海綿城市設施在民用建筑應用中的經驗分享

周 鍔

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

海綿城市也被稱為“低影響開發雨水系統構建”。在自然降雨過程中，通過人工設施對雨水進行滲透、調蓄、回用，削減雨水徑流，實現雨水在城市中的自由遷移；通過源頭分散、控制徑流總量和污染物總負荷的工程技術，維持開發地塊的雨水徑流總量不超過開發前的雨水徑流總量；通過小型或低成本的綠色生態技術實現雨水徑流的控制，同時通過雨水自然滲透以及植物根系吸收的作用，可以消減城市面污染源[1]。本文將根據筆者工作經驗，結合實際設計成果分析幾種常用的海綿城市設施特點。

1 雨水滲透設施應用經驗分析

雨水滲透設施一般包括透水鋪裝、綠化帶、滲水式雨水口等設施，通過對徑流雨水進行組織滲透，改變建設用地的雨水徑流系數，實現雨水徑流總量的削減。筆者根據自身設計經驗，總結3 種雨水滲透設施的設計經驗。

1.1 穿孔管導水透水鋪裝

透水鋪裝是指在建設項目的人行道、車行道、停車場、廣場等部位設置透水地坪、透水磚、透視瀝青等措施降低雨水的徑流系數。一般情況下，透水鋪裝系統的結構從上到下依次為面層、基層、底基層、墊層，每層結構有不同的生態和結構功能。其中由于組成不同，常用面層材料分為透水混凝土、透水瀝青、網格、透水磚等；基層材料可使用砂、礫石、石灰巖、方解石等[2]。透水鋪裝的雨水平均徑流系數為0.3，理論上合理設計透水鋪裝是可以有效削減雨水徑流量的，但是在實際應用上卻存在一些容易忽視的問題。透水鋪裝的透水理論主要是通過設置透水地面，使地面的徑流雨水向下滲透并補充地下水資源，但在實際應用過程中，透水鋪裝的設置方式將很大程度影響透水效果。以筆者設計的某住宅小區為例，地塊紅線內設置有較大面積的地下室車庫，由于有地下室的阻擋，徑流雨水難以向下滲透補充地下水源。基于上述原因，在后續設計中，優化了設計思路，采用了一種創新型的透水鋪裝做法，將滲透雨水引至綠化區域，如圖1所示，通過設置穿孔導水PVC 管，合理引導滲透雨水進入場地內的綠化區域，利用植物發達根系吸收滲透雨水，以達到預期的設計效果[3]。

圖1 穿孔管導水透水鋪裝

1.2 滲水式雨水口

對于建筑物內部的屋面、陽臺等位置的雨水，難以通過設置滲水下墊面的方式控制徑流。針對這種情況，以往的做法一般是通過管道匯集建筑物內雨水排至室外的下沉式綠地、雨水花園等部位，間接利用地面滲透設施控制屋面雨水徑流。但是，由于建筑物內雨水在降雨初期受到污染程度較高，屋面雨水直接排向敞開的地面海綿設施容易對周邊環境產生負面影響，因此，筆者設計了一種具有滲水功能的雨水口，收納建筑物內匯集排放的雨水，利用雨水口的滲水功能控制雨水徑流。

在降雨初期屋面雨水經管道收集首先進入滲水式雨水口（圖2），經雨水口的礫石層開孔下滲。在降雨量較小時，建筑物內的雨水排水可以完全通過雨水口下滲；當降雨量增大，雨水的排放量超過下滲式雨水口的消納能力時，超出的雨水將溢流至附近的地面滲透設施（如下沉式綠地）。通過這種方式，可以有效控制建筑物內污染較為嚴重的雨水，同時排向地面下滲設施的雨水則是降雨中后期較為清潔的雨水，既能起到控制雨水徑流作用，又能削減初期雨水徑流的污染源，可以最大限度降低海綿城市設施對周邊環境的影響。

圖2 滲水式雨水口

1.3 綠化下滲設施

設置綠化下滲設施是削減雨水徑流量的常用措施之一，在海綿城市設計理念提出前，綠地率就是衡量居住環境質量的重要標志。綠化設施內的各種植物，通過其根尖成熟區域的表皮細胞滲透作用，可有效吸收雨水，達到減少地面雨水徑流量的作用。綠地的雨水平均徑流系數為0.15，通過計算可知，若建設用地的綠地率超過30%，可減少25%的雨水徑流總量。通過設置綠化下滲設施削減徑流總量的關鍵是提高建設用地的綠地率。近年來，由于城市規劃逐漸成熟，城市綠地率已逐步得到提升。在公共建筑中，可以通過設置綠色屋面，植草磚等措施進一步提高綠地率。

表1是廣州市某醫院建設項目海綿城市設施改造前后徑流對比，可以看出，僅通過設置綠化下滲設施等滲水型下墊面，地塊內的綜合雨量徑流系數就下降了40%以上，效果顯著。

表1 廣州市某醫院建設項目海綿城市設施改造前后徑流對比

2 雨水蓄水設施應用經驗分析

海綿城市設施除設置雨水滲透設施外，還應設置一定數量的具有調蓄容積的設施，以滿足“單位面積控制容積”的指標要求。表2為廣州市某醫院建設項目調蓄容積計算，一般采用容積法進行計算[3]，如式（1）所示。

表2 廣州市某醫院建設項目調蓄容積計算

海綿城市設計過程中，設計師應根據設計調蓄容積的計算結果以及建設項目規模，合理選擇蓄水設施。筆者根據自身設計經驗，總結了兩種雨水蓄水設施的特點。

2.1 下沉式綠地

下沉式綠地一般指標低于周邊路面200 mm 以內的綠地，同時綠地內設置有溢流雨水口，保證暴雨時雨水溢流排放，下凹式綠地典型構造如圖3所示。

圖3 下凹式綠地典型構造

如圖3所示，在降雨初期，下沉式綠地可利用自身的調蓄功能儲存一定量的雨水，只有當降雨量超過一定數量時，雨水才會通過溢流雨水口進入雨水管渠。

下沉式綠地作為一種形式最簡單的雨水蓄滲設施，應用范圍較廣，可以在道路、廣場、停車場等周圍設置[4]。在實際應用中，需要注意以下內容。

（1）下沉式綠地應設置在平整、無坡度的地面。下沉式綠地的調蓄功能主要依靠其中的蓄水層，若該設施的設置部位有局部低洼地帶，勢必會導致雨水往低洼處集中，難以實現設施的雨水蓄水功能。對于有坡度的地面，設置下沉式綠地時可考慮采用階梯式的綠化帶形式，保證單塊的下沉式綠地平整無坡度。

（2）下沉式綠地內種植的植物在降雨時會被雨水沖刷、淹沒，同時還會收納降雨初期受污染的雨水。因此其內部種植的植物要求與一般植被不同，應優先選擇根系發達、凈化能力強、耐水淹的植物種類。同時，為保證下沉式綠地有較強的耐雨水沖刷能力，植物的種植密度也應比一般植被大。筆者在廣州市某醫院建設項目的海綿城市設計中，就采用了以大葉油草、亮葉朱蕉、金葉菖蒲等植物作為下沉式綠地內的主要種植植物。

上述設計經驗除適用于狹義的下沉式綠地，同樣適用于廣義的下沉式綠地，如雨水花園、生物滯留帶設施等。

2.2 雨水調蓄池

雨水調蓄池是一種具有雨水儲存功能的雨水利用設施，同時也具有削減雨水峰值徑流量的功能。目前主要采用鋼筋混凝土水池、磚砌水池或者PP 塑料模塊水池等形式。雨水調蓄池具有調蓄水量大、設施集中、管理方便等優點，廣泛應用于民用建筑的海綿城市建設。

在某些建設項目海綿城市建設中，雨水調蓄池的調蓄雨水會采用雨后加壓緩排至市政管網的方式。筆者認為，這種設計方式只能起到削減峰值徑流量的作用，其調蓄的雨水并未在建設項目內部消化，最終還是進入市政雨水管道并向自然水體排放，雨水調蓄池的調蓄雨水并未得到控制。因此，在實際應用過程中，雨水調蓄池應與雨水回用設施結合使用，將調蓄雨水進行凈化處理后用于民用建筑自身的綠化、道路沖洗等。也就是說，只有凈化利用后，控制在地塊內的調蓄雨水才能作為徑流總量控制目標的調蓄容積。

雨水調蓄池的設計容積應根據建設項目實際的雨水回收利用規模來確定，單一雨水回用系統的日設計用水量不應小于匯水面需控制及利用雨水徑流總量的30%[5]。

表3為佛山市某科學院建設項目雨水調蓄回用計算。在設計雨水調蓄池的過程中，先對建設項目的雨水利用規模進行統計，再根據雨水回用的日用水量48.54 m3/d 推算出雨水調蓄池規模應控制在161.8 m3以內。雨水的回收利用用水項目除綠化、沖洗外，還可用于沖廁、洗車、水景、循環冷卻等場景。設計師應根據項目自身特點以及雨水徑流總量控制目標，合理選擇回用系統及雨水調蓄規模。

表3 佛山市某科學院建設項目雨水調蓄回用計算

3 結語

我國的海綿城市建設理念尚處于發展階段，目前還沒有相應的國家標準作為設計依據。近年來，得益于政府主導，國內大中城市在建設規劃中開始提出海綿城市的建設目標，制定了各種地方性的規劃設計方法、設計導則等。筆者通過分享自身在民用建筑海綿城市設計中的經驗，供相關從業人員參考，以減少設計中的誤區、盲區，合理選擇海綿城市設施，正確計算海綿設施規模。海綿城市設施的具體做法也不是千篇一律，設計人員在設計中也應拓展思維，發揮創新精神。