù)貧夂虻闹参镞M(jìn)行配置。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

從總體方案進(jìn)行多方案經(jīng)濟(jì)比較，采用相對(duì)經(jīng)濟(jì)的方案；同時(shí)，結(jié)合海綿城市技術(shù)的推薦措施，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目海綿城市設(shè)計(jì)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮各海綿設(shè)施的適用性、功能性、經(jīng)濟(jì)性及景觀效果，對(duì)項(xiàng)目適用的技術(shù)進(jìn)行篩選。

1.4 創(chuàng)新性

對(duì)選用的海綿設(shè)施進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能及布局形式等創(chuàng)新與優(yōu)化，保證其適宜當(dāng)?shù)亓?xí)慣，同時(shí)，降低建成后的維護(hù)與運(yùn)營(yíng)難度。

2 設(shè)計(jì)流程

2.1 基礎(chǔ)調(diào)查

深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，初步找出客觀存在的問題；同時(shí)，對(duì)海綿城市改造所需的必要條件，進(jìn)行深入的調(diào)查，包括現(xiàn)狀地面高程的測(cè)繪、現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的調(diào)查(包括雨落管、小區(qū)雨污水管道)、土壤滲透性等。與建設(shè)單位及業(yè)主單位對(duì)接，聽取二者的要求及想法。綜合上述因素，初步確定改造的技術(shù)路線。

2.2 方案制定

根據(jù)改造的技術(shù)路線，確定海綿城市的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，包括年徑流總量控制率、面源污染控制率、核算雨水管網(wǎng)排水能力等；總體方案比選，主要是從可行性與經(jīng)濟(jì)性2方面比較，選取最適宜且最經(jīng)濟(jì)的改造方案；制定詳細(xì)的海綿城市改造方案，主要包括設(shè)計(jì)指標(biāo)核算、劃分匯水分區(qū)、地面豎向設(shè)計(jì)及雨水徑流組織、海綿設(shè)施的選用及布置、雨水管網(wǎng)的梳理、工程量核算等。

3 改造案例

3.1 項(xiàng)目概況

新沂市總工會(huì)，位于新沂市人民路北側(cè)，建筑功能以辦公為主，總占地面積約10500m2，建筑占地面積為1720m2，建筑層數(shù)不超過5層，綠地率為26.02%。根據(jù)建設(shè)方及新沂市總工會(huì)的要求，在滿足海綿設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，本次改造工程應(yīng)解決場(chǎng)地內(nèi)部積水及雨污水合流等實(shí)際問題，并適當(dāng)提升小區(qū)內(nèi)部的景觀品質(zhì)。

3.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)《新沂市中心城區(qū)海綿城市規(guī)劃(2016—2030)》，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包括以下3點(diǎn)。

年徑流總量控制目標(biāo)，本項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，總工會(huì)的用地性質(zhì)為公建用地，則年徑流總量控制率為65%，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為19.5mm；年徑流污染控制目標(biāo)，面源污染(SS)總量削減率設(shè)計(jì)目標(biāo)為55%；雨水管設(shè)計(jì)目標(biāo)，雨水排水能力達(dá)到三年一遇標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 現(xiàn)狀調(diào)查

3.3.1 豎向分析

采用RTK對(duì)小區(qū)內(nèi)部場(chǎng)地的標(biāo)高進(jìn)行實(shí)測(cè)，并通過ArcGIS軟件對(duì)實(shí)測(cè)標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，小區(qū)內(nèi)部場(chǎng)地總體較為平整，但存在多處坑洼點(diǎn)，積水較為嚴(yán)重，具體如圖1所示。

圖2 場(chǎng)地豎向ArcGIS分析結(jié)果圖 圖3 總工會(huì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍圖

3.3.2 土壤滲透性測(cè)試

土壤的滲透性能是生物滯留池的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)海綿城市的運(yùn)行成效具有重大的影響，為此，本著嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，本次設(shè)計(jì)在小區(qū)內(nèi)共選取了4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行土壤滲透性能測(cè)試，且4個(gè)點(diǎn)均位于擬建生物滯留池附近。

經(jīng)過滲透性試驗(yàn)測(cè)試可知，選取4個(gè)點(diǎn)的滲透系數(shù)分別為75mm·h-1、69.3mm·h-1、51mm·h-1及111.7mm·h-1，均滿足生物滯留池的滲透要求，因此，本次海綿改造工程，生物滯留池的結(jié)構(gòu)層無需換填，采用原狀土回填即可。

3.3.3 現(xiàn)狀排水管網(wǎng)普查

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知，小區(qū)內(nèi)部為雨、污水合流制排水系統(tǒng)，雨水收集設(shè)施破損嚴(yán)重，雨水口數(shù)量嚴(yán)重不足，無法滿足小區(qū)的雨水排放要求，積水嚴(yán)重。

3.4 海綿改造方案

3.4.1 匯水分區(qū)

為了保證設(shè)計(jì)的各類海綿設(shè)施高效發(fā)揮作用，根據(jù)小區(qū)總體綠化分布、豎向設(shè)計(jì)標(biāo)高及排水管網(wǎng)分布等因素，將總工會(huì)劃分為6個(gè)匯水分區(qū)，根據(jù)各個(gè)匯水分區(qū)的設(shè)計(jì)條件對(duì)其進(jìn)行年徑流總量計(jì)算，具體如圖4所示。

圖4 匯水分區(qū)及豎向設(shè)計(jì)圖

3.4.2 設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積

根據(jù)各個(gè)匯水分區(qū)的下墊面情況，利用《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南(試行)》容積法計(jì)算各匯水分區(qū)設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積，計(jì)算公式：

V=10HφF

式中，V為設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積，m3；H為設(shè)計(jì)降雨量，mm，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)降雨量19.5mm；φ為綜合雨量徑流系數(shù)，按各類分區(qū)下墊面徑流系數(shù)加權(quán)平均；F為匯水面積，hm2，按照各分區(qū)面積詳細(xì)統(tǒng)計(jì)。

3.4.2.1 下墊面分析

以3分區(qū)為例，其總面積1505m2，硬質(zhì)路面面積529.0m2，占比35.1%；建筑面積635.0m2，占比42.2%；綠化面積341.0m2，占比22.7%；生物滯留池面積60.0m2，占比4.0%。

3.4.2.2 綜合徑流系數(shù)

綜合徑流系數(shù)計(jì)算公式：

=(529.0×0.85+635.0×0.85+341.0×0.15)/1505=0.69

式中，Ψz為地塊綜合徑流系數(shù)；F為匯水分區(qū)總面積，m2；Fi為各類下墊面面積，m2；Ψi為各類下墊面的徑流系數(shù)。

3.4.2.3 設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積

設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積計(jì)算公式：

V=10HφF=10×19.5×0.69×1505.0/10000=20.2m3

3.4.3 場(chǎng)地豎向及徑流組織圖

由3.3.1可知，小區(qū)內(nèi)部整體較為平整，但地面破損嚴(yán)重，積水嚴(yán)重。根據(jù)建設(shè)方與總工會(huì)的要求，本次設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)小區(qū)內(nèi)部場(chǎng)地全部予以“白改黑”改造，地面設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)滿足海綿城市的豎向設(shè)計(jì)要求。地面縱坡不應(yīng)<0.5%，以保證地面徑流能自流匯入到相應(yīng)的下凹式海綿設(shè)施，同時(shí)，當(dāng)匯水長(zhǎng)度≥60m時(shí)，應(yīng)增設(shè)相應(yīng)的導(dǎo)流設(shè)施，如蓋板溝和轉(zhuǎn)輸型植草溝等。劃分匯水分區(qū)時(shí)，匯水分區(qū)線應(yīng)位于場(chǎng)地內(nèi)的相對(duì)高點(diǎn)，以有利于徑流組織。下凹式海綿設(shè)施，應(yīng)設(shè)置在各匯水分區(qū)的最低點(diǎn)，其內(nèi)部應(yīng)設(shè)置溢流口，保證暴雨時(shí)徑流的溢流。生物滯留池的蓄水層深度應(yīng)根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能來確定，一般為200mm，并應(yīng)設(shè)100mm的超高。徑流組織設(shè)計(jì)，主要是收集地塊內(nèi)的屋面及地表雨水，雨水徑流通過自流或?qū)Я髟O(shè)施進(jìn)入到下凹式海綿設(shè)施進(jìn)行自然生態(tài)凈化處理，當(dāng)降雨增大時(shí)，超量雨水溢流排至市政管網(wǎng)，最終匯入下游水體。建筑雨水：雨落水管→斷接/消能(高位花壇)→(蓋板溝/轉(zhuǎn)輸植草溝)→生物滯留池/下凹式綠地→市政雨水管道。地面雨水：地面雨水→(蓋板溝/轉(zhuǎn)輸植草溝)→生物滯留池/下凹式綠地→市政雨水管道。

3.4.4 海綿設(shè)施選擇

根據(jù)總工會(huì)的現(xiàn)狀特征及設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合公建小區(qū)海綿城市技術(shù)的推薦措施，綜合考慮各海綿設(shè)施的適用性、功能性、經(jīng)濟(jì)性及景觀效果，對(duì)海綿設(shè)施進(jìn)行了篩選，本次工程選用的海綿設(shè)施主要有生物滯留池、下凹式綠地、轉(zhuǎn)輸型植草溝及高位花壇等。

3.4.5 指標(biāo)核算

3.4.5.1 年徑流總量控制

本次項(xiàng)目共設(shè)置生物滯留池248.4m2，下凹式綠地974.3m2，設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積為139.7m3，實(shí)際總調(diào)蓄容積196.8m3，對(duì)應(yīng)的控制降雨量為27.5mm，徑流總量控制率為74.6%，滿足65%的年徑流總量控制率要求。

3.4.5.2 年徑流污染總量控制

本次工程通過雨水?dāng)嘟樱瑢⑽菝婕奥访鎻搅魅繉?dǎo)流至相應(yīng)的下凹式海綿設(shè)施，通過生物滯留池及下凹式綠地對(duì)污染物進(jìn)行去除，經(jīng)核算，本次改造工程的SS削減率達(dá)到了59.5%，滿足55%的設(shè)計(jì)要求。

3.4.5.3 雨水管設(shè)計(jì)目標(biāo)

本次改造工程，合流管留作為污水管，另建一套雨水管，新建雨水管均按照3a重現(xiàn)期進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.4.6 雨落水管斷接

該項(xiàng)工程主要是對(duì)綜合樓的雨落管進(jìn)行斷接，根據(jù)綜合樓雨落管的布置及其周圍綠化的分布特點(diǎn)，可分為2部分。綜合樓前，將現(xiàn)狀的綠化用地改造為生物滯留池，雨水?dāng)嘟又螅苯优湃氲缴餃舫亍＞C合樓后，因沒有可用的綠地，因此，沿著大樓底部設(shè)置了一排高位花壇，雨水?dāng)嘟又螅湃氲礁呶换▔?dāng)降雨較大時(shí)，雨水溢流排入到附近的蓋板溝，通過蓋板溝導(dǎo)流至相應(yīng)的生物滯留池，具體如圖5、圖6所示。

圖5 綜合樓后的高位花壇

圖6 綜合樓前的生物滯留池

3.4.7 生物滯留池設(shè)計(jì)

生物滯留池是海綿設(shè)施的一種常見形式，是一種建設(shè)在地勢(shì)較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化雨水徑流的設(shè)施。

3.4.7.1 生物滯留池的結(jié)構(gòu)層

生物滯留池從上至下設(shè)置了超高層、滯留層、覆蓋層、過濾層、過渡層、排水層及反滲層，具體如圖7所示。

圖7 生物滯留池結(jié)構(gòu)示意圖

超高層及滯留層(又可稱為蓄水層)。其深度應(yīng)根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能來確定，一般為200～300mm，并應(yīng)設(shè)100mm的超高。覆蓋層。位于土壤表層，有助于保持土壤水分，并提供了適合土壤生物群生存的環(huán)境。覆蓋物由碎樹皮、木屑、陶粒或者椰糠組成，不含其它雜質(zhì)，厚度為50～70mm。過濾層。厚度約40～50cm，要求滲透速率不小于100mm·h-1。過渡層及排水層。又合稱為碎石層，厚度約30cm，上層礫石(厚10cm)粒徑采用5～10mm，余下部分礫石層(厚20cm)粒徑采用30～50mm。生物滯留池低點(diǎn)位置處設(shè)置溢流雨水口；碎石層內(nèi)設(shè)置盲管，盲管就近接入溢流雨水口/井。反滲層。當(dāng)生物滯留池底面距離地下水位(豐水季)距離<0.5m，或距離建筑物基礎(chǔ)<3m時(shí)，應(yīng)在生物滯留池底部以及周圍設(shè)置防滲層。當(dāng)生物滯留池位于地下構(gòu)筑物(如地下車庫(kù)、地下室等)頂板之上時(shí)，或生物滯留池底部有蓄水要求時(shí)，應(yīng)在生物滯留池底部及周圍設(shè)置反滲層。反滲層材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，可選用HDPE膜、SBS防水卷材土工布、PE防水毯等材料。

3.4.7.2 生物滯留池的種植要求

生物滯留池既是一種有效的雨水收集和凈化系統(tǒng)，也是裝點(diǎn)環(huán)境的景觀系統(tǒng)。植物的選擇既要具有去污性又要兼顧觀賞性。

生物滯留池植物選擇的原則如下。優(yōu)先選用本土植物，適當(dāng)搭配外來物種；選用根系發(fā)達(dá)、莖葉繁茂、凈化能力強(qiáng)的植物；選用既可耐澇又有一定抗旱能力的植物；選擇可以相互搭配種植的植物，提高去污性和觀賞性。

生物滯留池種植要求如下。生物滯留池的種植選擇以花灌木和草本花卉為主，合理的季相搭配保證生物滯留池內(nèi)的四季色彩。頑強(qiáng)耐旱的植物，應(yīng)沿生物滯留池周邊密集種植，以形成防止行人踏入的保護(hù)邊界。在生物滯留池中心附近的植物要求耐淹，其根系能凝聚土壤并抑制雜草生長(zhǎng)。在大量徑流通過時(shí)，這些植物也應(yīng)能被沖平，使洪峰順利通過。在道路交叉口處植物的大小和形式必須考慮交通視線問題。生物滯留池中心的植物可以選擇根系發(fā)達(dá)的濕生植物。

3.4.8 雨污水分流設(shè)計(jì)

針對(duì)總工會(huì)排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，該項(xiàng)工程擬采用“雨水地面導(dǎo)流，污水地下管線”的方式。將現(xiàn)狀合流管保留為污水管，同時(shí)為保證分流的效果，應(yīng)對(duì)現(xiàn)狀的建筑雨落管進(jìn)行斷接，并封堵小區(qū)內(nèi)的現(xiàn)狀雨水口。雨水源頭控制，即對(duì)建筑落水管斷接，斷接后的雨水通過自流或新建的導(dǎo)流設(shè)施(如蓋板溝、植草溝)，匯入到相應(yīng)的海綿設(shè)施。新建雨水管道，即根據(jù)海綿設(shè)施的布局，新建雨水管，將小區(qū)內(nèi)的雨水最終排放至市政雨水管道。

3.4.9 建成效果

圖8 新沂市總工會(huì)建成實(shí)景圖

本次工程不僅圓滿完成了海綿改造的任務(wù)，同時(shí)解決了困擾小區(qū)多年的“頑疾”，不僅修復(fù)了破損路面，消除了小區(qū)積水點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了雨污水的分流，同時(shí)小區(qū)品質(zhì)也得到了極大的提高。

4 結(jié)論

通過上述分享的實(shí)例，對(duì)新沂市海綿城市改造的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)如下。

4.1 因地制宜，尊重現(xiàn)狀

通過對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行RTK地形勘測(cè)，實(shí)地進(jìn)行土壤滲透性試驗(yàn)等的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目用地性質(zhì)及不同功能需求進(jìn)行海綿化改造。尊重現(xiàn)狀，盡量減少施工過程中對(duì)項(xiàng)目整體布局的改變，使其改造得更加合理，更加符合項(xiàng)目海綿化的實(shí)際需要。

4.2 經(jīng)濟(jì)比較，就地取材

新沂市總工會(huì)的改造過程中，盡量利用項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)改造產(chǎn)生的材料，變廢為寶，如將路沿石作為下凹式綠地的步汀石，將屋前兩側(cè)綠化帶的喬木移栽到場(chǎng)地內(nèi)中央分隔綠化帶，使有足夠空間將屋前綠化帶改造成下凹式綠地，還改善了中央綠化帶的景觀效果。

4.3 創(chuàng)新海綿，雨污分流

通過“雨水地面導(dǎo)流，污水地下管線”的方式，將現(xiàn)狀合流管道疏通后用作污水管，通過雨水源頭控制及地面導(dǎo)流的方式，將雨水匯入到相應(yīng)的海綿設(shè)施，不僅達(dá)到了海綿城市改造的目標(biāo)，也實(shí)現(xiàn)了老舊小區(qū)雨污分流改造。