上海中森建筑与工程设计顾问有限公司上海市200062
摘要:上海嘉定区某海绵城市试点小区海绵城市设计采用植草沟，雨水桶、高低位花坛，生物滞留设施，透水铺装，屋顶绿化，雨水调蓄回用系统等海绵设施，满足上海市海绵城市设计导则要求：年径流总量控制率≥80%，单位硬化面积蓄水量>250m3/ha硬化面积，透水铺装率≥70%等。
关键词:住区海绵城市技术，工艺流程，海绵设施
海绵城市介绍及设计要求
海绵城市介绍
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。海绵城市建设能够有效缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境。[1]
海绵城市建设包含建筑与小区，绿地与广场，道路，水系四部分内容。小区海绵城市建设作为其中的一部分，受到各个地方政府的重视，目前在全国范围内开展试点建设。在上海地区，由于地价贵，用地紧张，小区通常为满铺地库，空间局促，设置海绵蓄水设施难度大，小区海绵城市设计更加困难。
在此条件下，开展了本项目的海绵城市设计，该项目为上海嘉定区海绵城市试点小区，倍受各方政府重视。
海绵城市设计要求
根据上海市海绵城市设计导则：新建小区年径流总量控制率≥80%,年径流污染控制率≥80%，其他约束性及鼓励性指标如表1所示
表1：建筑与小区系统指标[2]
项目海绵城市设计
一、项目概况
某住宅小区总用地面积为61589.6m2，硬化面积为3588m2，道路面积15617m2，绿化率为35%，集中绿化率为10%（设置于高层住宅区域内）。项目包含高层住宅、叠加住宅、保障房及配套用房。
采用海绵城市措施：植草沟，生物滞留设施，雨水桶、高低位花坛，透水铺装，雨水调蓄系统，屋顶绿化。
二、海绵城市工艺介绍
工艺流程：
1、项目高层住宅设置于地块北面，叠墅设置于地块南面，高层楼间距大，集中绿化带汇集于此，拟设置蓄水模块和雨水回用系统。叠加楼间距小，不利于设置大型蓄水设施，拟设置小型生物滞留设施。
2、对路面与道路关系进行优化，使道路标高高于绿化，便于道路雨水排至绿化内。叠加住宅宅间道路两侧均设砾石沟，道路雨水排至砾石沟后，通过管道或溢流排至植草沟。
3、叠加南侧下叠住户设雨水桶及高低位花坛，屋面雨水通过滤网过滤后排至雨水桶，超标雨水溢流排至高低位花坛，雨水经净化后通过雨水管网排至雨水调蓄系统。叠加北侧雨水管散排至生物滞留设施，通过植草沟，排至雨水调蓄系统。
4、会所设有屋顶绿化，屋顶防水层采用耐根穿刺防水层，绿化植物采用耐旱、耐热、耐寒、耐强光照射、抗强风和少病虫害的低矮灌木、蔓性植物。
5、透水铺装根据场地情况，选择采用木平台（休息平台），嵌草砖（地面停车位），透水砖（消防登高场地），透水塑胶（儿童活动场所），透水混凝土（其他）。
6、为保证大暴雨时，小区内雨水能顺利排出，小区内设有一套超排雨水系统，超过海绵城市设施蓄水量的径流可以通过超排系统排入市政雨水管网，根据项目情况，按3a设计重现期，共设4个DN600市政雨水排水口。
三、海绵城市措施介绍
1.植草沟
设置于叠加住宅宅间道路两侧，用于道路和绿化雨水收集。植草沟从上到下依次为耐涝植物层，级配土层，土工布，级配填料层，穿孔排水管，
土工布，防渗膜，素土层，防水板。
详图如下所示
图1:植草沟详图
下雨时，雨水先被植物吸收，多余雨水渗透到级配填料层，待级配填料层雨水存满后，雨水通过穿孔排水管的小孔，渗入管道，经管道排至蓄水模块。这个过程既能收集雨水，亦能对雨水进行初期过滤。如雨水量过大，植草沟内蓄水深度超过80mm，多余雨水会通过植草沟内立体涡轮雨水篦子，排至管道，以防地面积水。
2.生物滞留设施
该系统用于叠加住宅北侧雨水管断接，其与植草沟毗邻，北侧雨水经生物滞留设施排入植草沟。其结构与植草沟相似，其作用是通过植物、土壤和土壤中微生物系统滞留、渗滤、净化雨水径流。
3.雨水桶与高低位花坛
该设施用于叠加住宅南侧雨水管断接，其结合建筑外立面和景观庭院设计、美观实用。
屋面雨水口起端设钢丝网状滤网，雨水管设置于石材内，雨水管末端设置滤网，雨水经管道汇入雨水桶，雨水桶采用不锈钢长方形水箱，且外覆石材包裹。雨水桶设置有取水口，溢流管，放空管。屋面雨水经滤网过滤后，先储存在不锈钢水箱中，待雨量大，超过雨水桶的蓄水能力后，雨水可通过溢流管流至高位花坛。
高位花坛从上到下依次包含，绿色植物层，级配土层，长丝土工布，第一级配填料层，透水支撑板，海绵体或土工布，排水板，穿孔排水管，第二级配填料层。溢流雨水先经植物吸收后，慢慢渗入高位花坛级配填料层中，后经过滤后，通过穿孔排水管排至低位花坛，低位花坛组成与高位花坛相似。受现场条件限制，低位花坛较矮，经高位花坛过滤后的雨水直接排至低位花坛级配填料层，雨水经二次过滤后，由穿孔管排入雨水收集系统。
详图如下所示
图2:雨水桶、高低位花坛详图
雨水桶收集的雨水用于叠加住宅下叠用户冲洗地坪和浇洒绿化，每户雨水桶容积为300L，该项目中共使用该装置176套。
4.透水铺装
透水铺装表面有各种形式，包括木平台，嵌草砖，透水塑胶，透水砖、透水混凝土、透水沥青等，下设透水水泥混凝土基层，级配填料层，内含穿孔排水管，最后用素土夯实。雨水经透水介质下渗入级配填料层，当水满后挤压入穿孔排水管，后经管道汇入雨水收集系统。
部分详图如下所示：
图3:透水铺装详图
透水铺装虽不计储水容积，但却可以减小地面泾流系数（硬质铺装径流系数为0.9，透水铺装径流系数为0.25），可以减少达到控制年径流总量所需调蓄容积。该项目要求透水铺装率达70%，总透水铺装面积为2525m2。
5.屋顶绿化
该项目会所屋顶设置有屋顶绿化，采用简单屋顶花园形式，种植低矮灌木。
屋顶绿化面积为500m2,屋顶绿化可有效减少屋面径流总量和径流污染负荷。屋顶绿化降低了屋面径流系数，从而减少了屋面径流总量（屋顶径流系数为0.90，屋顶绿化径流系数为0.40），通过植被对初期雨水的净化及级配层过滤来减少径流污染负荷。
6.雨水调蓄和利用系统
该项目于集中绿化带内设置蓄水模块，用于收集雨水。采用环形蓄水模块，模块总体积为420m3。并于蓄水模块末端设置雨水处理及回用装置，回用雨水用于绿化浇洒，道路冲洗和水景补水。
雨水调蓄系统设预制泵站，当暴雨停止，洪峰缓解后，应适时对蓄水模块内雨水进行排空（一般24~48h内）。
蓄水模块设置于地库顶板蓄水模块设置于地库外围
图4：蓄水模块断面图
四．海绵设施设计结果分析
上海市80%年径流总量控制率对应设计降雨量为26.7mm。
雨水径流量=设计降雨量*场地综合雨量径流系数*总汇水面积
场地综合雨量径流系数采用加权平均法计算。单项径流系数参照表2。
表2径流系数[2]
本项目共划分三个大汇水分区，每个分区下垫面情况及雨水径流量如表3所示，雨水设施规模及海绵化改造的调蓄容积如表4所示。
表3汇水分区下垫面情况及雨水径流量列表
本项目约束性指标：
新建小区年径流总量控制率≥80%，达标；
年径流污染控制率≥80%，达标；
集中绿化率≥10%，达标；
透水铺装率≥70%，达标；
单位硬化面积蓄水量≥250m3/ha硬化面积
全区总硬化面积为道路面积+硬质铺装+硬质屋面=15617+1063+20829=37509m2
全区所需蓄水量为37509*0.25*0.1=937.72m3<1052m3，达标；
根据以上计算可知：该项目海绵设施布置满足上海市海绵城市设计要求。
五.投资成本计算
本项目投资成本如表5所示
表5投资成本列表
结语
目前海绵城市试点小区正在全国范围内开展建设，未来海绵城市建设是国家重点建设，会有更多的小区成为海绵小区，小区雨水通过绿地或人工土层处理后渗透地下,既可涵养地下水,改善小区生态环境,又截留处置了部分雨水,减轻区域雨洪负荷和雨水径流对受纳水体的污染,可带来明显的环境和社会效益[3]；同时，经过生态过滤处理后的雨水，通过收集，可用于住区绿化浇洒、地坪冲洗，又节约了水资源。本文一方面可以指导上海市海绵小区设计，另一方面，可给全国小区海绵设计提供指引。虽各地政府对于海绵小区具体指标要求不同，但计算方式类似，海绵设施也相差不大。希望在政府引导下，我们的小区都能具有海绵的特质，减少洪涝灾害；同时也能更好的利用雨水，缓解我国淡水资源不足的国情。
参考文献：
1.[1]《海绵城市技术指南》—低影响开发雨水系统构建（试行），住建部、2014
2.[2]《上海市海绵城市建设技术导则》
3.[3]欧岚，车武，汪慧珍.城市屋面雨水绿地水平流渗透净化研究.城市环境与城市生态，2001,14（6）