海绵城市建设技术在老旧小区设计中的应用分析<br/>——以武汉市某小区为例

海绵城市建设技术在老旧小区设计中的应用分析
——以武汉市某小区为例

2020-10-02翟建国贾智谋谢志旷

现代园艺 2020年19期

翟建国，贾智谋，谢志旷

（中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北武汉 430040）

近几年来，我国在应对越来越严重的城市内涝问题的过程中，逐步形成了海绵城市建设理论。海绵城市建设不仅有利于城市当前及以后的发展，而且有利于改善我们生活的城市，让我们生活的土地更绿、水更清。

武汉市是第一批全国海绵城市建设试点城市之一，武汉市面积为8569.15km2。按照武汉海绵城市建设三步走计划，以示范区海绵城市建设为起点，积累经验，探索模式，在全市推进海绵城市建设；至2020年，实现武汉市20%建成区达到海绵城市建设目标要求；至2030年，实现武汉市80%建成区达到海绵城市建设目标要求[1]。老旧小区的海绵化改造在建筑小区的建设过程中，占有相当大的比重，也是武汉海绵城市建设推进过程中的重点任务之一。本研究以武汉市某小区海绵化改造为例，分析该小区的海绵设计方案并计算海绵设计目标中的强制性指标。

1 小区概况

1.1 基本情况

统建玫瑰南苑属于汉阳区龙阳湖片区海绵改造工程项目38个改造小区其中之一，位于武汉市汉阳区，东靠金龙路，西邻玉龙路，北临玫瑰南街，南邻汉阳大道。统建玫瑰南苑于2000年建成，现状建筑为9栋7层居民住宅楼，占地面积为22083.32m2。小区地势整体呈现北高南低、东高西低的特点，高差较小，地形起伏不大。根据项目前期的实地勘测，小区周边道路标高为24.83～27.76m，小区内的道路标高为25.46～26.88m，高于周边道路最低点，武汉市多年平均降水量1280.9mm，暴雨多集中在4～8月份，其间降雨量占全年的65.6%。

1.2 现状问题分析

1.2.1 绿化存在问题。小区内多数地方存在黄土裸露，需补齐地被植物，部分景观品质差。

1.2.2 硬质铺装存在问题。现有人行道、活动广场均为硬质铺装，不透水面积大，径流系数高，部分人行道硬质铺装路面砖破损严重。

1.2.3 道路存在问题。小区部分道路有破损、错台、塌陷等情况，大部分道路为水泥混凝土路面，景观效果差。

1.2.4 停车位存在问题。小区停车位缺乏，乱停乱放情况较为严重，雨天有积水，并且缺乏维护，景观品质差。

1.3 现状下垫面解析

统建玫瑰南苑小区按照下垫面类型分为绿地、硬屋面、硬质铺装、植草砖和混凝土路面5个类型。其中硬屋面面积为9186.72m2，占比41.6%；大块石路面及广场为2603.23m2，占比11.79%；混凝土路面为2824.03m2，占比12.79%；绿化面积为6626.27m2，占比30%；植草砖面积为843.07m2，占比3.82%。

图1 现状下垫面分类布局图

2 设计方案

2.1 设计目标

根据本地区的自然条件、水文特征、降雨规律、防洪减灾等因素，结合《武汉市海绵城市规划技术导则》的规划指引，从而确定该建筑小区的海绵城市设计目标。规划设计目标一般分为强制性指标和引导性指标，在实际的设计过程中，建筑小区的海绵设计方案必须满足强制性指标要求。引导性指标不作强制性要求，结合小区的实际情况，资金充足及其他条件允许的小区，设计方案可满足引导性指标的要求；小区现状较差、条件苛刻的小区，设计方案可不满足引导性指标的要求。

根据《武汉市海绵城市规划技术导则》[2]建筑小区海绵设计确定的目标及原则，统建玫瑰南苑的海绵设计目标值具体如下：

2.2 设计思路

表1 统建玫瑰南苑海绵城市目标取值计算表

通过海绵化改造，优化雨水径流路径，将部分雨水留下来，改善小区水环境。部分屋面雨水、道路雨水先引入绿地内，再由溢流雨水口排入排水管网。降落在不透水地面的雨水，一部分通过下沉式绿地下渗和滞蓄，另外一部分汇入雨水管网。降落在透水铺装的雨水，一部分直接下渗，另外一部分汇入下沉式绿地下渗和滞蓄。降落在绿地的雨水，一部分汇入下沉式绿地下渗和滞蓄，超标雨水通过溢流雨水口溢流至雨水管网；另外一部分汇入雨水管网（如图2）。

2.3 海绵技术措施的选取

统建玫瑰南苑建筑屋面采用传统的硬质屋面，由于建设年代久、施工难度大、造价较高，本次改造不使用绿色屋顶。

统建玫瑰南苑改造前采用水泥混凝土路面，部分路面破损，本项目拟通过路面刷黑结合破除路面恢复，提升小区路面品质。

统建玫瑰南苑人行道、广场、活动场等均为普通砖铺装，部分较破损，本次拟将破损严重的普通砖铺装区域、人行道系统、活动广场整体改造为透水砖铺装。

统建玫瑰南苑绿化比例较低，部分绿化破坏严重，存在土地裸露现象。结合现有绿化及竖向情况，对现有绿化提出以下措施：绿化情况保存较好，景观品质良好，建议保留；现有绿化效果差，并且部分绿化标高略低于周边道路标高，本次修改为下沉式绿地；对施工过程遭到破坏的绿地进行绿化恢复。

图2 统建玫瑰南苑雨水控制设计思路图

2.4 设计方案总体布局

根据设计目标的各项要求以及小区现存问题，进行统建玫瑰南苑小区的海绵设计工作，海绵总体设计平面布置图如下：

图3 海绵设计下垫面分类布局图

表2 统建玫瑰南苑下垫面面积及雨量径流系数一览表

统计海绵设计方案的各项下垫面面积，参照《武汉市海绵城市规划技术导则》选取各下垫面类型年均雨量径流系数、场均雨量径流系数、流量径流系数的取值，得到统建玫瑰南苑下垫面面积及雨量径流系数一览表[2]如表2：

3 设计方案指标计算结果

根据表1统建玫瑰南苑的设计目标值，利用表2海绵设计方案各下垫面面积及雨量径流系数一览表进行海绵设计指标计算，验算设计方案对设计目标的达成度。

3.1年径流总量控制率

年径流总量控制率即通过自然与人工强化的入渗、滞蓄等方式，控制的降雨径流量与年降雨总量的比值[3]。

年径流总量控制率作为统建玫瑰南苑海绵设计改造的强制性指标，同时也是小区海绵设计改造的首要目标，统建玫瑰南苑年径流总量控制率目标值需≥70%。参照《武汉市海绵城市规划技术导则》年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系，统建玫瑰南苑的设计降雨量应≥24.5mm。

年径流总量控制率φ=（1-φn）×100%，首先验证综合年均径流系数（φn）是否满足要求，综合年均雨量径流系数φn=某一类下垫面年均雨量径流系数×某一类下垫面面积/各下垫面总面积。考虑广场、路面等雨水进入海绵设施（断接）即大块石路面及广场、加铺沥青路面等下垫面需乘以调整系数，使用K值，经计算，统建玫瑰南苑K值为0.75。结合表2各下垫面年均雨量径流系数的取值，计算得到φn=0.48，φ=（1-0.48）×100%=52%＜70%，方案未达标，需要通过容积法进行核算。

表3年径流总量控制率与设计降雨量对应一览表

根据上述分析可知通过渗透的方式难以满足目标要求，需要采用具有调蓄功能的海绵设施方可满足要求。利用下式计算分区内所需控制的调蓄水量。

其中：V——总调蓄容积（m3），H——设计降雨量（mm），φ——汇水分区场均雨量径流系数，F——汇水区面积（hm2），计算可得所需控制调蓄水量为295.31m3。

考虑老旧小区的空间布局及实际情况，本次设计采用下凹式绿地调蓄雨水，本项目下凹式绿地面积1934.7m2，平均蓄水深度0.16m，海绵设施总调蓄容积为309.55m3。

经过海绵设施处理后，可控制的降雨量可利用下式计算：H=V/（10φc’F）

其中：V——总调蓄容积（m3），H——控制降雨量（mm），φc’汇水分区场均雨量径流系数=某一类下垫面场均雨量径流系数×某一类下垫面面积/各下垫面总面积，F—汇水区面积（m2）。

经计算，海绵设计可控制雨量为25.68mm＞24.5mm，采用线性插值法，再结合表3年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系，计算统建玫瑰南苑的年径流总量控制率（%）=70+（75-70）/（25.68-24.5）×（29.2-24.5）=71.26＞70，满足强制性指标设计要求。

3.2 峰值径流系数

峰值径流系数就是在计算峰值径流流量时所采用的径流系数[3]，计算方法与综合年均雨量径流系数类似，峰值径流系数=某一类下垫面年均雨量径流系数×某一类下垫面面积/各下垫面总面积。结合表2各下垫面峰值雨量径流系数的取值，同时考虑雨水断接情况，统建玫瑰南苑峰值径流系数计算结果为0.6，满足强制性指标设计要求。

3.3 可渗透硬化地面占比

可渗透硬化地面占比是指可渗透硬化地面面积占总硬化地面面积之比（%）[3]。统建玫瑰南苑可渗透硬化地面包括非植草类透水铺装、植草类透水铺装，可渗透硬化地面总面积为2574.64m2；统建玫瑰南苑总硬化地面包括大块石路面及广场、加铺沥青路面、非植草类透水铺装、植草类透水铺装，总硬化地面面积为6275.64m2，统建玫瑰南苑可渗透硬化地面占比计算结果为0.41，满足强制性指标设计要求。