室外雨水回收系統設計與海綿城市建設研究

摘 要：為深入探討室外雨水回收系統與海綿城市建設的緊密關聯，提高城市水資源的可持續利用、減少洪澇風險、改善城市環境質量。本文以南京市某辦公園區為例，圍繞雨水回收系統設計、海綿城市建筑設計、水資源可持續性、環境影響評估等進行深入研究和實踐，從經濟、技術、環境以及社會角度論述了雨水回收系統和海綿設施在建筑中的使用效益，并提出了具有實用性的方案，指出了未來海綿城市的發展方向，以此推動城市可持續發展和環保建設。

關鍵詞：雨水回收利用；海綿城市；建筑設計；城市內澇

1 前言

在傳統城市給排水框架下，雨水常被視為無用的廢水，迅速導向排水系統，此舉不僅揮霍了寶貴的雨水資源，還加劇了城市洪澇。相較之下，海綿城市理念引領了一場雨水管理的革新。它通過構建雨水花園、綠色屋頂、生態濕地公園等多元化設施，智慧地捕捉并儲存雨水，不僅削減了雨水地表徑流，有效減輕了城市防洪壓力，還賦予城市以綠色生態的新風貌，營造出宜人的居住環境。海綿城市戰略深刻關注生態系統的恢復，通過大幅增加綠化面積、精心打造濕地與生態水系，不僅顯著改善了城市空氣質量，調節了微氣候，使城市更加涼爽宜人，還極大地豐富了自然景觀層次，為生物多樣性開辟了更廣闊的生存空間。這一系列綜合性的生態舉措，不僅提升了居民的生活品質，更為城市的可持續發展奠定了堅實基礎[1]。

文中以南京市一個辦公園區為例，制定一個雨水收集方案，旨在幫助該地區應對城市內澇的問題。本文使用先進的技術來實現這一目標，包括優化水質、加強水資源的收集與使用，以實現節水減排，促進南京城市建設的綠色發展。

2項目概況

本項目坐落于南京市江北新區，集高層辦公建筑群與綜合園區規劃于一體。其主體部分構建了一個現代化的辦公園區環境，地下空間配備了完備的停車場區域及必要的設備用房。該項目所占土地依據規劃被界定為公共設施用地，整個區域的占地面積約73358.06m2，建筑總面積約307330.20m2。本項目的規劃容積率設定為2.47，密度達到26.43%。此外，項目特別注重生態環境建設，綠化率高達30.02%。

3室外雨水回收系統設計

3.1雨水利用設計方案

本辦公園區項目創新性地實施了下凹綠地系統，以替代原有的污染物處理機制，顯著降低了初期建設及運營成本。在源頭削減屋頂雨水中的污染物含量，通過將綠地構造為下凹形態，巧妙利用自然重力原理構建內部排水體系，直接引導雨水高效排出，實現了污染物的初步凈化與有效控制，進一步促進了環境友好型園區的構建，減輕了對自然地表的不良影響[2]。

針對下沉式廣場與汽車坡道區域的雨水管理，項目采取了綜合策略，包括構建明渠、暗渠與集水設施相結合的排水網絡，并強化排水泵站的效能與穩定性，確保在雨水高峰時段也能迅速、有效地將積水排出園區，有效預防了水浸風險，保障了園區的安全與順暢運行。為了提升室內空間的美感，在“海綿體”規范的基礎上，大力推行綠色屋頂、滲水路面、深埋式綠化、植物隔離帶和生態保護系統，這些都有助于優化辦公場所的空間布局，并且保護和維護地下水資源[3]。

3.2校核園區調蓄能力

3.2.1綜合雨量徑流系數

按照《南京市海綿城市規劃建設指南》的要求，本項目的雨水匯集面積及其相關的徑流量統計結果見表1。

通過系統性地分析多樣化的地表覆蓋材料，采用了加權平均的科學方法，得出了該場地綜合徑流系數[4]的精確數值，即0.477。

3.2.2園區儲蓄的降雨控制量

經過詳盡的數據匯總，南京市長期以來的平均年降水量穩定在約1062.4毫米的水平。參考《南京市海綿城市規劃建設指南》中的指導原則[2]，當區域年徑流總量得到有效控制，達到80%的閾值時，相應的設計目標降水量約為31.1毫米。

針對本項目具體場地，其設計降雨控制量的確定依據以下邏輯推導：

V=×73358.06m2=2281.4m3

基于場地綜合徑流系數0.477的計算結果，推導出場地自然入滲所能實現的徑流控制率為52.3%，進而確定了直接由場地特性實現的降雨控制量V1=22814×0.523=1193.2m3。

為彌補上述自然控制手段的不足，進一步計算了需通過額外措施達成的剩余降雨控制量V2=V-V1=1088.2m3。

由于本項目已規劃有面積為4600平方米的下凹式綠地，這些綠地較路面低0.13米，具備顯著的雨水滯留與滲透能力。通過專項計算，評估了下凹式綠地對雨水的實際控制量4600×0.13=598m3。

綜合上述所有考量因素，本園區的總降雨控制量計算為1791.2立方米，這一數值全面反映了項目在雨水管理方面的綜合效能。

3.2.3雨水收集池容積計算

在實施“海綿體”技術的過程中，識別到當前測算的平均雨水控制能力尚未充分滿足海綿城市戰略規劃的既定標準。因此，本項目擬增設一座雨水蓄水池，其容積規劃為500立方米，以此強化雨水管理效能。

V設計=1791.2+500=2291.2（m3）＞V=2281.4（m3）

經細致分析，該500立方米蓄水池的部署預計能顯著促進規劃雨水控制目標的達成，確保項目符合海綿城市建設的整體要求。

3.3雨水回收利用處理工藝設計

收集到的暴雨首先經過電動初雨分流與過濾裝置，該裝置專門用于攔截暴雨初期攜帶大量污染物的徑流，其截留厚度依據實時暴雨水質靈活調整。初期暴雨，因富含污染物且總量相對較少，會被引導至專門的排污管道，最終匯入城市污水系統。隨著降雨量的增加，水位逐漸上升，一旦達到預設的安全閾值，初雨分流停止，后續較為清潔的雨水則通過雨水管道直接導入雨水收集池中。若降雨持續增強，水位繼續攀升，此時上層相對清澈的雨水將通過溢流系統直接排入外部雨水排水網絡，以減輕系統壓力。隨后，雨水收集池內的積水將被雨水提升泵抽取至雨水處理單元，經過一系列凈化處理后，清水自然流入蓄水池中儲存。最終，回用水泵將蓄水池中的處理水增壓，并通過紫外線消毒裝置徹底殺菌，確保水質安全后，再輸送至回用水管網，供后續循環使用[5]。

4海綿城市建筑設計

4.1綠色屋面設計

所有建筑物的頂端均融入了綠色屋頂的設計理念，此舉不僅顯著擴增了綠化空間，還極大地增強了屋頂對雨水的管理與調節功能。在植被層，精心挑選了如冷水花、馬尼拉草等低矮型綠化植物，其生長高度嚴格控制在50厘米以下，旨在減輕屋頂承重壓力，同時營造和諧的生態景觀。至于過濾層，則創新性地采用了高效土工布材料，該層不僅能夠有效保持植被與土壤所需的水分，還具備出色的雨水凈化能力，確保了滲透過程中的水質安全。這一設計，既體現了環保理念，又兼顧了實用性與美觀性。

4.2綠地景觀設計

在綠色景觀規劃布局中，雨水花園、植草溝及滲水樹池成為核心要素，它們巧妙地利用了每一寸可用空間，實現了高效的綠化布局。雨水花園的構造尤為精細，其上覆蓋有一層精心設計的50毫米蓄水層，這一設計顯著提升了雨水的收集效率。種植土中巧妙摻入了20%比例的細沙，形成了約30%孔隙率的土壤結構，極大地促進了雨水的自然滲透。而在透水層之下，則鋪設了一層厚達150毫米的礫石層，該層作為快速排水通道，加速了雨水的下滲過程。蓄水層中的水體景觀與精心布置的喬木、灌木相得益彰，既實現了雨水管理的功能性目標，又增添了場地的視覺美感與生態多樣性，使得整個綠色景觀區域既實用又富有觀賞性。

4.3透水鋪裝設計

在規劃設計中，除了對消防通道、機動車道等特定區域保留堅固不透水表面外，其余廣泛區域均推薦采用先進的透水鋪裝技術，以強化自然水循環。此技術廣泛應用于廣場、人行步道及停車場等場所，其核心在于構建包含透水層的基礎結構，并集成聚氯乙烯（PVC）高效排水管網，確保地表水能迅速滲透至地下。

在廣場區域，施工流程包括鋪設一層厚實的200毫米碎石墊層，其上再覆蓋一層60毫米厚的透水布磚，該磚材設計透水速率高達2.5毫米/秒，有效促進雨水下滲。對于景觀臺階，則選用了透水混凝土這一創新材料，既美觀又實用。通過上述多種透水措施的綜合運用，能夠有效調控地面徑流，減輕城市排水系統壓力，同時促進地下水資源的自然補給，實現生態與功能的雙重優化。

4.4排蓄系統設計

為了高效利用雨水資源，在建筑場地內巧妙布局了兩個地下蓄水池，它們承擔起收集并儲存各分區經過精心滲透與凈化處理的雨水的重任。這些寶貴的雨水資源隨后被靈活應用于綠化植被的滋養灌溉、車輛的日常清潔以及衛生間的節水沖洗，從而在提升場地水質的同時，也有效滿足了建筑物內部的多元化用水需求。

鑒于當地土壤自然滲水能力受限，特別設計了創新的溢流式雨水口排水系統，該系統巧妙融入場地排水網絡。該系統的工作原理在于，讓經過滲透與凈化處理的雨水首先通過特設的滲水管流向溢流式雨水口。一旦雨水積累至設定的0.5米溢流警戒線，預置的出水管便會自動啟動，將多余雨水安全引導至區域雨水管網，實現雨水的高效分流與排放，有效規避了對周邊環境及水源的潛在污染風險。這一舉措不僅體現了對自然水資源的尊重與高效利用，也彰顯了對環境保護的深刻承諾與實際行動。

5結論

雨水回收利用系統是一種革命性的解決方案，可以有效地回收和利用廢棄物，改善城市的交通環境，同時也為排水技術提供了新的發展機會，從而使得城市的可持續發展受到更多的關注。此外，這種系統還能夠將雨水轉化為寶貴的財富，減少對城市的不良影響，從而為城市的可持續發展做出重要貢獻。隨著全球可再生能源的日益減少，收集和處理雨水作為補充傳統水源的重要性變得更加突出。雖然建立一個完善的雨水回收系統需要大量的投入，但是只要持續努力，幾年之內就能夠實現經濟效益的最大化。

雨水回收系統的建設需要充足的資金支持，以確保其正常運行和應用。由于整個系統的建設和運營涉及經濟效益，因此需要對項目進行全面的成本分析。區域雨水回收系統的成本主要分布在初期設計、施工和竣工后的運行維護上。隨著經濟的發展，必須全面考慮設施運維過程中的價格起伏，以便準確估算工程成本。

在城市規劃和建設中，設計者應當充分考慮當地的自然環境，并以河流、湖泊等水系為基礎，進行科學合理的布局，以期實現城市的多元化發展。河流、湖泊是城市水資源循環的重要組成部分，也是調節雨洪、凈化空氣的關鍵區域。在海綿城市的規劃中，應當以流域概念為基礎，以河流湖泊為核心，科學地安排滲透、滯留、蓄水和凈化等功能，以恢復城市生態環境，并合理配置城市元素及其相關措施，以達到多功能的協調發展。

在建造海綿城市時，應根據當地的地形和水文條件，選擇適當的綠色海綿設施。在新建項目中，應優先考慮使用這些設備來凈化雨水，并通過生態自然的方式收集和儲存雨水，以保護水體免受污染。還應該注意與周圍環境的協調，并重視它的美觀效果。

參考文獻

[1]寧巖.\"海綿城市\"在房屋建筑設計中運用策略[J].建材發展導向，2022，20（24）：41-43.

[2]肖艷.上海首座全地下式污水處理廠消防設計研究[J].給水排水，2020，46（12）：31-35.

[3] 倪明.地下式污水處理廠消防設計分析[J].凈水技術，2018，37（9）：4-9.

[4] 劉世德，崔洪升，尹興蕾，等.全地下污水處理廠消防設計分析及建議[J].中國給水排水，2016，32（16）：46-49.

[5] 周友飛，朱曉風.上海泰和全地下污水處理廠消防系統設計探討[J].中國給水排水，2018，34（12）：50-52，56