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建筑与小区海绵城市设计和常用技术措施

来源:原创论文网 添加时间:2021-11-09

  摘    要: 建筑小区作为海绵城市源头控制的重点是海绵城市的重中之重,建筑小区海绵城市给排水设计要根据小区状况,因地制宜选择适合的技术措施,通过科学、合理、全面、优化的搭配组合,通过源头减排、过程控制和末端控制实现海绵城市控制径流量和净化水质的目标。本文尝试从海绵城市工程设计流程及技术要点两个方面归纳、阐述建筑与小区海绵城市设计要素,以期为海绵城市专项设计提供思路和参考。

  关键词 :    建筑小区;海绵城市;给排水设计;

  “海绵城市”的本质是改变传统城市建设理念。传统城市习惯于战胜自然、改造自然的城市建设模式,结果造成严重的城市病和生态危机;“海绵城市”则是顺应自然、尊重自然的低影响发展模式。在城市排水上,传统城市建设模式是以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划建设理念,实现减少地面径流、减轻径流污染和补给地下水等功能,追求城市人水和谐。

  1、 海绵城市技术

  简析雨水源头减排是整个海绵城市的重点,是在雨水进入市政沟渠、管道等排水系统之前采取各种措施进行减排。源头减排的方法主要有:下渗、滞蓄。下渗主要通过下凹绿地、透水路面等技术措施来实现;滞蓄主要通过绿色屋面、下凹绿地、人工湿地和蓄水池(包括处理再利用)等技术措施来实现。过程控制是指超出源头控制能力的部分雨水,在排放过程中,通过下渗、蒸发、截留、调蓄等处理手段,将雨水处理、利用后再排放的过程。整个过程包含物理过程、化学过程以及讲解固定污染物的生物过程。过程控制可采取的技术措施主要有:草渠、渗透渠、雨水截污挂篮、截污雨水井、雨水调蓄罐及其处理回收利用等。根据当地的自然地理条件,降雨规律、水环境保护,内涝防治要求等科学、全面的规划,然后统筹建设。在各类开发建设项目中严格落实规划目标要求,因地制宜采取技术措施,达到海绵城市在雨水管理上对水量和水质的要求。

  2、 设计控制目标拆解及技术路线

  设计海绵城市设计以年径流总量控制率、污染物总量控制率为主要控制目标,须以红线为单元达标。设计前期还应明确,雨水控制的目标对象即海绵城市设计主要面向的对象为硬化下垫面(包括屋面、路面、水面),海绵城市设计技术路线、雨水径流组织及局部竖向设计须紧紧围绕硬化下垫面的雨水滞蓄、消纳展开。(1)优先考虑路面、屋面等产流最大的硬化汇水面的雨量控制及径流污染控制:通过场地竖向处理及就近设置生态设施滞蓄、净化、消纳路面及硬质铺装地面的雨水,部分非车行道路区域局部透水处理,同时考虑透水铺装导水问题,以便快速排水;也可通过设置雨水调蓄措施控制路面、屋面的雨水径流,还应考虑超标雨水的排放问题;(2)结合场地条件(下垫面分布、建筑及景观布局等)合理选用生态滞留设施形式及位置,同时兼顾雨量控制效果、景观效果、设施使用的安全性。
 

建筑与小区海绵城市设计和常用技术措施
 

  3、 海绵城市设计

  建筑小区在海绵城市的整体规划中处于源头控制的范畴。源头控制决定着整个流域需要排放的水量以及水质情况,是海绵城市建设的重点。建筑小区的海绵城市设计意义重大。在建筑小区海绵城市设计的各专业中,又以给排水专业为主导,其他专业配合。因此建筑小区海绵城市给排水设计就是整个海绵城市建设的重中之重。在进行海绵城市规划设计之前,应进行海绵城市专题研究,结合当地水环境现状、水文地质条件、气候状况以及经济发展状况等特点。并在此基础上制定城市海绵城市的实施策略、原则和重点实施区域。海绵城市的规划要尊重自然,从大局入手,从生态文明出发,才能够合理规划。

  3.1、 海绵城市的特点

  与大规模海绵城市相比,建筑小区属于小海绵,海绵城市中的一个海绵细胞,其自身特点如下:规模小,相互独立。建筑小区占地面积在几万至十几万平方米之间,不同的建筑小区又被市政道路分割开来,因此各小区规模小又相互独立,在进行海绵城市给排水设计时应独立设计。地下室占比高:现代建筑小区讲究人车分流,地面无停车位,车位集中在地下室。地下室面积大,几乎占整个小区面积的80%~90%,造成下渗难的问题,虽然小区内绿化很多,但无法做到真正下渗,因此渗排就显得更加重要。场地限制:建筑小区规模较小,其有限的面积尽可能用来建设,留给海绵城市的场地有限,在有限的场地里实现最大程度的海绵。场地管线复杂:建筑小区内有消防、给水、污水、雨水,还有电气的管线,在进行海绵城市给排水设计时应和其他管线综合考虑,做到最优。

  3.2、海绵城市设计原则

  建筑小区海绵城市给排水设计就是在建筑小区内通过具有“渗、滞、蓄、净、用”等功能的技术措施,实现规划提出的小区红线内的控制目标。根据本地自然地理条件、水文地质特点、降雨规律等,合理确定设计方案,科学规划布局和选用下凹式绿地、植草沟、人工湿地、可渗透路面、砂石地面和自然地面,以及透水性停车场和广场等低影响开发设施及其组合系统。

  4、 建筑与小区常用技术措施介绍

  4.1、 透水铺装

  透水铺装根据材料类型可分为透水沥青、透水混凝土、透水砖、透水塑胶等。一般设计道路面层和路基均采用透水性材质。道路沿石间隔一定距离设置开口,路面雨水经开口进入绿地消纳,大部分雨水可通过路面和路基就地渗入地下,有效削减道路雨水径流总量。为避免雨水侵入路基,人行道底部、靠车行道绿化带边缘采用防渗土工布包裹,见图1。

  图1 渗水构造做法
图1 渗水构造做法

  4.2 、下沉式绿地

  下沉式绿地可分为广义型及狭义型,包括生物滞留池、植草沟在内的内部构造下凹的绿地均属于广义型下沉式绿地,本文后续提及的下沉式绿地均为狭义型下沉式绿地,可设计成普通的下沉式草坪,也可结合景观设计方案设置成下沉式绿地型广场(剧场)。典型下沉式绿地内部构造相对简单,由顶部向下依次为超高(100 mm左右)、滞水层(一般不超过200 mm)、种植土层(根据景观种植要求确定,一般为250 mm左右)及原土层。下沉式绿地单池面积一般较大,适用于在集中绿地内设置。下沉式绿地内部可种植普通草坪,也可结合景观效果种植短期耐涝、长期耐旱型草本类植物。径流污染物在下渗过程中经过滤去除;超过调蓄容积的雨水经溢流雨水口收集后排至雨水管网,溢流雨水口内置截污挂篮拦截污染物。

  4.3、 生物滞留池

  生物滞留池也属于浅凹绿地的一种,单池面积较小,一般设计为25~50 m2(可串联设置),可设置于紧凑型绿地内,生物滞留池与其服务的汇水面积之比一般为1:20~10,内部构造相对于普通下凹绿地复杂,由顶部向下依次包括超高、滞水层、覆盖层、种植土层、过渡层、砾石排水层,整体构造层厚度一般不小于1.0 m,单方调蓄容积约为普通式下凹式绿地的1.5~2倍。经生物滞留池滞蓄的雨水,须通过植物、沙土的综合作用净化后再逐渐渗入土壤,因此,生物滞留池滞蓄净化效果优于普通下凹绿地,生物滞留池内部可种植草本类、灌木类短期耐涝、长期耐旱型植物。计时需注意复核溢流雨水口数量及排水能力。

  4.4、 植草沟

  植草沟是指种有植被的地表沟渠,除转输型植草沟仅用于导流、传输雨水外,湿式、干式植草沟均具有一定的雨水调蓄能力。植草沟适宜在硬质道路周边设置,便于就近沿线收集道路雨水,适合设置在狭长形绿地内。植草沟顶部低于周边绿地0.05~0.2 m,内部可种植草本类、灌木类短期耐涝、长期耐旱型植物。

  4.5、 雨水收集池

  在基地内雨水通过绿色低影响措施无法满足径流总量控制要求的情况下,考虑雨水资源化利用,可设置雨水收集池进一步控制基地内的径流量。建筑与小区常用雨水收集池型式有钢筋混凝土型、PP模块,后者避免设置于车行道下方。经雨水收集池收集的雨水通过处理再回用于绿化灌溉、道路冲洗、车库地面冲洗等用途,蓄水池容积一般按2.5~3 d的雨水需用量设计,容积避免设置过大,设计时需注意,《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB 50400—2016)第7.2.10条规定:当蓄水池的有效容积大于雨水回用系统最高日用水量的3倍时,应设能12 h排空雨水的装置,超量雨水溢流至市政管网内。

  4.6 、种植要点

  海绵设施内植物是重要构成要素,既影响海绵设施是否能长期稳定发挥生态功能,又直接决定景观表观效果,景观设计需格外重视海绵设施内部的种植选配。种植品种需考虑短期耐涝、长期耐旱类,且根系较发达、茎叶较繁茂、景观效果好的品种,尽量选用当地的、经过实践证实效果较好的植物。为尽可能保证景观实施效果,生物滞留设施内植物搭配(品类)尽量丰富,有层次(高、低搭配种植),种植密度适当加密,尽量增加常绿植物比例,适当点缀开花植物或色叶植物;还需注意结合周边绿化配植,以避免与周边绿化景观脱节。海绵措施构造中种植土层厚度须与植物种植需求适配。

  5 、结语

  本文尝试从海绵城市工程设计角度出发,先后阐述了建筑与小区海绵城市基本设计内容、总体设计流程,再按实施流程分项阐释了各阶段的技术要点,包括如何拆解控制目标及设计技术路线、比选技术措施以及措施平面布局、竖向设计、种植相关的设计要点,希望可以为后续工程设计在实施层面上提供一定的参考和帮助。

  参考文献

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  [3]刘洪波,高赛赛,朱梦羚,等.初期雨水调蓄池的运行问题及解决方案[J]中国给水排水, 2014,30(17):142-144.

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