新沂市已建小区海绵改造要点及案例分析

赵 苏

(江苏龙腾工程设计股份有限公司，江苏 南京 210000)

新沂市2010年成为“江苏省园林城市”，并于2017年成功申报为江苏省第2批海绵城市建设试点城市。根据省委省政府及省住建厅的要求，到2020年，城市建成区20%以上，到2030年，城市建成区80%以上的面积要达到海绵城市建设目标要求。为了逐步有序地完成既定目标，新沂市将对部分已建小区进行海绵城市综合改造。

1 海绵改造原则

海绵城市改造，应以实际问题和需求为目标，在海绵城市设计指标的指引下，遵循系统性、因地制宜、经济性及创新性等原则开展。

1.1 系统性

根据客观存在的问题及业主的迫切诉求，在综合多方面因素的前提下，进行系统化的设计，以解决实际问题为导向，实现雨水量及径流污染源头削减、雨污水管网分流、雨水资源化及雨水的安全排放等。

1.2 因地制宜

根据项目条件(如场地竖向、绿化分布、土壤渗透性能、落水管位置等)，合理选择海绵设施，并优先选用适合当地气候的植物进行配置。

1.3 经济性

从总体方案进行多方案经济比较，采用相对经济的方案；同时，结合海绵城市技术的推荐措施，以实现项目海绵城市设计目标为出发点，综合考虑各海绵设施的适用性、功能性、经济性及景观效果，对项目适用的技术进行筛选。

1.4 创新性

对选用的海绵设施进行结构、功能及布局形式等创新与优化，保证其适宜当地习惯，同时，降低建成后的维护与运营难度。

2 设计流程

2.1 基础调查

深入现场调查，初步找出客观存在的问题；同时，对海绵城市改造所需的必要条件，进行深入的调查，包括现状地面高程的测绘、现状排水系统的调查(包括雨落管、小区雨污水管道)、土壤渗透性等。与建设单位及业主单位对接，听取二者的要求及想法。综合上述因素，初步确定改造的技术路线。

2.2 方案制定

根据改造的技术路线，确定海绵城市的主要设计指标，包括年径流总量控制率、面源污染控制率、核算雨水管网排水能力等；总体方案比选，主要是从可行性与经济性2方面比较，选取最适宜且最经济的改造方案；制定详细的海绵城市改造方案，主要包括设计指标核算、划分汇水分区、地面竖向设计及雨水径流组织、海绵设施的选用及布置、雨水管网的梳理、工程量核算等。

3 改造案例

3.1 项目概况

新沂市总工会，位于新沂市人民路北侧，建筑功能以办公为主，总占地面积约10500m2，建筑占地面积为1720m2，建筑层数不超过5层，绿地率为26.02%。根据建设方及新沂市总工会的要求，在满足海绵设计指标的前提下，本次改造工程应解决场地内部积水及雨污水合流等实际问题，并适当提升小区内部的景观品质。

3.2 设计目标

根据《新沂市中心城区海绵城市规划(2016—2030)》，本项目设计目标主要包括以下3点。

年径流总量控制目标，本项目为改造项目，总工会的用地性质为公建用地，则年径流总量控制率为65%，对应设计降雨量为19.5mm；年径流污染控制目标，面源污染(SS)总量削减率设计目标为55%；雨水管设计目标，雨水排水能力达到三年一遇标准。

3.3 现状调查

3.3.1 竖向分析

采用RTK对小区内部场地的标高进行实测，并通过ArcGIS软件对实测标高数据进行分析可知，小区内部场地总体较为平整，但存在多处坑洼点，积水较为严重，具体如图1所示。

图2 场地竖向ArcGIS分析结果图 图3 总工会现场实拍图

3.3.2 土壤渗透性测试

土壤的渗透性能是生物滞留池的关键参数，对海绵城市的运行成效具有重大的影响，为此，本着严谨认真的态度，本次设计在小区内共选取了4个试验点进行土壤渗透性能测试，且4个点均位于拟建生物滞留池附近。

经过渗透性试验测试可知，选取4个点的渗透系数分别为75mm·h-1、69.3mm·h-1、51mm·h-1及111.7mm·h-1，均满足生物滞留池的渗透要求，因此，本次海绵改造工程，生物滞留池的结构层无需换填，采用原状土回填即可。

3.3.3 现状排水管网普查

根据现场调查可知，小区内部为雨、污水合流制排水系统，雨水收集设施破损严重，雨水口数量严重不足，无法满足小区的雨水排放要求，积水严重。

3.4 海绵改造方案

3.4.1 汇水分区

为了保证设计的各类海绵设施高效发挥作用，根据小区总体绿化分布、竖向设计标高及排水管网分布等因素，将总工会划分为6个汇水分区，根据各个汇水分区的设计条件对其进行年径流总量计算，具体如图4所示。

图4 汇水分区及竖向设计图

3.4.2 设计调蓄容积

根据各个汇水分区的下垫面情况，利用《海绵城市建设技术指南(试行)》容积法计算各汇水分区设计调蓄容积，计算公式：

V=10HφF

式中，V为设计调蓄容积，m3；H为设计降雨量，mm，本项目设计降雨量19.5mm；φ为综合雨量径流系数，按各类分区下垫面径流系数加权平均；F为汇水面积，hm2，按照各分区面积详细统计。

3.4.2.1 下垫面分析

以3分区为例，其总面积1505m2，硬质路面面积529.0m2，占比35.1%；建筑面积635.0m2，占比42.2%；绿化面积341.0m2，占比22.7%；生物滞留池面积60.0m2，占比4.0%。

3.4.2.2 综合径流系数

综合径流系数计算公式：

=(529.0×0.85+635.0×0.85+341.0×0.15)/1505=0.69

式中，Ψz为地块综合径流系数；F为汇水分区总面积，m2；Fi为各类下垫面面积，m2；Ψi为各类下垫面的径流系数。

3.4.2.3 设计调蓄容积

设计调蓄容积计算公式：

V=10HφF=10×19.5×0.69×1505.0/10000=20.2m3

3.4.3 场地竖向及径流组织图

由3.3.1可知，小区内部整体较为平整，但地面破损严重，积水严重。根据建设方与总工会的要求，本次设计应对小区内部场地全部予以“白改黑”改造，地面设计标高应满足海绵城市的竖向设计要求。地面纵坡不应<0.5%，以保证地面径流能自流汇入到相应的下凹式海绵设施，同时，当汇水长度≥60m时，应增设相应的导流设施，如盖板沟和转输型植草沟等。划分汇水分区时，汇水分区线应位于场地内的相对高点，以有利于径流组织。下凹式海绵设施，应设置在各汇水分区的最低点，其内部应设置溢流口，保证暴雨时径流的溢流。生物滞留池的蓄水层深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能来确定，一般为200mm，并应设100mm的超高。径流组织设计，主要是收集地块内的屋面及地表雨水，雨水径流通过自流或导流设施进入到下凹式海绵设施进行自然生态净化处理，当降雨增大时，超量雨水溢流排至市政管网，最终汇入下游水体。建筑雨水：雨落水管→断接/消能(高位花坛)→(盖板沟/转输植草沟)→生物滞留池/下凹式绿地→市政雨水管道。地面雨水：地面雨水→(盖板沟/转输植草沟)→生物滞留池/下凹式绿地→市政雨水管道。

3.4.4 海绵设施选择

根据总工会的现状特征及设计要求，并结合公建小区海绵城市技术的推荐措施，综合考虑各海绵设施的适用性、功能性、经济性及景观效果，对海绵设施进行了筛选，本次工程选用的海绵设施主要有生物滞留池、下凹式绿地、转输型植草沟及高位花坛等。

3.4.5 指标核算

3.4.5.1 年径流总量控制

本次项目共设置生物滞留池248.4m2，下凹式绿地974.3m2，设计调蓄容积为139.7m3，实际总调蓄容积196.8m3，对应的控制降雨量为27.5mm，径流总量控制率为74.6%，满足65%的年径流总量控制率要求。

3.4.5.2 年径流污染总量控制

本次工程通过雨水断接，将屋面及路面径流全部导流至相应的下凹式海绵设施，通过生物滞留池及下凹式绿地对污染物进行去除，经核算，本次改造工程的SS削减率达到了59.5%，满足55%的设计要求。

3.4.5.3 雨水管设计目标

本次改造工程，合流管留作为污水管，另建一套雨水管，新建雨水管均按照3a重现期进行设计。

3.4.6 雨落水管断接

该项工程主要是对综合楼的雨落管进行断接，根据综合楼雨落管的布置及其周围绿化的分布特点，可分为2部分。综合楼前，将现状的绿化用地改造为生物滞留池，雨水断接之后，直接排入到生物滞留池。综合楼后，因没有可用的绿地，因此，沿着大楼底部设置了一排高位花坛，雨水断接之后，排入到高位花坛，当降雨较大时，雨水溢流排入到附近的盖板沟，通过盖板沟导流至相应的生物滞留池，具体如图5、图6所示。

图5 综合楼后的高位花坛

图6 综合楼前的生物滞留池

3.4.7 生物滞留池设计

生物滞留池是海绵设施的一种常见形式，是一种建设在地势较低的区域，通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化雨水径流的设施。

3.4.7.1 生物滞留池的结构层

生物滞留池从上至下设置了超高层、滞留层、覆盖层、过滤层、过渡层、排水层及反渗层，具体如图7所示。

图7 生物滞留池结构示意图

超高层及滞留层(又可称为蓄水层)。其深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能来确定，一般为200～300mm，并应设100mm的超高。覆盖层。位于土壤表层，有助于保持土壤水分，并提供了适合土壤生物群生存的环境。覆盖物由碎树皮、木屑、陶粒或者椰糠组成，不含其它杂质，厚度为50～70mm。过滤层。厚度约40～50cm，要求渗透速率不小于100mm·h-1。过渡层及排水层。又合称为碎石层，厚度约30cm，上层砾石(厚10cm)粒径采用5～10mm，余下部分砾石层(厚20cm)粒径采用30～50mm。生物滞留池低点位置处设置溢流雨水口；碎石层内设置盲管，盲管就近接入溢流雨水口/井。反渗层。当生物滞留池底面距离地下水位(丰水季)距离<0.5m，或距离建筑物基础<3m时，应在生物滞留池底部以及周围设置防渗层。当生物滞留池位于地下构筑物(如地下车库、地下室等)顶板之上时，或生物滞留池底部有蓄水要求时，应在生物滞留池底部及周围设置反渗层。反渗层材料应符合设计要求，可选用HDPE膜、SBS防水卷材土工布、PE防水毯等材料。

3.4.7.2 生物滞留池的种植要求

生物滞留池既是一种有效的雨水收集和净化系统，也是装点环境的景观系统。植物的选择既要具有去污性又要兼顾观赏性。

生物滞留池植物选择的原则如下。优先选用本土植物，适当搭配外来物种；选用根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物；选用既可耐涝又有一定抗旱能力的植物；选择可以相互搭配种植的植物，提高去污性和观赏性。

生物滞留池种植要求如下。生物滞留池的种植选择以花灌木和草本花卉为主，合理的季相搭配保证生物滞留池内的四季色彩。顽强耐旱的植物，应沿生物滞留池周边密集种植，以形成防止行人踏入的保护边界。在生物滞留池中心附近的植物要求耐淹，其根系能凝聚土壤并抑制杂草生长。在大量径流通过时，这些植物也应能被冲平，使洪峰顺利通过。在道路交叉口处植物的大小和形式必须考虑交通视线问题。生物滞留池中心的植物可以选择根系发达的湿生植物。

3.4.8 雨污水分流设计

针对总工会排水系统的现状，该项工程拟采用“雨水地面导流，污水地下管线”的方式。将现状合流管保留为污水管，同时为保证分流的效果，应对现状的建筑雨落管进行断接，并封堵小区内的现状雨水口。雨水源头控制，即对建筑落水管断接，断接后的雨水通过自流或新建的导流设施(如盖板沟、植草沟)，汇入到相应的海绵设施。新建雨水管道，即根据海绵设施的布局，新建雨水管，将小区内的雨水最终排放至市政雨水管道。

3.4.9 建成效果

图8 新沂市总工会建成实景图

本次工程不仅圆满完成了海绵改造的任务，同时解决了困扰小区多年的“顽疾”，不仅修复了破损路面，消除了小区积水点，实现了雨污水的分流，同时小区品质也得到了极大的提高。

4 结论

通过上述分享的实例，对新沂市海绵城市改造的经验进行总结如下。

4.1 因地制宜，尊重现状

通过对项目现场进行RTK地形勘测，实地进行土壤渗透性试验等的基础上，结合项目用地性质及不同功能需求进行海绵化改造。尊重现状，尽量减少施工过程中对项目整体布局的改变，使其改造得更加合理，更加符合项目海绵化的实际需要。

4.2 经济比较，就地取材

新沂市总工会的改造过程中，尽量利用项目现场改造产生的材料，变废为宝，如将路沿石作为下凹式绿地的步汀石，将屋前两侧绿化带的乔木移栽到场地内中央分隔绿化带，使有足够空间将屋前绿化带改造成下凹式绿地，还改善了中央绿化带的景观效果。

4.3 创新海绵，雨污分流

通过“雨水地面导流，污水地下管线”的方式，将现状合流管道疏通后用作污水管，通过雨水源头控制及地面导流的方式，将雨水汇入到相应的海绵设施，不仅达到了海绵城市改造的目标，也实现了老旧小区雨污分流改造。