基于海绵城市理念的建设项目研究—以日照市图书馆为例

曾 军

1.鲁南经贸学院，山东日照 276826；2.山东科技大学经济管理学院，山东青岛 266590

城镇化是保持经济持续健康发展的强大引擎，是推动区域协调发展的有力支撑，也是促进社会全面进步的必然要求。然而快速城镇化的同时，城市发展也面临巨大的环境与资源压力，外延增长式的城市发展模式已难以为继，《国家新型城镇化规划（2014～2020年）》明确提出，我国的城镇化必须进入以提升质量为主的转型发展新阶段。为此，必须坚持新型城镇化的发展道路，协调城镇化与环境资源保护之间的矛盾，才能实现可持续发展。党的“十八大”报告明确提出“面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位”[1]。建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容，是实现城镇化和环境资源协调发展的重要体现，也是今后我国城市建设的重大任务[2]。

1 海绵城市的相关概念

顾名思义，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[3]。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[4]。

传统的城市排水系统均采用管道式灰色基础设施，利用各种雨水管道沟渠快速排水入河，注重对雨水的排放，然而随着不透水硬质下垫面的增多，原有管道系统已无法及时有效的排出雨水，而下垫面性质的改变又使滞留的雨水无法下渗，最终造成城市径流污染和洪涝灾害的发生[5]。而海绵城市则是通过绿色屋顶、雨水花园、植草沟生物滞留池等一系列雨水设施，改变城市下垫面性质，促进雨水的渗透吸收与滞留蓄水，同时低影响开发利用植物、土壤等对雨水进行净化吸收，实现雨水的再次利用。在不改变建设前后径流方向、保持建设前后城市水文特征的前提下，有效解决城市洪涝灾害，维持城市生态健康与安全[6]。

海绵城市通过绿色屋顶、雨水花园、植草沟、生物滞留池等一系列雨水设施， 改变城市下垫面性质，促进雨水的渗透吸收与滞留蓄水，同时利用植物、土壤等对雨水进行净化吸收，实现雨水的再次利用。

1.1 绿色屋顶

指在各类建、构筑物的屋顶、露台等进行绿化种植，从而起到隔热降温、改善小气候、同时美化城市立面环境、增加城市绿化面积、改善城市生存环境。屋顶绿化的构造区别于其他绿化形式的主要特征是：屋顶绿化必须要在尽力减轻屋面荷载的前提下，进行设计布局与景观营造，屋顶绿化构造层包括建构筑物结构层、防水层、保护层、排水层、隔离滤水垫层、蓄水层和种植基质、植被层等组成，构造剖面如图1所示。

图1 绿色屋顶结构图

1.2 雨水花园（图2）

人工建设的雨水花园一般选址于地势低洼地区，雨水花园将收集到的屋面或地面雨水，通过其内种植的植物进行净化吸收和滞留，净化之后的雨水再通过土壤层的下渗作用，对地下水进行补给。土壤含水量饱和之后，又可将多余的雨水与城市雨水管沟连接，通过雨水管沟排走，用于路面、厕所冲洗、植物绿化灌溉、城市景观用水等，从而提高雨水利用率。

图2 雨水花园

1.3 植草沟（图3）

图3 植草沟

植草沟最初是一种有植被的具有景观欣赏性的地表沟渠，它可以通过重力流收集、转输和排放雨水。植草沟作为海绵城市建设的重要措施之一，不仅可以简单高效的滞留城市雨水，吸附雨水污染物，对雨水进行净化过滤，同时，植草沟能对雨水的流动起到缓冲作用，降低水流速度，减少洪峰流量。

2 日照市图书馆的建设项目研究

日照市图书馆旧馆建于1974年，是日照市精神文明建设基地和知识性信息枢纽机构，对于日照市的城市精神文明建设，城市文化建设具有重要意义。随着城市的发展，为满足城市文化建设及居民精神需求，日照市图书馆在市政府相关部门的支持下，不断进行改扩建工作，满足人民日益增长的精神文化需求。

2015年，日照市图书馆新馆建成，并于同年12月26日正式开馆，图书馆新馆总建筑面积约5.2万m2，总馆舍面积为3.2万m2。馆内藏书26万多册，是一座功能齐全、设备先进的综合性图书馆。新图书馆地上部分共有三层，设有数字资源体验厅、学术报告厅、各类图书借阅览区。地下部分为室内停车场及图书储存库。图书馆采用光伏发电系统，绿地率达 35%。日照市图书馆凭借其简洁时尚的现代化外观和生态环保的设计理念，获得了国家二星级绿色建设设计大奖，也是日照市首个获得该类奖项的项目。日照市图书馆平面图实景鸟瞰图如图4、图5所示。

图4 日照市图书馆平面图

图5 日照图书馆实景鸟瞰图

日照市图书馆的建设充分融入了海绵城市理念，具有完善的雨水收集系统，通过生态设计将雨水进行收集储存，用于绿化养护灌溉以及道路路面冲洗，实现雨水的循环利用。下面将详细分析日照市图书馆规划设计中的生态设计理念。

单施氮、磷、钾肥与不施肥处理相比，N30P0K0施肥处理下鲜草产量显著高于对照N0P0K0(P<0.05)，其他各单施处理北林202苜蓿的鲜草产量与对照N0P0K0无显著差异(P>0.05)，鲜草产量增幅为0.05%～5.29 %；氮、磷、钾肥单施，N0P0K50、N0P0K100、 N0P60K0的干草产量显著高于N0P0K0，其他肥料单施处理的干草产量与N0P0K0无显著差异，干草产量增幅为5.7%～21.6 %。

2.1 日照市图书馆雨水回收系统概述

日照市图书馆雨水回收系统规划建设总面积为23268m2，其中建筑屋面面积为7812.87m2，绿地面积为11889.15m2，道路广场面积为14266.98m2，设计雨水收集池容积为207m2。经过雨水回收系统收集的雨水，经过过滤沉淀、吸收净化之后，可用于图书馆区域停车场的车辆冲洗、道路路面冲洗、景观绿化灌溉、厕所冲洗用水等。

2.2 日照市图书馆雨水综合利用工艺流程

屋面雨水及路面雨水经过雨水收集管网，在进入雨水储存系统之前，会流经初期雨水分流井，对初期雨水进行分流，分流之后的雨水进入雨水储存系统，一部分经过初期雨水分流井后被弃流的雨水则直接进入市政雨水管道进行排放，另一部分通过雨水过滤器，并经过紫外线消毒器消毒杀菌，最后用于绿化和景观用水，实现雨水的重复利用。整个雨水利用工艺流程如图6所示。

图6 雨水综合利用工艺流程图

雨水综合利用系统降雨设计重现期按1年计算，取日照市数据43.6mm；绿地雨水综合雨量径流系数取0.15，道路和屋面雨水综合雨量径流系数取0.8，雨水收集池采用PP模块组合水池，体积为207m3。

2.3 雨水储存系统

雨水储水池采用PP模块组合水池，PP 模块组合水池基坑开挖预留安装空间，基坑两侧超出储水方块2.0m，储水池外面包裹一层1.0mm厚的HDPE防渗膜；雨水设备间采用PE成品设备间，内安装全自动清洗过滤器和紫外线消毒器。设备间为室外埋地使用，施工时底部做100mm厚素混凝土垫层。

用于雨水收集的雨水管按设计标高和坡度敷设，并不应小于0.003。直线管道管材、管件现场热熔连接。雨水初期弃流井穿墙预埋管使用刚性防水套管，检修人孔按照规范施工。雨水收集池主要设备清单、平面图见表1、图7所示。

表1 雨水收集池主要设备清单一览表

图7 雨水收集池平面图

2.4 日照市图书馆雨水回收系统应用

2.4.1 绿色屋顶的技术应用

图书馆规划有屋顶立体绿化。屋顶种植区植物选择很好地体现了生态理念。选用的绿化植物为适宜本地气候的佛甲草，其耐旱性强，根系较浅，便于养护管理，综合成本较低，生态价值高。屋面不透水，将雨水利用屋面坡度汇集到管网中，进而收集到建筑西北侧的雨水回收系统中，之后再将回收的雨水用于绿化灌溉、道路广场冲洗等，实现雨水循环利用，大大节约了用水量。日照图书馆屋顶绿化效果图如图8所示。

图8 日照图书馆屋顶绿化效果图

2.4.2 雨水花园的技术应用

雨水花园是指建设或者自然形成的浅凹绿地，又被称之为生物滞留区。雨水花园作为低影响开发常见雨水处理措施，通过不断的发展，已延伸出多种形式，但其基本原理仍然不变，其结构形式如图9所示。

图9 日照图书馆雨水花园示意图

2.4.3 植草沟的技术应用

图书馆周边道路两侧的线型绿化带采用生态植草沟模式进行绿化，与传统硬质路边沟和排水沟不同，生态植草沟是横断面呈三角形或梯形的带状型下凹绿地。

硬质地面雨水径流速度相对较快，而生态植草沟利用植物的过滤作用，对流经其表面的植物进行过滤、渗透，起到净化污染物的作用，由于雨水的冲刷作用，在设计时需要根据要求，设计合适的纵坡坡度，并且在底层铺筑一层石料过滤雨水，防止侵蚀土壤。日照图书馆植草沟应用图如图10所示。

图10 日照图书馆植草沟应用图

2.4.4 下沉式绿地的应用

图书馆南侧主入口左右两侧对称为下沉式绿地，与地面高差为6m，在景观上使建筑更有立体效果，给游客与读者更丰富的景观体验。在生态功能上，下沉式绿地又可作为收集和净化吸收雨水的容器，因此同时满足了景观和功能的双重要求。日照图书馆下沉式绿地图如图11所示。

图11 日照图书馆下沉式绿地图

2.4.5 渗透铺装的技术应用

图书馆路面及广场铺装多采用透水性混凝土作为路面铺装材料，其目的主要是为了缓解暴雨季节路面积水问题，夏季暴雨来临时，雨水流经混凝土透水路面之后一部分直接下渗吸收，另一部分汇入植草沟净化储存，从而使路面不会有大量积水，也就消除了城市内涝产生的可能性。日照图书馆渗透铺装效果图如图12所示。

图12 日照图书馆渗透铺装效果图

雨水回收利用系统使整个建筑及绿地可将收集到的雨水发挥更大的作用，本项目中的雨水回收利用系统与景观灌溉相连接，既保证绿化灌溉的应用，节约用水，也实现了雨水的再生利用。

3 海绵城市建设展望

日照市经常遭受城市内涝灾害，随着海绵城市建设政策的逐渐落实，日照市海绵城市建设也有了更多可供参考和借鉴的实践经验，日照市图书馆的建设便是对海绵城市建设的很好的尝试，事实证明海绵城市建设确实对雨水收集利用和管理起到了很好的管控作用。但是针对于整个日照市海绵城市建设来说，在未来的城市发展和建设过程中，还有很多问题需要研究并解决，需要在不断的实践过程中逐渐完善。