以某电力局为例的公建类小区海绵化改造工程研究

周丹丹

（上海公路桥梁（集团）有限公司，上海 200433）

2013 年年底，习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出要大力建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”[1-2]。由国内外经验可知，建设海绵城市是适应城市快速发展，从源头缓解城市内涝、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的有效措施，是新型城市雨洪管理理念，是城镇可持续发展的重要手段。近年来，我国已经陆续启动了30 多个海绵城市建设试点[3]，通过开展大量的海绵城市试点城市建设，总结工程中的经验教训，为在全国推广此技术做出铺垫。

目前，第一批试点城市已经陆续结束了验收工作，海绵城市建设得到了空前的发展[4-5]，同时也暴露了诸多设计施工问题，以嘉兴市某电力局海绵化改造为案例，分析公建类小区雨水控制利用项目的设计方案。

1 工程概况

1.1 下垫面概况

待改造区块下垫面形式主要为屋面、绿化、水泥混凝土路面、沥青路面、普通植草砖停车位和荷兰砖铺装等，具体见表1 及图1。

表1 某电力局下垫面分析表

由表1 及图1 可知，该电力局景观效果单一，缺乏活力；硬质路面占比较大，下垫面径流系数高达0.73。与规划控制目标相差较远，下垫面改造势在必行。

1.2 降雨条件及排水设施

根据临近气象站多年统计资料，嘉兴市多年平均降水量为1200 mm 左右，最大降雨量达到1805 mm，最小降雨量仅为724 mm，多年平均降雨天数为135 d。根据该市的排水防涝专项规划中的P=2 年和P=30 年的暴雨时程分布建立降雨模型。

图1 某电力局下垫面示意图

本次待整改区块现行的排水体制为合流制，合流废水自南向北收集，接入北面市政雨水管道。故雨水管道常年有污水流出，严重损坏城市内河水质。

1.3 存在的问题

通过对区块内部排水主干管进行系统检测和检查，发现区块内部排水系统存在的主要问题如下：

（1）区块现有排水管道采用的设计标准偏低，部分检查井存在淤堵破损的情况，雨天低洼区域积水现象较为严重；化粪池由于缺乏后期的定期清掏、管理，导致污水管道排水不畅、过流能力差，渗漏严重。

（2）雨污水混流严重，如雨水检查井中有污水管接入；雨水立管有阳台洗衣废水接入，雨水排口在旱季存在污水流出现象。区块下垫面硬化率较高，绿地率低，雨水径流系数偏大。

2 建设目标及思路

2.1 建设目标

建设海绵城市，构建低影响开发雨水系统，规划控制目标一般包括径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等[6]。各地应结合当地特有情况，合理选择其中一项或多项目标作为规划控制目标[2-3]。海绵城市建设的主要目标：①通过技术措施实现年径流总量控制率，提升各区块管网排水能力，达到雨水径流面源污染控制，从而改善附近河道水环境；②通过雨污水分流改造，切断河道污染源，改善河道水质；③通过海绵城市建设，改善配套基础设施，提升绿化景观。

根据嘉兴市的相关专项规划，该市规划年径流总量控制率为78%，所在片区规划公建类项目海绵改造年径流总量控制率应达到56.11%的控制目标，对应设计降雨量为12 mm。综合考虑该区块的实际情况，经过多次方案比选，研究区域控制目标设置如下：①年径流总量控制率：56.11%，对应降雨量为12 mm；②径流污染控制率：TSS 总削减率达到41%；③排水标准：结合现有排水管网及有效地形设计，综合达到2 年一遇的排水标准；④环境整治目标：景观局部提升；⑤排水防涝目标：通过海绵城市改造消除历史积水点。

2.2 设计思路

结合海绵城市建设目标，本区块海绵城市设计思路如下：①采用源头低影响开发措施，主要通过雨水的下渗减排实现年径流总量控制率，另外根据现场调查的需求结合管理要求，本次改造设置集中式雨水回收利用系统。②通过排水管网提标改造，提高雨水系统排水能力，实现雨污分流。

3 工程设计

3.1 海绵化改造设计

通过计算，本次设计需要调蓄容积为52.59 m3，设计单项设施累计储水量为57.49 m3。具体低影响开发（LID）设施规模计算详见表2。

表2 LID 设施规模计算表

（1）雨水花园设计

雨水花园设置于下沉式绿地末端集水处，与下凹式绿地联合使用，增大有效储水容积，增加土壤入渗能力。雨水花园结构层自下而上设计依次为原状土+5 cm 粗砂+透水土工布+30 cm 碎石储水层+透水土工布+35 cm 种植土及填料层+30 cm 蓄水层（含5 cm 土壤覆盖层）。本项目雨水花园设计总面积44 m2，见表3。

表3 雨水花园结构层设计

（2）透水停车位

根据需求，将部分现状车位改造为透水停车位，结构为：植草土+15 cm C25 砼植草地坪+5 cm φ8@150×150 钢筋砼+2 cm 粗砂找平层+30 cm 碎石垫层+透水土工布+5 cm 粗砂。

（3）雨水收集回用系统

收集雨水主要用于各区块绿化带浇灌和路面浇洒以及冲洗车辆。回用水量预测见表4。

本区块调蓄池规模按照最高日设计用水量的2 天用量计算，即收集的水量约在2 天内用完，本项目设计蓄水容积约为32 m3。

雨水处理工艺采用过滤的方式，雨水处理流程如下：屋面→渗透路面→溢流雨水→初期雨水弃流器→雨水调蓄池→成品一体化处理设备→回用。

表4 嘉兴市某电力局回用水量预测表

（4）LID 设施总体布置

由以上计算可知各种类LID 设施的面积，根据区块现场情况，因地制宜地合理分布各设施点位，详见图2。

图2 LID 总布局图

3.2 排水能力提升设计

该区块现行的排水体制是合流制。本次改造以主路为中心，主路东边的建筑保留作为污水管使用。新建雨水立管，并对立管断接处理以达到屋面雨水控制的效果；主路西面的雨水管道与污水管道进行分流改造。污水重新布管，雨水利用原有管网进行收集处理。

改造后，区块内雨水主管为DN400，污水主管为DN225。采用SWMM 模型[7]对区块改造前后排水能力进行评估，结果显示：LID 及雨污分流改造后，某电力局的雨水系统能够达到3 年一遇2 h降雨标准；污水管道能够满足区块内污水排放标准。

4 结论

全国各地无数的海绵城市改造案例证明，公建类区域内海绵化改造是一项难度大、关乎整个试点城市海绵化的节点。该部分海绵化改造对现状调查、方案设计和施工都提出了很高的要求。本案例工程依据海绵城市建设主导思想，结合现场情况调查及规划指标要求，有的放矢，总结了公建类小区雨水径流总量控制的有效方式。综合调控，合理优化低影响开发设施的最佳尺寸，达到雨水径流体积削减的总目标，同时实现了雨污分流、提升排水能力、改善内河水质等综合目标。