西北地区建筑小区海绵化改造工程技术研究

彭宇欣

（北京市市政工程设计研究总院有限公司 广东分院 510000）

1 前言

自2013年12月习总书记在中央城镇化工作会议上提出“建设自然积存，自然渗透、自然净化的海绵城市”以来，相关海绵城市工程技术得到长足发展；但约占全国面积30%的西北地区海绵化建设进程发展缓慢，在2015年以及2016年由国家财政部、住建部、水利部三部委共同组成评审专家组评审的30个中国海绵城市试点城市中，西北地区只有3个：陕西的西咸新区、甘肃的庆阳市以及宁夏的固原市；西北地区深居中国西北部内陆，具有干旱缺水、生态脆弱等特点，本文以典型西北城市甘肃省庆阳市为例，研究在典型黄土高原沟壑区进行建筑小区海绵化改造的相关工程技术。

2 西北地区建筑小区海绵化改造工程定位及目标

2.1 工程定位

充分考虑庆阳市干旱少雨且降雨集中的气候特点以及典型的黄土高原自重湿陷性地质条件，结合当地建筑小区普遍存在问题：排水系统简单粗放、景观绿化单一、海绵功能缺失等问题，在进行建筑小区海绵化改造过程中贯彻“自然积存，自然渗透、自然净化”的海绵城市发展理念，坚持“雨洪有通道、积水能畅排、集雨可利用、管理易操控”的工程策略，打造集约型、花园型、宜居型、生态型海绵建筑小区。

2.2 工程目标

从加大雨水资源利用为主要出发点，依托《庆阳市中心城区海绵城市建设专项规划（2016～2030）》要求，明确建筑小区海绵化改造目标：雨水年径流总量控制率≥90%，雨水年径流污染削减率≥60%，雨水资源直接回用率≥30%。

3 改造技术策略

在充分研判当地建筑小区建筑特点、建设形式的基础上，采取雨水的“蓄”“净”“用”为主“渗”“滞”“蓄”为辅的思路进行改造建设，因地制宜，一体多能，重点突出，系统改造，具体改造技术策略如下：

（1）绿地景观改造策略：优先考虑将现状绿地改造成雨水花园、雨水湿地等形式的滞留设施，有条件的地块可根据空间结构，建设地块内的水系网络，通过水系连通不同的功能空间，形成系统性的生态海绵设施，通过下渗、净化、收集等途径利用雨水，实现地块低影响开发雨水系统的可持续性运行；集中绿地应改造为下凹式绿地、植被渗透沟（槽）、雨水花园等形式的滞留设施，并设置溢流口。

（2）铺装改造策略；将小区道路、活动广场改造为透水路面、广场，可根据总体设计需要利用广场的地下空间建设蓄水库，将球场等运动场地改造为透水场地，并在场地周围建设植草沟（槽）等生物滞留设施，收集硬化部分及不能下渗的径流雨水。

（3）屋顶绿化改造策略：平屋顶或坡度较缓（小于15°）的屋顶，针对原有建筑屋面承载力较低的情况，采用工厂模式化容器作为栽培介质，土层采用轻质人工土壤；同时，轻型绿色屋面将阻根层和防水层等构件集成于容器中，对既有建筑屋面防水无特殊要求。

（4）建筑排水改造策略：采用雨落管断接的方式收集屋面雨水，设置初期雨水弃流装置，初期雨水就近排入污水管网；通过雨水桶、高位花坛、植草沟、渗透塘等生态滞留设施承接、净化屋顶雨水。

（5）雨水回用设施策略；雨水径流经各种源头处理设施后方可收集作为景观水体补水、绿化用水及道路浇洒用水。因地制宜地开展雨水积蓄利用，采用经济、适用的措施进行雨水收集，按20～50m3/ha的标准设置蓄水回用设施。

4 改造工艺技术流程

图1 西北地区建筑小区海绵化改造工艺技术流程图

针对建筑小区降雨雨水可分为屋面雨水与道路雨水两种类型，针对降雨历时，又可划分为降雨初期、降雨中期以及降雨末期三个阶段，其雨水径流控制流程具体如下：

（1）屋面雨水径流控制流程：降雨初期，屋面雨水在雨落管处断接优先进入高位花坛，进行初期径流污染物的削减；降雨中期，大量雨水汇流至下沉式绿地（雨水花园）下渗、过滤，然后通过敷设于种植土下方的穿孔管收集至雨水存储单元；降雨中后期，随着降雨强度的增大，雨水花园滞留液面不断上升，超量雨水通过溢流井进行溢流，溢流雨水优先进入雨水储存回用单元，当储存水池水满则再溢流进入小区雨水管网。

（2）路面雨水径流控制流程：降雨初期，针对透水铺装改造路面雨水优先通过透水铺装下渗，对大颗粒污染物进行初期截留，然后下渗雨水再通过穿孔管（槽）进入雨水花园（旱溪）；针对普通路面初期雨水先通过开口路缘石进入初期污染物滞留带，再进入转输型植草沟最后汇流至雨水花园。降雨中期及中后期与屋面雨水径流控制流程一致；雨水存储后，通过净化、消毒可就地用于景观补水、道路浇洒、绿化浇灌以及洗车杂用。

5 改造方案设计

在对具体建筑小区进行海绵化改造方案设计时，主要工作步骤如下：

（1）现状分析

对现状建筑小区下垫面的分析，计算现状综合径流系数；对现状建筑屋面、景观绿地、铺装性质进行分析，明确存在问题研判解决方法；同时还应对现状管道系统进行摸查分析，理清排水性质及标高系统。

（2）海绵排水分区的划分及目标分解

在对现分析的基础上，结合现状高程系统，对改造区域进行海绵排水分区的划分，结合地块总体海绵改造目标和各分区面积，初步对各海绵排水分区进行海绵目标分解。

（3）海绵设施平面布局设计

通过对各汇水分区径流控制率及各海绵设施雨水控制能力进行计算，确定各分区所需海绵设施种类及数量，初步进行海绵设施平面布局的设计。

（4）指标复核及总平面图确定

结合海绵设施初步平面布局，计算各海绵分区指标，加权平均复核总体考核海绵指标，如满足总体指标要求则对平面图进行下一步细化工作，如不满足则返回至步骤2重新划分各分区指标，重新进行平面布局，直至达到总体考核指标为止。

（5）海绵设施子项设计

在确定总体平面布置图后，对各海绵设施子项进行细化设计，主要包括：转输型及滞留型植草沟、高位花坛、下沉式绿地及雨水花园、生态旱溪、透水铺装、蓄水存储单元等的大样图设计。

6 保障措施

由于西北区域地质条件多为湿陷性黄土，水浸后在自重应力和附加应力作用下土的结构发生显著变形、沉降，对建、构筑物的基础造成极大危害，在进行海绵化改造时，为避免引发次生灾害，需通过多方措施保障地质稳定、设施安全：

（1）快速导排下沉式绿地及透水铺装下渗雨水；设置碎石结构层，内敷设穿孔导排管，快速导排、收集下渗雨水。

（2）底层封底，防止雨水下渗对基础产生侵害；采用防水土工布封底，下方铺设300mm厚3：7灰土垫层加强保障。

（3）距离建筑物基础6m范围内下沉式绿地设置素混凝土基础及L型挡墙，下方铺设300mm厚3：7灰土垫层，防止雨水渗透对建、构筑物基础的侵害。

7 结语

海绵城市是城市建设发展的大趋势，西北地区进行海绵建设的探索更是对缺水区域城市建设的一次重大变革；本文通过对西北地区建筑小区海绵化改造相关技术流程的分析，提供了一般的系统过程分析方法，具有一定的通用性；在进行具体建筑小区海绵化改造设计时，应着重对现状及存在问题的分析研判，因地制宜，重点突出，系统改造。

[1]周飞祥，贾书惠.建筑与小区类项目海绵化改造的探索与实践[J].城镇供水，2015.

[2]李洪宾.论湿陷性黄土地基处理方法[J].山西建筑，2013.

[3]王佳，王思思，车伍.雨水花园植物的选择与设计[J].北方园艺，2012.