城市地下建筑区建设海绵城市的设计方法研究

罗 义 国艳红 周洋凯 周佳奇 甄玉飞

(河北建筑工程学院,河北 张家口 07500)

1 我国城市雨洪环境现状

近年来，逢雨必涝已成为我国各大城市的普遍现象，成为影响城市良性运行管理的顽疾[1]，伴随着城市化加快，人口的增加和城市规模的扩张，各大城市的“灰色建筑”随之增加，并频繁出现城市内涝、地下水超采、水资源污染等问题[2-4].原本会“呼吸”的地表面，被柏油路与水泥建筑等所覆盖，土壤与大气的联系被阻隔，土壤原有的雨水入渗过程被切断，造成土壤内部小生态系统瘫痪，使污染物无法得到分解还原，进而导致越来越严重的城市环境污染，威胁到人类的身心健康以及生存安全.“海绵城市”理论的提出正是立足于这样的问题，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种生态化技术，实现雨水综合利用、面源污染减控、内涝防治、城市防洪和生态改善”五位一体“的建设目标[5]，让径流雨水可以入渗到土壤中，既解决了城市内涝问题，又使土壤“复活”，促进了人类与自然的和谐相处.

2 拟采用研究技术

海绵城市的理论研究及应用日益增多，国内外的雨洪管理体系发展较快较全，其中低影响开发技术措施有：绿色屋顶、下凹式绿地、雨水花园、绿色街道、生态湿地、植被浅沟、透水铺装、雨水调节池等，进行工程建设时可根据各地方的需求，选择合适的技术建设.建设中不只是考虑到城市的格局问题，还要考虑到经济、地方污染问题及环境特点等问题[6].而城市内具有地下建筑的区域的地表厚度有限，承载能力有限，雨水透过透水铺装设施后不能继续下渗，且各类低影响开发技术在此类地区应用有局限性.

2.1 现有技术概述

表1 几种现有技术的优势、适用范围及针对此列地区的劣势

上面分析了四种设计方法，各有其优缺点，在所研究区域应用并不是很适合，因此需要根据此类地区的特点进行有效的设计.

2.2 所应用技术阐述

由于城市具有地下建筑的地区可供设置海绵城市设施的地表厚度有限，像地下停车场、地下商业街等区域的上地表面积一般较大，如进行低影响开发设计更有利于海绵城市的建设；上地表面基本为不透水路面，且地下建筑上顶面不能直接渗透，实施海绵城市技术的可行性不高，一些低影响开发技术如下凹式绿地、生态湿地、植被浅沟等建设所需的地表厚度较深；雨水调节池所需的设施较大，不利于安放在该地区.根据现有技术进行改造设计，实现该地区的低影响开发设计的实施.

所以针对此类区域的特点，拟将具有吸附杂质的填料、渗排管及透水铺面进行组合，将导水管嵌入填料与土壤的混合体中，不仅可以解决排水问题，还降低了低影响开发设施的有效高度，并且雨水在下渗过程中可以进行预处理，通过导水管进行收集，收集后的雨水可以直接排到排水系统或与综合管廊相连接，或者在此基础上，把雨水集中处理用作附近的一些景观用水、消防用水等，并且不用考虑雨水继续下渗及防渗问题.

雨水透过最上层的透水铺装系统入渗到地下可以补充地下保水层，虽然技术比较简单，但是对于城市中的雨水滞留问题效果却相当显著.而对于地面应用这种蜂窝状结构及透水的地砖，这样可以有效地改善地面的热量平衡问题，通过这种蜂窝状结构可以使地面上得热量和地面下的水分相互流通，在地面水分蒸发中，使地表温度减低3℃～4℃，可以充分的降低城市的热岛现象[7]，而且还可以吸收一部分的噪声，透水铺装可以将噪声转化为地表空气运动[8]，进而减少城市内的声源污染.并且对雨水中所携带的一些污染物SS,COD,TP,TN[9]及重金属离子[10]有一定的去除作用.不同的透水铺装材料的基本性能也有很大的区别[11]，对污染物的截流作用也有很大的区别，可以根据实际情况具体分析.

加入的具有吸附杂质的填料，类似于雨水滞留池中的填料，雨水滞留池中通过添加填料对水中的污染物及有害微生物作用，进而达到一定的去除效果，如施用有机质、添加改良剂以及秸秆、陶粒等可以作为入渗绿地建设前期快速提高土壤入渗率的有效方法[12]；还有学者针对其他的一些有机、无机的填料进行实验模拟[13,14]，进而找出针对某些地区雨水中污染物的问题适合的填料.因此，通过加入填料可以对下渗的雨水有一个预处理作用，还有一定的蓄水功能，给土壤中的小生态系统提供相应的水分，并可以针对不同地区，采取不同的填料.并且采用具有支撑功能的排渗管与填料层交错排布，减少雨水径流的作用[15]，将收集的大量雨水排入附近的一些景观用水、消防用水等，进行有效的利用.

3 总结展望

针对各种城市环境问题，我国开发并实施了一系列的新型建设措施，没有最适合的，只有在各地区的特点而进行设计设施的较合适的设施，因此，该探讨针对城市具有地下建筑的地区的特点进行低影响开发研究，不仅将大量面积合理利用，而且有利于海绵城市的全面建设，改善环境，解决雨洪问题，研究成果可供海绵城市建设中涉及此类区域设计时借鉴、参考.

[1]汪晨.海绵城市理论及构建途径[J].城市建设理论研究.2015,5(32):2048～2048

[2]刘意华.海绵城市的建设海绵城市理论及难点对策浅析[J].城市建设理论研究.2015,11:4660～4660

[3]杨阳,林广思.海绵城市概念与思想[J].南方建筑.2015,3:26～36

[4]仇保兴.海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J].给水排水.2015,3:11～18

[5]张书函,殷瑞雪,潘蛟等.典型海绵城市建设措施的径流减控效果[J].建设科技.2017,2:20～23

[6]睢晋玲,刘森,李春林等.海绵城市规划及景观生态学启示—以盘锦市辽东湾新区为例[J].应用生物学报.2017,28(3):975～982

[7]王俊岭,王雪明,张安等.基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展[J].环境工程.2015,12:1～4+110

[8]王华.透水铺装在海绵城市中的应用[J].山西建筑.2016,42(7):143～144

[9]王俊岭,宋健,张玉玉等.具有导渗导排管的透水混凝土铺装对径流污染物控制实验[J].水处理技术.2016,42(3):111～115

[10]Danious Pratheep Sounthararajah,Paripurnanda Loganathan,Jayakumar Kandasamy,Saravanamuthu Vigneswaran.Removing heavy metals using permeable pavement system with a titanate nano-fibrous adsorbent column as a post treatment[J].Chemosphere.2017,168:467～473

[11]Liang Cui,Subhamoy Bhattacharya.Choice of aggregates for permeable pavements based on laboratory tests and DEM simulations[J].International Journal of Pavement Engineering.2017,7:160～168

[12]常青,刘晓文,孙艺.“海绵城市”绿地规划设计三要素研究进展[J].中国农业大学学报.2017,22(1):139～150

[13]汤逸帆,陈园,范弟武等.生物炭作为海绵城市雨水滞留池填料的效果初探[J].湿地科学与管理.2016,2:33～36

[14]马效芳,陶权,姚景等.生物滞留池用于城市雨水径流控制研究现状和展望[J].环境工程.2015,6:6～9+29

[15]王建廷,魏继红.基于海绵城市理念的既有居住小区绿化改造策略研究[J].生态经济.2016,7:220～223