中国建筑标准设计研究院 北京 100048
摘要：以北京通州区海绵城市改造试点区某小区为例，探讨了海绵城市建设中建设年代相对较新的小区改造的策略和总结设计经验，介绍了各个分区改造的方案，使用传统的海绵措施难以达到要求的控制率指标，使用生态多孔纤维棉后，年径流总量控制率等指标得到提升。为海绵城市建设中小区改造工程提供经验。
关键词：海绵城市，改造方案，建筑小区
近年来，城市暴雨洪涝问题频发，城市水环境问题日益加重，海绵城市的理念因运而生[1]。海绵城市是指通过建设绿色和灰色基础设施相结合的方式，使城市像海绵一样，有效的控制降雨径流，对雨水资源进行收集[2]，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式，从而达到小雨不积水、大雨不内涝的目标[3]。在海绵城市建设的过程中大多数为老旧小区的改造，但是部分建设年代较新的小区也位于海绵改造片区中，新小区改造中面临地库面积大、地下空间有限、景观效果好、乔木数量多和多为高地形绿地等等的问题，可改造空间非常有限，使用传统的海绵设施很难达到要求的控制率指标。本文以北京市通州区某小区为例，阐述新小区海绵改造项目中的难点以及设计改进措施，为此类建设年代新的小区海绵化改造积累实践经验，为今后的项目提供示范案例。
1.项目概况
本小区改造工程位于北京市通州区，是2009年竣工的商业居住区，小区总用地面积43157m2。屋面面积11126m2，硬化面积13438m2，绿化面积18593m2，综合径流系数0.577。小区共有11栋楼，为塔板结合楼。现状植物景观层次丰富，效果较好。不透水铺装面积较多。小区现状雨落管为散排模式，屋面雨水通过雨落管直接落到散水，通过散水流入绿地。场地竖向整体从东西向看呈现小区中间高，东、北侧低的趋势。
气象水文条件：北京地区气候属于典型的温带大陆性季风气候，根据通县气象站1956～2000年45年气象资料统计，多年平均降水量573毫米，多年平均蒸发量为1164.4毫米。大多数年份，7、8月份降水多于蒸发，其它月份蒸发大于降水。
土壤条件：土质主要包括粘质粉质土素填土、粉质粘土、细沙、中砂、粗砂等，综合竖向渗透系数根据不同土质分布厚度有所区别，最大达到1.58*10-3cm/s，最小2.72*10-6cm/s。地下水初见水位埋深在10.50-14.00m之间，稳定水位埋深在9.30-13.50m之间。
排水系统：小区内部全部为雨污分流制排水管网，无客水来源，雨水排水管网总出口为小区西北侧DN600雨水干管接入市政雨水。小区污水排水管网总出口为小区西北侧DN1000污水干管接入市政污水。
建设目标：年径流总量控制率70%，年径流污染控制率35%。
2.改造难点
小区建设年代较新，在进行海绵化改造在具体的设计过程中会面临以下的问题。（1）小区大部分地下空间为车库，地下管线密集且杂乱，小区内地下可做海绵设施的空间十分有限。（2）小区景观效果好，绿化面积大，但是地上多为高地形，平均高于地面1.5米，绿化部分种植大量乔木，改造建设中受竖向和植被的限制，下凹化绿地改造难度十分巨大。（3）小区内建筑雨水散排，建筑散水外接高绿地，传统的雨落管断接的方式难以实现。（4）使用传统的海绵设施难以达到径流总量控制率70%的控制目标。
3.海绵城市方案设计
3.1.总体方案思路
通过低影响开发措施控制对小区雨水径流进行控制与净化提升，使用雨水渗、滞、蓄、净、用、排的方式，实现源头流量和污染物的控制，并提升小区的环境和生态。小区现有景观效果较好，尽量减少对绿地改造，车行路基本维持原状，仅对破损地方进行修补。停车场改造为植草砖透水铺装，增加雨水下渗。将停车场雨水通过植草沟引入到生物滞留池进行水质净化。在有条件的位置布置渗井，增加屋面和绿地雨水下渗。在雨水管网干管末端设置雨水调蓄池，削减径流峰值。
图2 汇水分区示意图
本工程改造方案从源头控制、过程控制和景观改造入手，采用 7 项海绵措施，综合实现小区内渗、滞、蓄、净的雨水控制目标，具体各分区设施布置方案如下：
分区1、3、4、6、8、9、11、12、14、15设置植草沟结合生物滞留池，结合现场情况，将生态植草沟布置在地形较为平坦，或微地形坡底等满足布置植草沟的道路及停车场边缘，方便承接微地形和道路、停车场多方产流，末端连接生物滞留池，起到导流雨水的作用。生物滞留池收集植草沟汇入的雨水，对水质水量截流并利用设施内土壤和植被去除雨水径流中的污染物。
分区2、5设置雨水花园，将雨水花园组团式集中布置在中央绿化带。种植当地的湿地植物，通过吸附、渗透和过滤等原理对雨水进行控制利用，使雨水得到净化，并使之逐渐渗入土壤，涵养地下水，具有良好的景观效果。车库顶板上方雨水花园为防渗型。
分区3、17分别设置一个渗井，收集屋面雨水和绿地雨水，避让地下管线、地下车库，位于建筑周边3m范围外，两个渗井体积均为2m3。
分区10末端设置调蓄池1#，体积为75 m3。分区7、13、16的末端设置调蓄池2#，体积为145 m3。
分区16内幼儿园区域的硬质铺装全部换为透水混凝土，对幼儿园场地铺装结合海绵改造进行景观特色化透水改造。
小区内所有的停车场的硬质铺装改造为植草砖，在美观的同时增加雨水入渗。在部分停车场边缘设置植草沟，结合竖向设计，部分产流通过停车场边缘立道牙开口汇入植草沟。在停车场周边地形较陡不适合设置植草沟的位置，采用不开口立道牙，防止坡地上的雨水倒流入停车场。对局部沉降区域，结合排水坡度设计进行局部修整。
小区内所有的雨水篦子换为生态雨水口，有效去除地表雨水的漂浮物、油污、固体垃圾、颗粒物等污染物，以及防止合流雨水管道中的异味逸散到地表。
将现有树池及花池进行生态透水化改造。既达到生态透水目的，同时增强场地景观品质。与周边铺装面层材料相互统一，满足景观要求。在进行简易生态树池改造的基础上我们在树池中增加微创植入管，增加土壤的和大气水热气交换的通道，起到改善土壤 海绵体和激发植物活力的功能，达到生态树池的改造目的。
使用传统的海绵措施难以达到年径流总量控制率等指标。生态多孔纤维棉是以玄武岩、白云石等为主要材料，经过高温融化后高速离心成纤，孔隙度大、容重小、吸水率高、承重高的纤维产品。可以灵活的布置在楼间绿地。在以上方案的基础上，根据场地竖向、汇流方向等，将生态多孔纤维棉埋设于道路周边绿地、建筑周边绿地，及景观绿地内。降雨时，雨水经过初期净化后，流至生态多孔纤维棉模块；当模块饱和后，过量雨水经上部出水口溢流至市政雨水管网；天晴后，土壤水分逐渐降低，土壤水吸力不断增加，从而将生态多孔纤维棉中的水分源源不断地吸出来，补充土壤和植物水分，真正起到雨时蓄水、旱时补水的海绵化设计效果。
3.3.指标计算
使用传统海绵设施的方案中，工程共设置雨水花园49 m3，生物滞留池86.2 m3，渗井4m3，蓄水池220m3，总调蓄容积359.2 m3。年径流总量控制率56.3%，年SS总量削减率34.48%。年径流总量控制率远低于目标要求的70%，年径流污染控制率也低于要求的35%。
在楼间绿地设置生态多孔纤维棉后，共设置271.26 m3，年径流总量控制率提升至64.45%，年径流污染控制率提升至41.74%。各项指标有了显著的提升。
4.结论
本文以北京市通州区某小区海绵改造工程为例，对设计过程中遇到的一些实际问题总结经验如下：
（1）小区内建筑雨落管为散排形式，造成雨水资源浪费，增加管道压力。改造后部分散排雨水汇入渗井和生态多孔纤维棉中，下渗入土壤补充地下水。
（2）小区改造前无中水系统，绿地浇灌和景观水池补给全部使用自来水，造成水资源浪费。改造后部分散排雨水通过雨水管道汇入蓄水池，收集雨水作为绿化浇灌储备用水，在一定程度上节约了水资源。
（3）小区改造前植物景观层次丰富，效果较好。方案中仅在停车场边缘设置植草沟末端连接生物滞留池，在中央绿地设置雨水花园，蓄水模块和渗井完成后可恢复原有植被景观，最大限度的保护了小区原有绿化景观效果。
（4）使用传统的海绵措施难以达到控制率指标要求，使用可以灵活布置的生态多孔纤维棉，可以大幅的提高年径流总量控制率等指标。
参考文献：
[1]国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见[J].中华人民共和国国务院公报，2015，30:41-43.
[2]住房和城乡建设部．海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行) [J]. 北京:中国建筑工业出版社，2014．
[3]仇保兴．海绵城市(LID)的内涵、途径与展望．给水排水，2015，41(3):1-7.
论文作者:谭畅,柳春红,童可嘉,马会
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/25
标签：雨水论文; 海绵论文; 径流论文; 小区论文; 绿地论文; 景观论文; 生态论文; 《防护工程》2019年第6期论文;