大型公共建筑設計中海綿設施技術要點分析
——以山東大學青島校區學生會堂項目為例

王曉誠

（華東建筑設計研究院有限公司，上海 200002）

0 引言

低影響開發（LID）是城市建設的重要指導思想，也是海綿工程核心技術體系的重要組成部分。城市大型公共建筑的興建對地表徑流和水循環造成巨大的影響，不利于提高大型公共建筑的品質和維護城市水生態的健康，因而與低影響開發的理念背道而馳。本研究以山東大學青島校區學生會堂項目為例，以海綿城市建設為基本理念，基于暴雨洪水管理模型（SWMM）對大型公共建筑單體的給排水進行建造設計，通過對大型建筑單體相關技術要點進行分析，可有效地實現大型公共建筑的海綿設計，維護高品質的水生態，有助于達到低影響開發的目的。

1 項目概況

山東大學青島校區位于即墨市鰲山衛鎮藍鰲路（泰安街）東首，距離青島市中心45 km，區位優越，交通便捷，景色優美。青島市藍色經濟區規劃將鰲山灣定位于海洋科技創新及產業發展示范區，山東大學青島校區位于其核心位置。學生會堂位于山東大學青島校區總體規劃南北向主軸的重要節點位置，是由學生會堂和草坡下空間組成的建筑群組，包含大劇場、小劇場、藝術中心以及室外共享空間，主要承擔教學培訓、文藝演出和大型集會，是校園標志性建筑。

山東大學青島校區學生會堂項目規模約4 萬m2，其建筑和草坡地形的結合既帶來了視覺的享受，又為設計和施工帶來了困難：1） 多重開口，開敞的設計；2）互相交融環抱著的建筑群組；3） 雙曲面的草坡既是屋頂，又是綠色的地面等。

2 SWMM模型計算結果

采用2014—2018 年降雨系列數據進行模型計算，結果見表1，其中年徑流總量控制率平均值為83.9%。本場地能夠達到新建建筑與小區年徑流總量控制率的指標要求[1-2]。

表1 模型現狀模擬結果分析Tab.1 Analysis of current model simulation results

目前收集到的降雨數據為2014—2018 年數據，即共計5 年的小時間隔降雨數據，最大小時降雨量為62.4 mm，最大24 h 降雨量為150.7 mm。5 年中最大的降雨量發生在2018 年，為723 mm；最小降雨量在2015 年，為456 mm；5 年的平均總降雨量為599.6 mm。

3 技術要點分析

3.1 場地管道排水能力

采用SWMM模型，分別模擬在3年一遇及5年一遇的120 min降雨情況下排水管道的排水能力，雨型數據及其分布見表2 和表3，其中t、i、P分別為降雨時間、滲透率、重現期[3]。

表2 重現期P=3年的120 min設計雨型Tab.2 Recurrence period P=3 120 min Design rain pattern

表3 重現期P=5年的120 min設計雨型Tab.3 Recurrence period P=5 120 min Design rain pattern

選擇模型中一條最長的管線路徑進行研究，通過觀察執行P=3 年120 min 和P=5 年120 min 降雨條件下的管道運行情況，發現該管道路徑存在管道超載情況。因此可得出結論：本地塊內排水管道滿足5 年一遇120 min 降雨的排水要求，不會出現積水情況。

3.2 水量平衡分析和調蓄池容積

對可利用水量和實際利用水量進行了比較分析，結果見表4。

表4 可利用水量和實際利用水量的比較分析Tab.4 Comparative analysis of available water and actual water use單位：m3

設定綠地面積為16 548 m2；日平均澆灑量為0.001×16 548×2=33.1 m3；年澆灑量為33.1×150=4 965 m3。道路澆灑面積為9 635 m2；日平均澆灑量為0.001×9 635×2=19.3m3；年澆灑量為19.3×120=2 316 m3。綠化及道路年總用水量為4 965+2 316=7 281 m3。平均月用水量為7 281/12=606.75 m3。雨水收集后可用于道路澆灑、綠化噴灑，根據區域內布局特點及雨水回收利用的要求，設計收集雨水量10 d 綠化及道路沖洗水量：（19.3+33.1）×10=524 m3。考慮到最不利的情況，在雨水資源利用留有余地的情況下，本次設計收集雨水量為600 m3。

3.3 徑流污染控制率

區域水質監測點缺失時，采用年徑流污染削減率（SS削減率）來評價區域徑流污染削減率。區域徑流污染削減率見表5和表6。

表5 不同的下墊面對SS的削減率Tab.5 Different under-pads face SS reduction rates

表6 本項目的徑流污染控制率Tab.6 Runoff pollution control rate of this project

《青島市海綿城市建設規劃設計導則》提出的SS 綜合去除率=（ΣLID 設施對應的匯水面積×LID設施SS 削減率/LID 設施對應的匯水面積總和）×LID 設施總體對硬化面積的雨水徑流收集率。LID設施總體對硬化面積的雨水徑流收集率等于（LID本身的面積+LID 收集其他硬化面積之和）與項目總面積的比值[4]。

4 結論

根據模型計算結果對海綿設施進行如下規劃：

（1） 概化排水系統。本地塊主要采用管道和低影響開發措施進行排水管理。現狀共概化22 個排水節點和22個排水管道。

（2） 劃分子匯水分區。分析研究范圍內的排水條件，將本地塊共劃分為24 個子匯水分區，總面積約4 ha。

（3） 使用LID 設施。分析研究范圍內的用地情況和排水條件，在研究區域里合理地布設LID 設施，共計8個，包括下凹綠地4處和透水鋪裝4處。

該項目通過透水鋪裝、下凹綠地和雨水調蓄池等海綿設施有效地實現了雨水的滲透、儲存，達到控制徑流總量和徑流污染的目的，實現了水體的自給和自循環，改善了水環境。