海綿城市理念下居住區雨水徑流控制應用研究
——以天津津僑國際小鎮香坻園馨園項目為例

段浩宇

（天津華匯工程建筑設計有限公司，天津 300384）

0 引言

隨著我國城市化的快速發展，大量城市原始土地被建筑、廣場、道路等覆蓋，城市下墊面硬化嚴重，原有水文特征被迫改變，使得“原本滲透進入土壤補充地下水的雨量因為不透水地面變成了地表上的徑流，致使城市地面出現徑流方式改變造成的洪峰流量增加、時間提前，洪澇災害發生的幾率增加”[1]。面對嚴峻的城市雨水形勢，2013年“中央城鎮化工作會議”上，習近平總書記明確指出：“解決城市缺水問題，必須順應自然，要優先考慮把有限的雨水留下來，優先考慮更多利用自然力量排水，建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”[2]。

海綿城市是指“城市能夠像海綿一樣，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”[3]。經驗表明，“在正常的氣候條件下，典型的‘海綿城市’可以截留80%以上的雨水”[4]。

海綿城市建設目標一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等，“由于徑流污染、雨水資源化多通過徑流總量控制實現，且通過源頭總量減排有助于實現徑流峰值控制目標”[5]，因此，在項目中進行雨水徑流總量控制，計算雨水綜合徑流系數、雨水控制徑流量等系數[6]，成為海綿城市設計的關鍵。

1 項目工程簡介

1.1 項目背景

天津市城鄉建設委員會于2016年發布《天津市海綿城市建設技術導則》[7]（以下簡稱《導則》），用于指導天津市海綿城市規劃、建設工作。在此背景下，天津津僑國際小鎮香坻園馨園項目（以下簡稱“馨園項目“）進行海綿城市深化設計，重點控制雨水徑流，以期成為當地具有代表性的雨水徑流控制實例，同時希望通過該項目探索居住區雨水徑流控制設計方法，以在其他項目中推廣應用。

1.2 項目概況

馨園項目位于天津市寶坻區，東臨支路四十，西臨西環路，南臨次干路五，北臨支路三十二，工程周邊均有市政雨水管網。項目占地面積約2.70m2，總建筑面積約4.57m2，地上建筑面積3.25萬m2，地下建筑面積1.32m2，容積率為35%。

1.3 設計目標

該項目于建筑設計完成后進行海綿城市優化設計，主要進行雨水徑流控制。在設計中采用雨污分流的排水體制，參照《導則》確定項目多年平均降雨量為556.60mm，雨水重現期為2年，暴雨強度計算公式為q=3034(1+0.7589LgP)/(t+13.2148)0.7849，以期達到年徑流總量控制率為80%、設計降雨量30.4mm、綜合徑流系數≤0.45的設計目標。

2 雨水徑流控制的應用

2.1 下墊面分析

下墊面是降雨受水面的總稱，其材料直接決定綜合徑流系數，影響總徑流量，該工程采用硬屋頂、瀝青整澆地面、大塊石等鋪砌地面，全材料透水地面、綠地等材料作為下墊層。項目建成后的下墊面分析詳見表1。

表1 下墊面分析一覽表

2.2 雨水徑流控制數據計算

雨水徑流控制數據計算主要包括雨水控制總量、雨水綜合徑流系數、雨水控制徑流量、調蓄容積以及實際年徑流總控制率等，通過數據計算指導建筑、道路、綠地與設施的規劃、設計與施工，減少雨水流失，收集、凈化、利用雨水。

2.2.1 雨水控制總量

雨水控制總量計算公式為W=H×F，H為設計降雨量（工程取值0.0304m），F為匯水面積（工程取值27056.9m2）。將數值帶入公式，計算得出雨水控制總量W=822.53m3。

2.2.2 雨水綜合徑流系數

雨水綜合徑流系數反映了場地對雨水徑流的控制能力，與場地的下墊面關系密切，計算過程詳見表2。

2.2.3 雨水控制徑流量

雨水控制徑流量計算公式為V=W×Φ，W為雨水控制量（工程取值822.53 m3），Φ為雨水綜合徑流系數（工程取值0.377，計算過程見表2），將數值帶入公式計算得310m3。

表2 雨水綜合徑流系數分析

2.2.4 調蓄容積

LID設施為低影響開發設施，海綿城市設計中常見的LID設施有下凹式綠地、雨水桶（罐）、生態樹池、蓄水模塊、調蓄（節）池等，其通過收集、貯存雨水到達調蓄容積的目的。該項目采用的控制徑流體積的技術措施及其雨水控制體積分析詳見表3。

表3 用于控制徑流體積的LID設施一覽表

2.2.5 實際年徑流總量控制率

場地實際控制降雨量計算公式為h實=V3×1000/（F×Ψ），V3為調蓄容積（工程取值375m3，計算過程見表3），F為匯水面積（工程取值27056.9m2），Ψ為綜合徑流系數（工程取值0.419），將數值帶入公式計算得h實=33.1mm。

根據內插值計算，實際年徑流總量控制率=80%+(h實-h80%)/(h85%-h80%)×(85%-80%)=80%+（33.1-30.4）/（37.8-30.4）×5%。h實為場地實際控制降雨量，h85%、h80%為年徑流總量控制率為85%、80%時對應的降雨量，根據《導則》表4.2.1取值。經計算，該工程實際年徑流總量為81.82%，可滿足年徑流總量控制率80%的要求。

2.2.6 千平米硬質鋪裝的調蓄容積計算

千平米硬質鋪裝的調蓄容積計算公式為V0=V3×1000/（F1+F2），V3為調蓄容積（工程取值375 m3），F1為透水地面面積（工程取值2542.6m2），F2為不透水地面面積（工程取值2708.5m2），將數值帶入公式計算得71.41m3。

3 雨水徑流控制在馨園項目中的實施

雨水徑流控制的實現需通過道路設計、透水材料的地面鋪裝、下凹式綠地的設置、下凹式綠地植物的種植、雨水管網的布置及其它海綿城市設施的施工、維修實現，因此，實施中應關注以下方面內容。

3.1 道路設計

道路鋪裝的坡向，應嚴格執行專項圖紙的要求，標高與坡度以景觀圖紙為準，原則上坡度在0.2%～5%之間，并且最好能控制在2%以內。沒有設置縱坡的道路，應以專項圖紙的豎向控制圖和雨水徑流組織圖為準；道路應采用平側石，如果采用高側石，側石應按要求向綠地開孔，并保證路面雨水能順利排入綠地。

道路進入綠地的雨水，建議為散排方式，不建議采用有組織排水。如果為有組織排水，須在排水口增加防沖刷及截污控污措施。設計圖沒有規定的，在排水口放置200厚火山石網箱，比排水口兩側寬300mm，與排水口的垂直距離為500mm。

3.2 地面鋪裝

透水鋪裝的范圍、類型做法須嚴格執行專項圖紙的要求，透水鋪裝的范圍及類型、下墊面分析見表1，代表性做法見圖1。其中，透水材料的強度、透水性、孔隙率等指標應符合相關規范的要求，作為基層的透水混凝土孔隙率不得低于15%，建議由品牌專業廠商供貨及進行專項實施。隱蔽工程須對分部驗收報告及影像資料留檔。

圖1 下沉綠地典型剖面圖

鋪裝中原則上不設置排水口，確需設置的，須采用雙腔室雨水口，并設不銹鋼截污掛籃。鋪裝窄邊如果大于6m，須在鋪裝四周增加透水滲管。鋪裝單向長度每達到6m，須在中間3m處增加透水滲管。

3.3 下凹式綠地

下沉綠地的邊坡不得大于1：3，如果是垂直坡，須采用擋墻形式過渡。垂直坡的上端和下端，均須增設50厚300寬石屑（粒徑8～10mm）。

下凹綠地的坡底，須進行土壤改良，改良深度不得小于300mm，建議改良深度為植物生長需要的土壤深度，具體以種植說明或相關規范的要求為準。改良后的土壤滲透系數應介于1.5×10-4～5×10-5m/s之間，如無特殊說明，可按照20%山皮砂考慮。其它改良措施仍以種植說明為準。

下凹綠地坡底的坡度，須按照0.3%～0.5%的坡度向溢流管找坡。下凹綠地的邊坡至溢流管的距離小于15m的，下凹綠地內不設滲透管，否則設置滲透管。滲透管不找坡，埋深不少于300mm，同時，埋深須位于植物生長需要最少深度的下方，滲透管埋深以上的部分均進行土壤改良,滲透管做法見圖2。若下凹綠地中為現狀雨水井改造為溢流井的，則均須設置滲透管，要求同上。

圖2 滲透管做法圖

下凹綠地在下雨時應能積水，但積水時間不得超過12h，否則須對土壤進行改良。因雨水匯積導致下凹綠地內的土壤板結或植物生長不良的，應設置條帶狀下凹綠地（功能等同植草溝）排水口，且與植草溝底齊平，并在四周采取截污控污措施。

3.4 下凹綠地內植物

下凹綠地內的植物不得種植外來未馴化品種和嬌貴品種，不得種植忌水濕、極度不耐旱、對鹽堿敏感的植物品種，不得種植極度不耐黏土、砂土的植物品種，以及其它被證實不適應下凹綠地的植物品種。在植物種植時，不得因為下凹綠地改變原來景觀設計對植物高度、平整度、前后高低等的要求，需根據下凹綠地情況調整植物高度、密度等植物規格。

下凹綠地直接與鋪裝或小品等土建基礎、建筑基礎接觸時，土建基礎或建筑基礎埋地部分須采用二布一膜防水布進行立面和底面的隔離，伸入下凹綠地底面的垂直長度應大于等于1m。如果兩個基礎相近導致底面防水布連接或重疊，防水布無特殊注明的，須每隔2m斷開1m，確保雨水正常下滲。下凹綠地跨越地下建筑時，超過地下建筑邊界2m的部分基礎回填須夯實到位，且須采用二布一膜防水布進行隔離，防水布與地下建筑頂板齊平。

3.5 雨水管網

垂直于坡度方向的透水滲管，其間距不得大于15m，且應與附近的雨水管網連接。全透水的透水滲管，設置于碎石層中；半透水的透水滲管，設置在非透水層的上方透水層中。

下凹綠地內的溢流管或溢流井的井口標高，即下凹綠地調蓄容積的控制標高，如果有設計標高的，以設計標高為準，如果沒有設計標高的，須低于下凹綠地收集雨水區域的鋪裝最低標高50mm。下凹綠地的其它井，其井口標高須高于下凹綠地調積控制標高至少50mm，防止下凹綠地雨水倒灌入非雨水井。高出綠地部分的井座，應注意美化裝飾，工程做法見圖3。

圖3 高出綠地井座裝飾圖

溢流管或溢流井，須增加截污掛籃等控污措施；除特殊注明外，與檢查井均采用DN200連接管連接，連接管應注意與其它管線交叉時不相互沖突。

建筑雨水管必須斷接，建筑雨水落水管不得直接接入雨水排水管網。車庫頂板上應設排水層，將土壤飽和后下滲到地下車庫頂板的多余雨水排入雨水主管網。

3.6 其它雨水徑流控制設施

具有收水蓄水作用的海綿設施，須在水質變壞前使用完畢，在下一次下雨及水質變壞前須排空儲存水。存儲的雨水在使用前應進行檢查，符合用水要求方可使用，否則在雨后排入市政管網。應定時對海綿設施的底部進行沉泥檢查并進行清理，確保雨水進入海綿設施時水質去污達到海綿城市專項設計要求。

經過雨水徑流控制主要指標在馨園項目中的落實，工程主要設計指標均達到設計標準，如表4所示。

表4 雨水徑流控制主要指標達標情況一覽表

4 結語

經過設計，對近三十年降雨數據、管網能力和低影響設施能力進行分析，三十年實測最大降雨情況下,該項目無內澇風險。道路積水不會超過15cm,建筑室內不會進水；小區道路入口處標高高于相鄰道路20cm，項目周邊道路徑流雨水倒灌可能性不大；地下車庫出入口坡頂設置排水溝和攔水坎等設施，防止了雨水灌入地下車庫。

如發生內澇，該項目建筑物外的場地將成為泄流的通道。經分析，場地內道路無局部低點，洪水可根據場地內的豎向變化情況通過重力排水至市政道路，通過市政排水系統進行排澇。