海绵城市规划建设中的老旧小区改造方案探讨——以潍坊新村为例

魏媛媛，李 玲，阎轶婧，黄天地

(同济大学建筑设计研究院<集团>有限公司，上海 200092)

为建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市，住房与城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》。近年来，城市内涝形式严峻，已建城区的海绵城市建设存在现状系统复杂、大小市政衔接难、老旧小区改造难度大等问题，使得低影响开发等雨洪控制利用技术落地难。为推进海绵城市各项技术在浦东新区已建城区的实施和应用，浦东新区环境保护和市容卫生管理局于2015年11月发布《关于浦东新区落实海绵城市建设的报告》，针对市建管委海绵城市建设三年规划，提出在潍坊、塘桥和沪东街道选择老旧小区开展海绵城市技术应用试点工作。本改造工程范围为三个试点之一的潍坊街道，结合排水管道改造工程，同步推进海绵城市建设，以期为已建小区内部海绵城市建设积累实践经验，为今后老旧城区改造提供示范案例。

1 项目概况

本小区改造工程位于上海市浦东新区潍坊街道，工程范围包括潍坊路355号、潍坊路375号、源深路600弄(1支弄)、源深路600弄(2支弄)、源深路600弄(3支弄)、潍坊路266～282号、春竹大楼、申竹大楼、明竹大楼、天竹大楼、锦竹大楼居民小区，共9.19×104km2，现状下垫面情况如表1所示。本工程范围地势平坦，现状地面高程在3.8～4.2 m。

表1 现状下垫面情况表Tab.1 Present Condition of Underlying Surface

气象水文条件：水资源普查资料显示年均降水量为1 108 mm，年均降雨日为130 d。每年的汛期6月～9月为夏秋多雨季，平均降水为562.4 mm，占全年降水量的51%。本工程地处平原感潮河网地区，外围系长江口与黄浦江水域环抱，水位受沿海潮汐影响大，常因台风伴随着暴雨和高潮的侵袭，易形成风暴潮灾和涝灾，防汛排涝任务十分艰巨。

地质条件：本工程区域地质构造较为简单，几乎全为第四纪现代沉积构造，表土层岩性有粉砂质黏土、粉细黏土和粉土质亚砂土3种。土层一般厚度为3～4 m，是天然的地基持力层，地基承载力为80～100 kPa。下层为灰色粉土质黏土，局部地区含淤泥质。浦东大部分地区有硬土层，这层硬土层的地基承载力达500～600 kPa。

排水系统现状：现状小区为雨污分流系统，但雨污混接现象严重，尤其阳台落水管及出户污水管存在严重混接现象。小区现状雨污水排放如图1所示。此外，现状排水管道设计标准偏低，受损严重，导致雨天积水与污水排放不畅问题突出，径流污染难以控制，亟需有效措施，提升雨污水排放安全。

图1 雨污水排放现状图Fig.1 Discharge Status of Rainwater and Sewage

2 改建难度

老旧小区进行海绵化改造在具体设计的过程中会面临以下问题。

(1)停车空间要求高，建筑屋面条件差，海绵城化可利用空间有限。

(2)绿化面积有限且分布不均，改建过程受到竖向、植被类型等条件的限制。

(3)小区雨污排水系统情况复杂，设计标准低，破损严重，部分区域积水严重。

(4)地下其他管线种类较多且杂乱，大部分管线多敷设于绿化带下，影响海绵城市设施的布置。

3 工程目标

本工程对区内雨污水管网系统进行调整，结合海绵城市建设措施，构建建筑小区内部的海绵体，对此确定以下建设目标[1]。

(1)依据《上海市海绵城市专项规划》，并考虑旧小区海绵城市改造难度较大，确定控制年径流总量高于75%(降雨量为22.2 mm)，年径流污染控制率大于50%(以SS计)，消除历史积水点，降低内涝风险。

(2)改造小区内部雨污水管网，消除雨污混接情况，排水能力达5年一遇标准。

(3)整治小区环境，提升景观。

4 海绵城市系统设计

4.1 设计思路

本工程改造方案从源头控制、过程控制和景观改造入手，采用7项海绵措施，综合实现小区内渗、滞、蓄、净的雨水控制目标，具体策略如图2所示。

图2 按照海绵城市规划小区改造技术策略Fig.2 Community Reconstruction Technical Sstrategy under the Planning of Sponge City

(1)通过屋面雨水立管断接和宅间绿地改造，控制屋面径流量与径流污染。

(2)通过道路路面改造、路缘石改造、线性排水沟的建设、雨水口修复与改造，控制道路径流流量。

(3)通过雨水调蓄模块的建设，增大调蓄容积，控制径流峰值。

(4)通过小区雨污水系统的改造，有效收纳小区雨水与生活污水。

4.2 汇水分区与技术措施

潍坊新村划分为14个汇水区(图3)，依据年径流总量控制目标、设计雨量、各区下垫面情况和雨水管道系统，确定各分区开发尺度，因地制宜地进行各分区海绵化改造设计[2]。

图3 汇水分区示意图Fig.3 Catchment Areas Diagram

本工程应用到的海绵城市技术措施按不同的功能分以下几种。

(1)渗：透水铺装，实现对路面雨水的渗透，因上海地区地下水位较高，土壤透水能力有限，透水铺装设置排水管。

(2)滞：对雨水起到滞留作用的主要是植草沟以及雨水花园，延缓径流高峰。

(3)蓄：下凹式绿地、雨水花园以及调蓄模块实现了对雨水的储蓄，达到调蓄和错峰的目的。

(4)净：透水铺装的下渗，植草沟的转输以及雨水花园的调蓄过程均能对污染物的去除起到一定的作用，减少对河湖的污染。

具体各分区改造如下。

分区1、2是5栋大楼及其周边绿化，包括两处小型活动场地。该区绿化较为独立，绿化地势明显高于路面，路面雨水不具备进入海绵城市设施的条件，故本分区主要对屋面雨水进行消纳。设计对大楼排水边沟进行修复，屋面雨水通过雨落管进入排水边沟，经截污井流入植草沟再汇入雨水花园；路面雨水经雨水口直接汇入小区雨水管网；分区内两处活动场所地面均改为透水铺装，地表雨水通过透水铺装下渗，超标雨水经地表漫流进入一侧植草沟，最后汇入雨水花园。在雨水花园内设置溢流井，用于排除超出雨水花园调蓄容积的雨量。改造技术路线如图4所示。

图4 汇水分区1、2改造方案Fig.4 Reconstruction Scheme of Area 1 and 2

分区4、7、8、11、14为居民区，绿化主要集中在居民楼南侧，且建筑南侧多有庭院，或少量被车棚、道路占据，居民楼北侧为少量绿化和屋前道路。本设计主要对南侧屋面和北侧道路雨水进行消纳，南侧屋面雨水通过雨落管越过一楼小庭院落下，经截污井后通过植草沟转输进入雨水花园；有车棚、道路占据的居民楼，南侧屋面雨水通过雨落管直接接入雨水管网；对北侧排水沟进行填埋处理，北侧屋面雨水通过雨落管直接接入楼前雨水管网，有条件的经雨落管断接后汇入植草沟或雨水花园；路面雨水有条件的通过道路两侧开口路牙流入植草沟，进而汇至雨水花园；无条件进入海绵城市设施的路面雨水则通过雨水口直接进入小区雨水管网。改造技术路线如图5所示。

图5 汇水分区4、7、8、11、14改造方案Fig.5 Reconstruction Scheme of Area 4、7、8、11 and 14

分区5、6是居民区，居民楼南北两侧绿化率较高，海绵城市设施可实现性强。设计对居民大楼排水边沟进行修复，屋面雨水通过雨落管进入排水边沟，经截污井流入植草沟再汇入雨水花园；路面雨水通过道路两侧开口路牙流入植草沟，进而汇至雨水花园。改造技术路线如图6所示。

图6 汇水分区5、6改造方案Fig.6 Reconstruction Scheme of Area 5 and 6

分区9绿化面积较为零散，现状管线较多，分区10虽然绿化面积较大，但现状乔木较多，海绵城市设施可实施面积有限。因而，针对这两个分区的设计对排水边沟进行修复，屋面雨水通过雨落管进入排水边沟，经截污井流入植草沟，再汇入雨水花园；没有条件的屋面雨水经雨落管断接后直接接入雨水管网；路面雨水通过道路两侧开口路牙流入植草沟，进而汇至雨水花园；距离植草沟较远的则直接接入雨水口；分区10有一小区活动广场，广场地面均改为透水铺装，并沿透水铺装周边新建塑胶步道方便居民行走，场所地表雨水通过透水铺装下渗，超标雨水经地表漫流进入绿地，最后经植草沟汇入雨水花园。改造技术路线如图7所示。

图7 汇水分区9、10改造方案Fig.7 Reconstruction Scheme of Area 9 and 10

分区12、13为居民区，该区是部分靠近市政道路的居民楼，周边绿化较少，其他区域绿化率较高，海绵城市设施可实施性较强。设计将靠近市政道路的居民楼屋面雨水直接接入雨水管网；居民楼南侧屋面雨水通过雨落管越过一楼小庭院落下，经截污井后通过植草沟转输进入雨水花园；对居民楼北侧现状排水沟进行填埋处理，雨水经雨落管断接后直接汇入植草沟或雨水花园。由于此处居民楼前路面较窄，只有道路外侧具备海绵化改造的条件，因而设计中对楼前路面进行找坡处理，废除现状雨水口，雨水经找坡通过道路外侧开口路牙流入植草沟，进而汇入雨水花园。改造技术路线如图8所示。

图8 汇水分区12、13改造方案Fig.8 Reconstruction Scheme of Area 12 and 13

分区3、12各有一个活动广场，设计将广场地面改为透水铺装，雨水通过透水铺装后经盲管收集至雨水花园；路面雨水经雨水口直接汇入小区雨水管网。在分区3广场下新建雨水调蓄模块一座，位置如图3所示，以收集分区1、4、5和6内的雨水，减轻下游雨水管网压力。埋地调蓄模块尺寸分别为11.0 m×11.0 m×1.7 m，确保径流总量控制率达到75%。

本工程同步对小区雨污水管网进行改造，其中污水管进行原位翻建, 排除雨污混接现象；雨水管道结合海绵城市建设进行设计，保证溢流雨水的排出。同时，结合管网改造进行铺装改造，当道路开挖面积较大时，路面修复为透水沥青铺装；道路开挖面积较小且现状道路路面较为良好的修复为普通沥青路面。施工同步调整微地形，将透水铺装坡向与之相邻的雨水花园或植草沟，提升系统对地表径流的控制能力。

4.3 指标校核

(1)径流总量控制：本工程在潍坊新村共设置下凹式绿地147.8 m3，雨水花园738.6 m3，调蓄模块200 m3，总调蓄容积1 086.4 m3，大于区域所需控制容积为1 073.3 m3，满足75%的年径流总量控制率要求。

(2)径流污染控制：本工程对大部分屋面雨水进行截污处理，后汇入植草沟或雨水花园。透水铺装、植草沟和雨水花园对径流污染的去除效果十分显著，能有效去除雨水中的SS、有机物和金属离子等污染物。根据各设施污染控制率计算，得到各分区的SS削减率，场地SS削减率达到56%，满足50%径流污染控制要求。上海市初期雨水CODCr浓度在144 mg/L，BOD5浓度在70 mg/L，SS浓度在180 mg/L，本海绵城市试点面积为9.19×104m2，按照上海市年均降雨量1 191 mm计算，可有效控制年雨水径流污染COD总量约8.83 t，BOD5总量约4.29 t，SS 总量约11.03 t。

表2 SS削减率计算表Tab.1 Calculation of SS Reduction Rate

注：SS综合削减率为各设施对污染物削减率的加权平均值；SS削减率=年径流总量控制率×SS综合削减率

4.4 运行管理

海绵设施长期运行后，泥沙、落叶以及垃圾等会使其堵塞或淤积，影响渗透性能，需定期进行维护。

应建立健全海绵设施的维护管理制度和操作规程，配备专职运行维护和管理人员，定期对设施进行日常巡查，在雨季来临前和雨季期间，加强设施的检修和维护管理，保障设施正常、安全运行。在暴雨过后应及时检查设施受损情况，及时更换受损部分等。

5 结论

本工程为浦东新区潍坊新村旧小区的海绵化改造，针对设计过程中遇到的一些实际问题总结以下设计经验。

(1)原则：对老旧小区进行海绵化改造设计前应详细了解房屋周边设施、绿化和空地情况，判断分区海绵城市设施可实施性，因地制宜地确定改造方案，不盲目追求“海绵”。设计总体上遵循先地上后地下，先绿色后灰色的原则。

(2)竖向：传统的小区竖向布置上一般是绿地高于道路，对小区进行海绵化改造时，应对竖向布置进行调整，使得路面高程高于绿地，这样才能达到对雨水径流收集的目的。

(3)屋顶：旧小区的建筑屋面在前期设计时基本未考虑土壤及植物的荷载，一般不具备绿色屋顶改造的条件，对于部分条件较好的屋顶，可采用新型轻质绿色屋顶进行改造。

(4)管线：老旧小区地下管线杂乱，影响海绵城市设施布置，在改造设计中必须探清管线情况，注意海绵城市设施与原有管线的避让与协调。

(5)调蓄：针对绿化率较低、改造难度较大的区域，设计时可考虑设置雨水调蓄设施，达到控制目标的要求。