海綿城市在工業廠區的設計與應用

王 蕊

中機第一設計研究院有限公司（030009）

近年來，在我國經濟水平日益提高的背景下，城市化建設進程逐步加快。因城市缺少完善、健全的雨水利用系統，排水標準較低，致使一些城市開始有徑流污染、地面塌陷、逢雨必澇等現象。海綿城市主要是指像海綿一樣的城市，在面對雨季時起到的作用為蓄水、滲水及凈水等，在需要水資源的情況下進行釋放，能使當前城市所面臨的問題得到有效解決，所以必須建設海綿城市。作為海綿城市建設中重要組成部分的工業廠區，設計中海綿城市理念的融入也尤為關鍵。

1 海綿城市建設背景

城市像海綿一樣具有良好彈性就是海綿城市。海綿城市能夠更好地適應環境變化，且在自然災害等應對方面具備的彈性優勢十分顯著。在國際上，海綿城市又有低影響開發雨水系統之稱。我國國務院曾明確界定了海綿城市概念，即基于城市規劃及建設管理力度的有效加強，確保生態系統對雨水的吸納、蓄滲作用充分發揮，借此確保城市自然滲透和進化目標有效實現的理念就是海綿城市。

目前，我國面臨的水資源危機較多，如水質污染、城市內澇、地下水位降低等，造成此類問題的原因并不是某個部門管理不當所致，而是綜合性問題的充分體現，所以解決此類問題要以全面及綜合解決方案為依托。以我國當前水資源發展現狀為立足點提出的海綿城市概念，為現實問題解決指引方向。

2 海綿城市在工業廠區的設計與應用

工業廠區設計中應用海綿城市理念，要多角度、全方位貫徹海綿城市理念，確保工業廠區規劃設計與海綿城市建設要求相符。文章主要從以下幾方面探討工業廠區設計中海綿城市理念的應用。

2.1 工業廠區屋面

工業廠區生產區域主要有兩種建筑屋面形式。一種是大型連跨廠房。此種廠房屋面雨水多選擇虹吸排水形式。在發生降雨的情況下，因屋面雨水具有較大的徑流量，所以會加大廠區管網壓力，導致內澇災隨之產生。所以，對于大型廠房屋面來說，雨水可向雨水收集池排放，而經過處理后的雨水可應用在沖洗地面及澆灌花木等方面，不僅實現了雨水的高效利用，也利于工廠用水成本的降低，且雨水徑流量也會因此減少，使峰值時間有效延遲。

另一種是小型廠房或生產配套設施。此類廠房屋面雨水多選擇重力排水形式。處于降雨環境中時，能夠將屋面雨水向建筑附近綠化帶排入，進而借助綠化帶收集及下滲等作用，達到地下水補充、綠地澆灌的目的，保障水資源有效節約[1]。在工業廠區中，一般會有辦公、宿舍、食堂等建筑，此類建筑屋面大多數都是混凝土平屋面形式，所以在做好防水、保障荷載要求的前提下，可選擇應用綠色屋面的方式。因綠色屋面不僅能實現水分的吸收和儲存目的，同時基于土壤滲透的利用，能使雨水中的部分污染物質有效凈化，達到廠區下墊面雨水徑流系數降低的目的，確保雨水匯集速度有效減少，使雨水排放強度降低。

2.2 廠區綠化帶

傳統工業廠區建設中，并未實現均勻的綠化分布效果。在一些生產區域內綠化帶面積受工藝生產等限制性因素影響，并不沒有較大面積。海綿城市理念下，工業廠區設計過程可選擇下沉式綠地，取代普通綠地。下沉式綠地可以在道路兩側、建筑四周設置，借此對屋面重力雨水及綠地、附近路面雨水進行收集，有效減少地面積水。綠地蓄積的雨水下滲到地下，能夠在一定程度上補充地下水，提高土壤含水率，減少綠地維護的澆灌次數，不僅能達到水資源節約目的，也能夠良好地控制徑流污染物[2]。

因廠前區對景觀綠化的需求較高，所以該區域的綠地面積往往具有較大比例，也存在集中特征。在實現海綿城市在工業廠區的建設過程中，可借助雨水花園取代普通綠地。與普通綠地相比，雨水花園能更好地降低雨水徑流流速，確保徑流量有效削減，促使洪澇災害減少。借助雨水花園實現的小生態環境，為一些昆蟲提供食物和棲息地，使雨水滯留時間得到有效控制，避免蚊蠅滋生等現象。可以說，雨水花園具備的景觀效益、生態效益十分顯著。

2.3 道路廣場和停車位

一般住宅小區或公共建筑道路雨水收集系統大多選擇透水鋪裝形式，但工業廠區需要貨物運送、物料堆放、工藝生產等，所以廠區道路會有工業廢渣及碎石等，這會導致透水鋪裝空隙結構出現堵塞現象，使其徑流調控能力被削弱。與此同時，部分廠區主要道路上會有承重型貨車，此類貨車對路面荷載具有較大要求，而透水混凝土有空隙，路面不具備較強抗壓能力，形變現象極易發生，導致使用和后期維護的成本隨之增加。對此，該區域并不適合選擇透水地面。針對此類地面來說，可將雨水向路面兩側綠化帶內排放，選擇下沉式綠地應用來達到滲、滯、蓄、凈、用等目的。而對于一些無綠化帶道路或大型廠堆等區域來說，可通過雨水收集池的設置來收集、凈化、利用雨水[3]。

因廠前區一些廣場及景觀等區域道路并不會承受較大的荷載，也無嚴重面源污染存在，所以可選擇透水混凝土。該環節可將植草磚敷設到停車位上。對于透水混凝土和植草磚來說，都要選擇透水鋪裝形式，原因在于作為生態排水設施的透水鋪裝，能夠增加降雨滲透率，使地面徑流量大幅度降低，有效避免因大暴雨或連續降雨造成的城市洪澇災害。

2.4 內排水系統

一些廠區雨水立管通常都在墻內設置，需要先穿過墻基礎，之后經過埋地雨水橫管向室外雨水井直接接入。在海綿城市理念下，設計工業廠區時要積極優化、改造此類雨水立管設置方式[4]。可將小型滲透型沉砂井增設在埋地橫管中，此時屋面雨水能夠經過沉砂井向生物滯留設施內排放。沉砂井井面標高通常比溢流井標高略高，有效避免了生物滯留設施蓄滿水后向沉砂井倒流。與此同時，也要注重截污掛籃的設置，避免雜物進入井內堵塞出水管的現象。為有效避免埋地橫管內積水，可選擇滲透型結構沉砂井設置。

3 提升海綿城市在工業廠區設計中應用效果的方法

3.1 打造海綿微地形和景觀

一般來說，工業廠區景觀均會有裸土或植物長勢較差的現象，所以工業廠區的景觀提升十分必要。一些工業廠區如煙廠的景觀通常都需要進行專業設計，所以具有較高的檔次，要想達到進一步的優化目的，面臨的挑戰就是如何結合景觀設計和海綿工程[5]。綠地高于路面15～25cm為常見廠區現狀。在海綿城市理念下工業廠區建設，生物滯留設施為達到路面徑流的收集和消納目的，設施表面通常會低于路面標高，且與路面相比，下凹面往往會低于路面15～30cm，致使生物滯留設施的挖深呈現出過大的現象，影響景觀效果。

對此，首先，可選擇分區設計的方式，僅對屋面雨水進行收集的生物滯留設施進行整體抬高處理，避免深挖坑現象。其次，對于生物滯留設施開挖而生成的土方來說，可就地應用，進行微地形的堆坡塑造，確保在生物滯留設施中廠區能借助堆坡而實現島嶼造型，有效塑造景觀層次感，實現成本的節約。最后，提高對綠地內景觀設計的重視程度，應以園林造景設計方式為依據開展植物配置工作。

3.2 擴大生物滯留設施調蓄容量

因廠房具有較大的硬化面積，但綠化率卻較小，所以應注重空間受限這一現在的改進。設計中調蓄量不足的情況經常會遇到，此時就必須要擴大生物滯留設施調蓄容量。

首先，基于堆坡下凹結構的微地形為出發點，通過面層PP蓄水模塊的應用，使下凹面有效延伸，達到下凹面上堆坡綠化的目標，然后拓展下凹面，有效增加蓄水空間，提高海綿功能及景觀品質。針對表層的蓄水模塊來說，可使用透水土工布進行包裹處理。同時，保障從側面進水，設置碎石層。

其次，對于生物滯留設施底部結構來說，可考慮選擇PP模塊，替代碎石層。PP模塊具有較大的孔隙率，和碎石層相比，能夠大幅度減少生物滯留設施蓄排水體積，進一步減少挖方和對地下管線的影響[6]。與此同時，基于PP模塊的適當調配，也利于生物滯留設施調蓄能力的增強。為確保底層蓄水調蓄能力充分發揮，可將導水管均勻布設在生物滯留設施內，使蓄水速率有效加快。導水管的顯著作用是向PP模塊生態蓄水層引流表層雨水，而基于UPVC雙層套管結構的應用，加之在底部進行濾網的設置，能為定期清理和清洗提供便利。

3.3 設計綠色屋頂

常用的海綿設施就是綠色屋頂，有利于降低屋面徑流系數，使熱島效應得到有效緩解。與此同時，綠色屋頂對雨水起到的滯留凈化作用也十分顯著，所以條件允許的情況下，可考慮設計綠色屋頂。

3.3.1 密切關注屋面荷載并核算

對于改造項目建議屋面選擇輕質營養土，有效降低其荷載，可將設置后的綠色屋面做為不上人的屋面。

3.3.2 做好屋面防水措施

綠色屋面能夠在一定程度上滯留雨水，所以屋面防水必然會有一定風險，此時要監測并評估屋面防水結構層，在發現有滲漏問題或隱患等的情況下，要進行積極修補[7]。除此之外，還應控制好綠色屋頂蓄排措施。從容器式屋頂綠化方面來說，容器間要銜接緊密，環環相扣，底層排水管要朝向屋面天溝方向，避免容器下積水的現象。圍擋式屋頂綠化要注意排放層的坡向，重視泄水孔的合理設置。

3.3.3 注重養護問題

因綠色屋面種植土較薄，所以可選擇營養土，為植物生長提供有利條件。也要選擇易成活和易養護的海綿植物，如佛甲草、垂盆草等[8]。此外，因屋面溫度變化較大，應注意澆灌系統的設置，選擇自動澆灌模式，避免植物曬死及旱死。

4 結語

受各地條件因素影響，海綿城市建設措施也會有所不同。海綿城市試點建設的一個重要目的就是探索與本地相適應的海綿城市設計方法，如此才能確保海綿城市功能充分體現出來。文章主要是在工業廠區設計中探討海綿城市理念的應用，希望能為解決城市現實問題提供參考意見。