江晨健
上海现代建筑设计集团工程建设咨询有限公司 200041
摘要：城市建设不断发展，万丈高楼平地起，随着科学技术的日新月异，越来越多的建筑设计更趋于绿色生态、舒适环保的目标发展。秉持着人与自然环境和谐共生的原则，将绿色建筑作为一项重要的责任与理念，逐渐在建筑设计中进行探索与实践。基于此，本文就海绵城市与雨水资源的综合利用进行了一些分析探讨。首先阐述了海绵城市的相关概念，然后就其建设的方法进行了一些分析，最后结合工程项目对海绵城市与雨水综合利用进行了探讨。以期可以为相关工程项目提供一些参考。
关键词：海绵城市；雨水；综合利用；建设；意义
正所谓水能载舟亦能覆舟，一方面水是一个城市必要的资源，在不断发展中展现水的价值和魅力，使水具有更多的用途和场所。而另一方面，当水足够多时则会造成洪涝灾害，而足够少时又会出现干旱，这些自然灾害都会对城市的整体发展造成影响，随着目前科学技术的不断发展和进步，人们对于水的利用效率不断提高，根据城市的水资源规划需求，需要建立雨水控制系统，以满足人们对水资源的需求。当出现缺水或洪涝灾害时，城市内部可以根据已完成建造的系统，合理完成与水的配制，进而解决存在的水体问题。而目前的状况是雨水系统并不完善，仍然存在相应的技术缺失。海绵城市的实质是讨论如何对现有的雨水更高效的利用。
一、海绵城市的概述。
海绵城市顾名思义，是在城市建造的同时增强其海绵效果，让城市能够合理的完成水资源的配备和使用，以对现有资源做更高效率的开发。海绵城市一词一经提出，人们对其赋予了相应的概念定义，根据目前雨水资料收集分析结果得知，各区域想要达到积炭环保城市的开发标准，则需要考虑如何高效的利用雨水资源，根据城市雨洪问题的爆发规律，合理利用雨水能够及时解决城市内部的水体短缺问题。
海绵的效果是在缺水时能够吸收足够的水分并进行控制，而在湿水时能够进行释放以满足相应的需求，在外部自然环境发生变化时，城市内部能够很好的利用海绵的特性，完成水体的释放和储存，并实现生态化的水体利用。根据人工建造标准和自然用途规范，城市排水系统要具备防涝、防旱等功能，根据雨水的储存效果以及使用比例合理分配雨水资源，以达到环境保护标准。海绵城市之所以建造强大的排水系统，是在降低水体产生的负荷以外，对各区域进行合理的水体调控，以满足城市本身的发展需求。
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图1：海绵城市水的循环示意图
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表1：不同地表覆盖的径流系数表
二、海绵城市建设的方法。
城市人口正与日俱增，特定区域内人口不断增加，造成水资源短缺。目前气候多变，受自然条件限制，降雨量无法被人为完全干预，因此在城市内部水资源出现危机时，可以根据绿色建造模式标准合理构建海绵城市，及时对外部雨水进行储存、过滤、净化，在满足城市内部用水需求的同时，使各工程的用水量降低，让水体的利用率提高。海绵城市的建造标准是能够对现有雨水资源做有效的开发和使用，在储存和使用的过程中解决水资源短缺问题。
根据相关文件，海绵城市的建造过程需要注意以下几点问题：第一，对现有的生态系统做更好的保护，并对河流、湿地、沟渠等自然水体进行人为干预，提高相应水体的自然利用率，提高林地、草地、湿地等区域的比例，展现专业的海绵城市建设结果；第二，恢复和修复生态系统，根据自然水体被破坏的程度，利用雨水完成相应水体的补充，可以更好的恢复生态平衡，维持相对稳定的生存空间；第三，降低城市内部的水体利用比例。由于目前城市建设速度加快，此时对于水体的需求量与日俱增，根据生态环境的建造标准和要求，当出现问题时，要考虑如何维持稳定的生态系统，使城市拥有更长久的发展前景。及时增加水域面积，利用储存的雨水完成渗透和净化，降低对自然水体的利用比例，提高雨水的使用价值。
三、海绵城市与雨水综合利用案例分析
3.1 工程概况
本项目为虹桥机场东片区迎宾二路N1地块办公楼项目，本工程用地面积：31619.1平方米，总建筑面积49325.28平方米，地上建筑面积26085.28平方米，地下建筑面积23240平方米，其中包括一栋七层办公楼，四栋三层办公楼。为与城市发展相结合，本项目围绕绿色建筑三星标准设计，具体设计内容涵盖集中供热，节水型灌溉，雨水回收，海绵城市，节水型用水器具等内容。充分利用场地景观资源，以被动设计营造高品质室内室外环境，综合利用绿色资源材料，以智慧控制打造可感知高效节能建筑。
本项目充分发挥城市绿地、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，使建筑在具有良好的“弹性”下具备自然积存、自然渗透、自然净化功能。对雨水综合利用，提高水资源利用率、有效节约水资源。
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图2：径流排水分析图
3.2 海绵城市建设及雨水综合利用方法在本项目中的应用
海绵城市建设是通过低影响开发（Low impact development），简称LID的技术来实现
的。低影响开发是指在开发过程的设计，施工，管理对环影响的最小化。年径流控制作为低影响开发中重要的一个环节，需在项目建设前期的设计过程中反复进行校核。根据年径流控制率数值的不同，全国可分为五个地带，上海属于北亚热带季风气候,四季分明,日照充分,雨量充沛，属于第三代区域范围，最佳年径流控制率为75%~85%。低影响开发设施包含绿化屋面、透水铺装、下凹绿地。
径流污染控制率计算过程为：
分区一：（1017*75%+1524*85%+3100*85%）/（1017+1524+3100）*80%=66.6%
分区二：（1017*75%+402*85%+2579*85%）/（1017+402+2579）*80%=66.0%
分区三：（464*75%+1215*85%+1248*85%）/（464+1215+1248）*80%=66.7%
合计：（2498*75%+3141*85%+6927*85%）/（2498+3141+6927）*80%=66.4%
其中：绿化屋面SS去除率取75%，透水铺装SS去除率取85%，下凹绿地SS去除率取85%。
本项目以生态优先，技术合理，经济合理为原则设计海绵城市，其中包括透水铺装，下凹绿地，屋顶花园，雨水调蓄池。经过海绵城市建设后，项目应满足年总径流控制率≥75%的控制目标，对应设计降雨量22.2mm，年径流污染控制率为55%。
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相关措施详细分析如下：
（1）道路铺装
结合景观效果，采用透水铺装路面，降低道路径流系数，减少路面积水，加速道路雨水排放速度，通过道路横坡坡向、路面和道路绿化带及周边绿地的竖向关系、道路侧石开口或采用平缘石等设计，使道路径流能方便地汇入绿地中的下凹绿地雨水设施进行消纳。
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图3：透水铺装实景图
（2）屋顶绿化
结合景观设计，在各栋楼屋顶建设屋顶绿化，强化屋面对雨水径流的滞蓄能力。本项目屋面（包括连廊）大部分采用内排水的方式排放雨水，由于场地为高端办公商业区域，为保证建筑立面效果，将各栋楼屋面雨落管直接接入地下雨水管道，经管道转输至雨水蓄水池进行调蓄利用；超标雨水经蓄水池溢流，排放至地块的市政雨水管道中。
屋顶绿化的覆土厚度相对浅薄，因此，植物在选择上会有一定的限制，多选择耐贫瘠、抗风、耐旱、耐寒等浅根系植物；或具有耐空气污染，能吸收有害气体并滞留污染物质的植物。多以低矮花灌木及草本植物为主，适当搭配小乔木或造型植物等，需根据不同的地域或不同时节来选择相应的植物，形成错落有致、色彩丰富的植物组团景观。本项目中屋顶花园植物选择麦冬和垂盆草，此类植物具有耐旱、抗寒性强等特点，植物选择以矮灌木、草本及攀援植物；选择阳性、耐瘠薄的浅根性植物；选择以常绿为主，冬季能露地越冬的植物。
（3）下凹绿地
下凹绿地结构规划阶段对特定区域的土地进行设计，以便及时对雨水进行储存和使用。本项目要达到绿建三星的标准，下凹绿地率达到40%以上，面积约为5800㎡。由于上海的土壤呈粘状，难以蓄水，难以满足植物生长的需要，基地内下凹绿地的种植土必须定期更换，不得采用原土。根据长宁区及虹桥商务区海绵城市建设要求选用。
下凹绿地的价值是能够及时对雨水进行存储和使用，并通过净化的方式降低对自然水体的渗透比例，根据植物的耐旱标准和需求，下凹绿地存储的水体能够及时满足植物对水体使用要求，按标准完成水体分配的同时能够使灌木乔木和草体维持更旺盛的生命力，进而构建丰富多样的植物景观。选用的植物可以是垂柳、枫杨、木槿、细叶芒、鸢尾、水葱、萱草等。
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图3：下凹绿地结构图示
（3）雨水回收
雨水回收既是将道路雨水，绿化雨水及建筑屋面雨水进行收集，调蓄、经过弃流、储存、消毒杀菌，再进行利用，处理后雨水多用于绿化浇灌、停车场用水、道路冲洗、厕所用水等，此举对于水资源节约，减缓我国缺水问题有着显著功效。
结合绿色建筑利用非传统水源的要求，本项目在地下室设置雨水收集池，通过管道将场地场地中的雨水引入其中微生态雨水滤床系统，经过处理后用于场地内的绿化灌溉、道路浇洒和地下车库冲洗，有效削减径流总量、径流峰值和径流污染的同时，还能起到提高雨水的资源化利用率的作用。
雨水回用水池体积为：3日（地面绿化用水+屋顶绿化用水+道路浇洒用水+车库地面冲）。
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三日最高日用水量=(30.01+4.2+9.57+46.48)×3=270m3，设置清水池50立方米。
本项目达到年径流总量控制率75%（22.2mm）的要求所需的调蓄容积252.1m3，实际设施布置调蓄量为506.4m3（详见下表），本项目海绵城市设计满足年径流总量控制率≥75%和年径流污染控制率≥55%的要求。
4、结束语
雨水综合利用系统的构建，降低了对自然水体的开发比例，合理对雨水进行使用，解决城市内部的水体短缺问题，并且构建更加生态的城市空间。根据水资源的使用状况，城市内部使用雨水综合系统，搭建海绵城市，能及时解决饮水短缺等问题，同时也可以构建相对稳定的生存空间，使城市处于可持续稳定发展的状态。根据此类项目工程的生态环保理念和节能需求，雨水综合系统具有更高的使用价值，应得到进一步支持和完善。
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