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摘要:随着国家城镇化进程不断加快,老旧的城市设施弊端逐渐显露,暴雨频发导致“城市看海”现象屡见不鲜。为了完成可循环雨水治理,市政进行巨额投资却收效甚微,海绵城市理念因此应运而生。实现新建小区的“海绵化”对城市的雨水治理有着不容忽视的作用,本文就城市新建小区中海绵设施的建设进行相关探讨,同时对海绵城市未来的发展方向提出建议和展望。
关键词:新建小区,雨水径流,海绵设施
1海绵城市理念的兴起
2013年12月12日,中央城镇化工作会议于北京首次进行,习总书记在会议上提出:建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”概念。从2015年开始,跟随“五位一体”政策号召,海绵设施建设成为城市基建热点,4月初国家公布了16个试点海绵城市。2017年李克强总理的政府工作报告明确了海绵城市的发展方向,让海绵城市不仅仅限于试点城市,而是应该推广至所有城市。
公共建筑用地和住宅用地在城市用地面积中占有很大比重,也是汇集降雨的主要场所。本文结合中国城镇化发展情况,以城镇中的新建小区为研究对象,对其”海绵化”建设问题提出探讨。
2海绵城市小区建设优势
传统小区建筑建筑密度高,为了增加停车位缩减绿地面积导致径流量增加,以及竖向高程设计不合理,致使建筑屋面及道路雨水无法进排入绿化带消纳。新型的“海绵式”建筑小区通过海绵设施实现对雨水的“渗、滞、蓄、净、用、排”。总而言之,雨水一部分用于低影响技术设施下渗作为储蓄用水,一部分利用雨水调蓄模块统一收集用于景观水系的循环利用,其余超量及水质较差部分则排入市政雨水管网。
3新建小区的海绵设施
所谓“海绵化”建筑小区意即在建筑小区的规划建设中构建低影响开发雨水系统,最终达到降低新建小区的年径流总量和径流污染的目的。公共场地的低影响技术开发是小区海绵化建设的重要内容。城市新建小区中海绵技术常通过绿色屋顶、道路透水铺装、景观水体、雨水花园等低影响开发技术设施体现。
3.1绿色屋顶
传统建筑屋顶多为不透水屋面,径流系数在0.90~1.0左右,降落到屋顶的雨水由于不能下渗便在短时间内汇成径流,造成大量径流通过管道向下垫面转移,增加市政管网建设投资与排水负担。为减少不透水屋面径流量,新型建筑小区利用绿色屋顶代替不透水屋面。
绿色屋顶适用于建筑高度小于50m、屋顶坡度不大的小区建筑。所谓绿色屋顶即利用屋面栽种的植物和土壤对屋面雨水进行渗透吸收,并利用雨水罐收集绿色屋顶的天沟外排水,通过雨落管断接方式将屋面雨水引入附近的下凹式绿地或其它集中调蓄设施,超过渗透能力的雨水经植草沟排入下凹式绿地或小区景观水体。同时蓄积部分雨水作为屋顶绿化、蔬菜种植的浇灌用水,节能环保、源头控减效果良好。此外,绿色屋顶还具有保温隔热的优良性能,使建筑冬暖夏凉,同时有效缓解城市热岛效应。
但是绿色屋顶施工过程中应注意考虑屋面荷载、防水渗漏、植物种类选择等问题。为此,建议屋顶施工时,尽量选用不影响径流水质的建材,结构层增设防水层或添加防水卷材提高屋面防水性能。绿色屋顶建成后还应定时检查、清理排水口以防堵塞积水。
3.2.道路透水铺装
传统小区内的人行道、停车位都是采用硬质不透水铺装,而人行道和停车位作为主要的雨水受纳场地,不透水地面往往造成雨水径流携带大量地面污染物经雨水口排入市政雨水管网。
透水铺装利用大孔隙结构层或排水渗透设施使雨水通过铺装结构完成就地下渗,从而有效减少地表径流污染及初期雨水量。在城市新建小区中建设透水铺装时,对人行道、停车位等空旷路面采用透水铺装,提高路面雨水渗透能力。
在城市新建小区中设置透水铺装时,还应处理好透水铺装与地下空间的关系,避免地下室顶板阻隔或改变雨水的下渗路径,必要时限制地下空间开发,保护雨水补充地下水渗透途径。道路横断面竖向设计应协调周边绿地高程,转变快速汇水排水理念,加强雨水就地下渗能力以实现路面生态排水。此外,对于透水铺装的选择也应充分考虑路面荷载、路基稳定性要求,同时透水铺装材料强度应满足相应的路面设计要求。目前透水铺装主要采用材料有面包砖、植草砖、透水混凝土、透水沥青等。
3.3下凹式绿地
传统绿色景观建造习惯将绿地设置在高处,绿地高于路面使得暴雨时期雨水能快速排入市政管网。这种设计直接造成的结果是,雨季时,景观绿地只能消纳降落在绿地面积内的少量雨水,其余大部分雨水在路面汇流后进入市政管道,绿地利用不充分。下凹式绿地高程一般比周围道路标高低10厘米左右,利用开放空间承接、储存雨水。
下凹式绿地相比一般绿地可收到以下效果:增加土壤蓄水总量,补充地下水及地表水资源,减少绿化浇灌用水量,缓解城市旱涝灾害;减少城市河湖淤积污染物,缓解城市黑臭水体现象,增加绿地土壤肥力。下凹式绿地本身就是一个简易的污水土地处理系统,雨水初期径流污染被大量截留在绿地底部消纳分解。同时下凹式绿地还促进雨水径流收集,达到削减洪峰流量效果,实现了雨水管理的可持续发展。
下凹式绿地建造时还应注意,在绿地附近谨慎设置排水沟,防止道路雨水在进入绿地之前被排水沟截流使得绿地无法发挥功能。对于渗透性较差的土质可以通过设置雨水渗透井、渗透管等方式提高区域渗透能力,增大下渗量。在坡度较大的地块应适当布置跌水设施,防止雨水冲刷造成水土流失。
3.4景观水体
新建小区的景观水体调蓄池除了美观方面的功能之外,还实现了对雨水的“滞、蓄、净、用”等管理功能。景观水体既能高效利用土地资源,又实现了雨水的良性利用管理,在一定程度上限制了旱涝灾害蔓延。因此,城市新建小区中景观水体的建设具有重大意义。
景观水体作为一个自然的调蓄池,在洪讯期和干旱季节的功能有部分差异。干旱季节,景观水体维持在正常偏低水位,其主要作用为景观用水、雨水的综合调蓄利用以及改善周边生态水体环境。对景观水体调蓄池的一个常用的处理方法是在常水位上面的地势较高区域建造绿地、停车区、运动场或其他活动场所,增强景观水体调蓄的功能性,将雨水调蓄的作用发挥到极致,同时避免土地资源浪费。暴雨季节来临时,常水位和最高水位(泄洪溢流口处水位)之间巨大的空间贮存调蓄暴雨峰值流量,减少洪涝灾害。暴雨过后,再通过各种方式,如利用、排放、下渗、蒸发,让水位逐渐恢复到正常。利用水位变化和水面起伏实现景观水体的调蓄容积,从而控制年径流总量。
景观水体调蓄池在设计时需要考虑到多方面因素,包括景观设计、使用对象观感、小区的整体规划、现场的条件等。
3.5雨水花园
雨水花园指的是经过地面运动自然形成的或需要外力人工挖掘的相对浅型绿地,主要功能是承接来自屋顶或地面海绵区块的落雨,削减雨水径流量和径流污染量,并通过地层土壤和植被的综合作用对雨水进行生物净化处理,最终下渗涵养地下水。
雨水花园经济实用,在新建小区中具有很大的建设意义。但是在雨水花园设计时应结合绿化、景观方面的需求,力求经济、环境效益最大化。雨水花园的设计应充分保留场地面源污染余地,防止对环境造成超出自净能力的二次损害。
4海绵小区实施建议及前景展望
在建造城市新建小区中的海绵设施时,应遵循“绿色设施优先,灰色设施辅助”原则,科学合理的划分雨水排水区域,根据小区范围的径流总量和渗透能力设计详细雨水排出途径,同时结合地理地势优化高程,使雨水依循重力流走向以节约能耗。对于空间场地问题导致的海绵设施接纳能力有限的小区,可通过设置溢流口将雨水引入市政雨水管网。城市雨水管渠系统还可与城市大型绿地或其他低影响开发设施连接,从根本上实现雨水的储蓄与净化。海绵设施栽种植物应根据地区雨水水质、地质条件、地方气候等多方因素进行综合考量,宜首要选择耐旱、耐淹的本土植物。
城市新建小区规划设计前应该充分对开发小区所在地进行详细的水文地质环境调研,通过对水文地质参数的精准量化分析,实现工艺工程设计的合理性,同时以便施工时能灵活应用单项技术措施、合理衔接城市用地,提高经济利用率。同时,利用大数据分析技术,将智慧水务与海绵城市建设联用,划分区域统一建立海绵城市信息管理平台,以实现信息实时监测、数据共享。
参考文献
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作者简介
杨燕媛(1984-),女,广西柳江县,工程师,研究方向:水处理工程、大气污染控制工程、土壤及地下水修复工程。