摘要：传统城市建设模式无法避免城市内涝、水环境污染和财产损失巨大等问题，海绵城市建设让城市回归自然，通过渗、滞、蓄、净、用、排等技术手段的综合应用，从源头上解决内涝问题。本文从设计角度对海绵城市建设进行了思考，并分析了实践应用。
关键词：海绵城市；设计；应用
我国城市建设发展很快，截至2016年全国城镇化率达到57.35%，已超过世界平均水平。然而，城市发展也产生一系列问题，如“地表硬化”、“城市热岛效应”、“城市雨岛效应”，每逢大雨即引发城市内涝，伴随水体污染、水资源短缺等问题，每年给城市带来巨大损失[1]。这反映了传统城市建设模式的软肋，末端治理不能有效解决城市发展中的问题，反而激化了人与资源环境之间的矛盾。为了应对这个难题，海绵城市理念应运而生，即城市要像海绵那样，降水时吸纳、储存、净化雨水，需水时又能“释放”出水来加以利用，从而保持水在城市中良好的自然循环。海绵城市建设目标的实现，要经过规划、设计、施工、运营、维护、管理等过程，其中设计是施工的依据，是非常重要的环节，因此本文对海绵城市设计与应用进行了探讨。
1海绵城市设计思考
1.1海绵城市的内涵
传统城市建设雨洪管理模式是利用管渠、泵站等设施“快速排放”雨水径流，由于城市下垫面过度硬化，地面渗透和吸收雨水能力不足，地表径流量增加，短时间内收纳水体和排涝设施无法应付，于是就造成了城市内涝。同时大量污染物随地表径流汇入水体，水环境也受到污染。而且大量雨水直接排掉，也浪费了很多水资源。海绵城市从源头控制雨水，通过构建“渗、滞、蓄、净、用、排”的工程系统，减小地表径流产生量和排放量，避免破坏原有自然水文环境特征，将城市建成自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵体”。
1.2海绵城市的建设途径与处理方式
住建部颁发的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》关于海绵城市建设途径有三条，一是对城市原有生态系统的保护；二是对被破坏的生态系统进行修复和恢复；三是低影响开发（LID）。通常新建小区和建筑适用LID技术，通过屋面、广场（停车场）、道路和绿地采集雨水。屋面雨水采集后进入雨水管渠；广场、道路利用透水铺装采集雨水，之后也进入雨水管渠；绿地雨水经地表有组织汇流后，进入沉淀池或下沉式绿地、渗透井。采集的雨水进入雨水收集桶或前置塘、初期雨水弃流设施、地下渗透处理。来自雨水收集桶的雨水可直接用于绿化；进入前置塘的雨水还要经过湿塘（雨水湿地、渗透塘、调节塘）处理，超量雨水溢流至雨水管渠并进入市政管网处理，湿塘处理过的雨水进入蓄水池，再经过滤、消毒、净化后回用，例如用于景观用水、冲厕用水、消防用水、绿化用水等；进入初期雨水弃流设施的雨水经雨水管道进入蓄水池，也经过滤、消毒等处理后回用；地下渗透的雨水可用于补充地下水。
1.3海绵城市的设计方法
以LID技术为例。设计一般先要分析现状条件，并评估存在的问题，由此确定设计目标。然后进行方案设计，内容包括竖向设计、汇水区划分、技术选择、设施平面布局、水文与水力计算、设施规模确定、技术经济分析、方案比选。方案设计经过评审，进行初步设计。初步设计审批后，再进行施工图设计。设计原则包括生态保护优先、系统化、协同化、多样化、因地制宜。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆海绵城市设计必须严格按规划保护要求进行控制，并按照生态效益优先的原则进行设计，系统应遵循横向（山、水、林、田、湖、城）系统化要求，纵向（流域上下游、区域、城市、社区、建筑）满足协同化原则，多样化是指采用多模式、自组织、微循环等方法做活系统，因地制宜要求系统须根据气候条件、流域特点、社区与建筑实际情况进行设计，切忌盲目照搬和硬套。
2 海绵城市设计的应用
2.1 道路、广场设计
如前所述，小区道路、广场一般采用透水铺装，道路、广场中的绿化带或绿地则可采用下凹绿地形式，路缘石做特殊开口，下凹绿地内设环保雨水口[2]。透水铺装一般由土基、垫层、基层、过滤层和面层组成。地基土层必须具备一定承载力和稳定性，否则应按地基处理方法进行处理。垫层可采用粗、中砂或碎石铺装，但也常用土工布。基层要有较好的吸水性，以贮存雨水，一般采用碎石或砂砾石土。过滤层用于面层找平和过滤。面层采用透水混凝土、透水面砖或草皮砖。基层厚度可采用以下公式计算：
（1）
式（1）中，为透水基层厚度；为平均降雨强度（mm/h）；为土基饱和渗透系数，为降雨历时（min）；为蓄水层孔隙率。
以某地区为例，透水铺装采用粗砂作基层的计算厚度为1000mm（圆整后，下同），采用碎石层的计算厚度为600mm。设计构造为土基、铺设土工布、回填600mm碎石层、铺设300mm方块石或混凝土砌块，拼缝为10mm绿豆沙灌缝。同时设置地下集水池和水泵，用以抽水回用[3]。
2.2 屋面设计
屋面可以是绿化屋面或普通屋面。绿化屋面具有保护屋顶、降低屋面径流的效果。设计时，植物宜选用适合当地种植的浅根系、抗性好、耐贫瘠的植物，同时还要做防水和排水，并采用平屋面或坡度不超过15°的坡屋面。某地绿化屋面构造为屋面结构层、20mm水泥砂浆找平层、2%水泥膨胀珍珠岩找坡层、40mm苯板保温层、3mm普通SBS卷材、4mm防穿刺耐根SBS卷材、网状交织塑料排水层、土工布、种植土。如果不采用绿化屋面，也可设计成普通屋面，例如滞水屋面也能改变“快速排放”模式，从源头滞留雨水。采用内保温的滞水屋面构造为屋面结构层、屋面防水层、100mm粗砂保护层、屋面雨水滞留蒸发池。
2.3 下沉式绿地设计
这里的下沉式绿地是指高程低于周围路面或铺砌硬化地面约200mm的绿地，又称为下凹式绿地，可用于滞留雨水，同时还具有一定的景观效果。设计时，应结合场地条件确定设计参数，一般应进行水量平衡分析。竖向构造设计时，路缘石应与周围地表平齐；如果路缘石标高大于周围地表，应在路缘石上设置分散雨水口。雨水溢流口可设在绿地中或绿地与硬化地面交界处。
2.4 雨水花园设计
雨水花园由蓄水层、覆盖层、植被及种植土层、人工填料层、砂层、砾石层、溢水管、穿孔管等组成，如图1所示。
设计时，精确确定花园面积可采用达西定律的渗滤法、蓄水层有效容积法、完全水量平衡法等，粗略估算可根据汇水面积的比例进行估算，通常面积在9～27m2。
2.5 地下集水池设计
海绵结构地面下面可设置小型集水池，其位置应在地面标高的最低处，容积一般为10m3，内部安装潜水泵用于抽水，以解决雨水利用及积水流动的目的，避免积水变臭。地面无海绵结构时，应设置大型集水池，并根据集水面积计算和确定集水池容积。
3 结语
《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》（国办发〔2015〕75号）提出海绵城市建设目标是将70%降水就地消纳和利用，要实现这个目标设计人员必须深刻领悟海绵城市的内涵，钻研设计理论和方法，这样才能在实际设计工作中游刃有余，并为海绵城市建设添砖加瓦。
参考文献：
[1]彭彰林. “海绵城市”理念及其若干建设问题研究[J]. 四川建筑，2017，37（1）：8-13.
[2]朱燕飞，许勇铁. 基于海绵城市理念的厦门洋唐居住区设计研究[J]. 福建建筑，2016（02）：5-8.
[3]曾庆红. 关于海绵城市建设中海绵结构设计的探讨[J]. 市政技术，2016，34（6）：109-112.
论文作者:黄东贵
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/19
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