中国建筑科学研究院有限公司北京100013
摘要：近年来大城市雨季“水城”的问题更为突出，给交通、生产带来了诸多困难。应对这一问题，有专家提出了“海绵城市”的概念，这一概念内涵本质上是一种创新性的城市雨洪管理，其内在含义是提高城市在应对旱涝环境时的一种“弹性”功能，这一概念也被称为“水弹性城市”，在国际环境中，一般表述为“低影响开发雨水系统构建”。基于此，本文主要对“海绵城市”理念在住宅小区给排水设计中的应用进行分析探讨。
关键词：“海绵城市”理念；住宅小区；给排水设计；应用
1、海绵城市设计原则与思路
在将海绵城理念融入到给排水实践的设计过程中，相关部门需要遵循国家的有关文件，按照《海绵城市生态优先、景观协调、建设指南》框架之内的具体要求完成设计。总体来看，需要遵循以下几个原则：①要以安全为重。必须将人们群众的生命财产安全放在最重要的位置，谨慎小心控制低影响开发雨水系统的有关目标与指标，选择系统工程与非工程手段降低城市开发给自然水文带来的干扰。②要因地制宜。在设计过程中不可脱离具体实际，必须结合城市自然地理特征、水文环境、水资源现状、气候特征、水资源保护等多种因素，综合甄选设计低影响开发雨水设备及其组合系统。③重视生态问题。在设计过程中首先选择自排水系统和低影响开发设备，加强对雨水的管理及管理效果，旨在增强雨水积存、渗透、净化的能力，加强水生态修复能力。④景观协调。为保障美观效果，雨水管理设施还需要同周围环境中的景观布置相协调，在选择植物的过程中考虑目标地的气候土壤条件，选择合适的植物，一方面实现雨水的调蓄与管理，另一方面又达到了美化环境的效果。⑤经济高效。经济原则，或者称为效益原则是许多工程需要遵循的原则，在设计过程中，需要通过对比分析选择合适的海绵设施和组合部分，将绿色设施同灰色设施融合起来，既要满足工程的功能需求，又要兼顾到工程的经济成本，兼顾雨水调蓄与水生态净化两个目标。
2、海绵城市给排水设计分析
某项目总用地面积150047.51m2，由多栋高层住宅、高层公寓式办公、多层商业、幼儿园及1层地下车库组成，总建筑面积419745.88m2。
2.1雨水子系统设计
在城市住宅小区的给排水设计实践中，雨水子系统的设计任务举足轻重，雨水子系统主要可分为雨水直接利用系统和雨水间接利用系统两个模块。因为雨水具有十分显著的不均衡特征，所以，在给排水系统的设计实践中，必须要设计一个相对较大的空间为雨水存储提供准备。在雨季来临时，利用这些设备将多余的雨水储存起来，在实施了必须的过滤等净化处理之后，提供给小区使用，以实现节水的目的。屋面雨水的处理系统如图1所示。
图1屋面雨水处理系统工艺流程图
另一方面，雨水的间接利用是指在处理之后将雨水回流到地下水层之中，这一方式不仅成本较低，经济效益明显，而且较为容易实现。最后，面对部分地区配备渗透设施难以达到雨水径流量要求的情况，还需要设计专门的排水管道系统，将那些无法及时渗透的雨水导入市政管网之中，或排放到自然环境之中。
2.2划定排水、汇水分区
竖向设计同时应根据海绵城市汇水分区调整设计，两者相互协调，相辅相成，保证项目雨水排水安全，完成低开发影响的雨水控制。在海绵城市建设项目中，大部分雨水通过场地顺道路坡向散排至雨水调蓄设施，竖向设计的合理性影响整个项目海绵城市建设的雨水调蓄效率。本项目四周场地标高较相邻道路标高高出0.5~1.0m左右，保证顺利的排水，小区内道路标高均高于两侧绿地标高。绿地内坡道较大处，根据场地等高线分块设计绿地标高。汇水分区根据场地竖向、雨水管网系统、各栋单体雨水立管布置设计划分，分区边界一般处于屋面及室外地坪分水线上。本工程汇水分区共划分26个汇水分区如图2。
2.3雨水调蓄设施的选择及布置
考虑到本项目地下室占地面积大，顶板覆土少的实际情况，并结合建设方意见，本项目不考虑采用蓄水池集中回收雨水再利用系统。最终选择采用下沉式绿地、雨水花园、传输型草沟、透水铺装、绿化屋面作为本项目雨水调蓄设施。下沉式绿地：下凹绿地表皮下凹150mm，保证积蓄雨水在24~48h内完全渗透，结合原状土的渗透性能决定是否设置换填土层。下沉式绿地以草本植物为主，相对较为单一，内部结构简单，成本低。但下沉式绿地污染去除率比较低，因此选择布置下沉式绿地在大片绿地内，主要收集绿地表面径流雨水。
图2LID汇水分区图
雨水花园：在广义上来说，雨水花园属于下沉式绿地的一种，但雨水调蓄能力、雨水污染去除率及其小区内观赏性均高于狭义上的下沉式绿地。雨水花园底部结构分为覆盖层、换填层、碎石层三部分。雨水花园应尽量设置在阳光充足位置，可降低维护管理费用，提高植物的存活率。同时，雨水花园作为建筑小区的绿化园林景观一部分，植物的多样性及观赏性也不容忽视。
传输型草沟：传输型草沟作为传输、排放雨水径流的表面沟渠，同时具有一定的储存及净化雨水作用。沿道路坡向布置，衔接道路及屋面雨水至雨水花园。传输型草沟具有建设及维护费用低，易与景观结合等优点。小区内道路设置开口路缘石，保证雨水能从道路排至两侧绿地。
透水铺装：透水性铺装是将透水性良好、孔隙率高的材料运用于面层和基底层，使雨水能自然通过人工铺筑的多孔性铺装，直接渗入路基低层，具有让水还原于地下的性能。本项目小区内的步行路采用透水砖路面，车行道采用透水水泥混凝土路面，停车场采用透水草砖，设置在地下室顶板上透水铺装均设置盲管排水。
绿化屋面：本项目在低层屋面上均采用绿化屋面，绿化屋面设置可减少小区内硬地面积，降低整体径流系数，同时绿色屋顶的结构层还可以起到蓄滞和净化雨水的作用。
2.4水文、水力分析
年径流总量控制率计算：本工程年径流总量目标控制率为75%时，根据《长沙市低影响开发雨水控制利用系统设计技术导则（试行）》（DBCJ004-2016），对应的设计降雨量H为24.14mm。根据垫面组成及各种下垫面雨量径流系数利用加权平均法计算区内总体雨量径流系数。经计算所得：ψ=0.60。小区本项目低影响开发需要控制的降雨量为：V=H·ψ·F=1625.05m3。
项目总调蓄容积计算：仅计算下凹绿地调蓄能力10%及雨水花园调蓄能力42%，其折减系数取值0.6，经计算，本项目雨水总调蓄容积为1790.34m3。
本项目雨水总调蓄容积1790.34m3＞需控制降雨量1625.05m3，满足设计目标。
各汇水分区根据上文计算方法，单独分析各个汇水分区内下垫面组成，计算各个汇水区雨量径流系数，并单独计算各分区内雨水调蓄容积。计算各汇水分区对应年径流总量控制率后利用加权平均法计算项目的年径流总量控制率。经计算，本项目年径流总量控制率为76.42%＞75%，满足项目年径流总量控制率的要求。
3、结语
综上所述，海绵城市的建设目标和原理主要是发挥城市基础设施对于雨洪的调节管理利用功能，降低市政管道等基础设施的投入，在初始阶段，将雨水集中排放到市政管网，避开雨水量高峰，有效减轻市政管网排水压力，同时对这些雨水资源加以管理利用，通过必要的处理设施在保障水质的基础上充分利用水资源达到节水的目的，在做好污染控制工作的前提下，雨水排放还可缓解城市径流的污染，预防各种损失。
参考文献
[1]钟汉华.海绵城市建设简析[J].湖北水利水电职业技术学院学报，2016（2）：48.
[2]《长沙市低影响开发雨水控制利用系统设计技术导则（试行）》（DBCJ004-2016）.