海绵城市在工业厂区的设计与应用

王 蕊

中机第一设计研究院有限公司（030009）

近年来，在我国经济水平日益提高的背景下，城市化建设进程逐步加快。因城市缺少完善、健全的雨水利用系统，排水标准较低，致使一些城市开始有径流污染、地面塌陷、逢雨必涝等现象。海绵城市主要是指像海绵一样的城市，在面对雨季时起到的作用为蓄水、渗水及净水等，在需要水资源的情况下进行释放，能使当前城市所面临的问题得到有效解决，所以必须建设海绵城市。作为海绵城市建设中重要组成部分的工业厂区，设计中海绵城市理念的融入也尤为关键。

1 海绵城市建设背景

城市像海绵一样具有良好弹性就是海绵城市。海绵城市能够更好地适应环境变化，且在自然灾害等应对方面具备的弹性优势十分显著。在国际上，海绵城市又有低影响开发雨水系统之称。我国国务院曾明确界定了海绵城市概念，即基于城市规划及建设管理力度的有效加强，确保生态系统对雨水的吸纳、蓄渗作用充分发挥，借此确保城市自然渗透和进化目标有效实现的理念就是海绵城市。

目前，我国面临的水资源危机较多，如水质污染、城市内涝、地下水位降低等，造成此类问题的原因并不是某个部门管理不当所致，而是综合性问题的充分体现，所以解决此类问题要以全面及综合解决方案为依托。以我国当前水资源发展现状为立足点提出的海绵城市概念，为现实问题解决指引方向。

2 海绵城市在工业厂区的设计与应用

工业厂区设计中应用海绵城市理念，要多角度、全方位贯彻海绵城市理念，确保工业厂区规划设计与海绵城市建设要求相符。文章主要从以下几方面探讨工业厂区设计中海绵城市理念的应用。

2.1 工业厂区屋面

工业厂区生产区域主要有两种建筑屋面形式。一种是大型连跨厂房。此种厂房屋面雨水多选择虹吸排水形式。在发生降雨的情况下，因屋面雨水具有较大的径流量，所以会加大厂区管网压力，导致内涝灾随之产生。所以，对于大型厂房屋面来说，雨水可向雨水收集池排放，而经过处理后的雨水可应用在冲洗地面及浇灌花木等方面，不仅实现了雨水的高效利用，也利于工厂用水成本的降低，且雨水径流量也会因此减少，使峰值时间有效延迟。

另一种是小型厂房或生产配套设施。此类厂房屋面雨水多选择重力排水形式。处于降雨环境中时，能够将屋面雨水向建筑附近绿化带排入，进而借助绿化带收集及下渗等作用，达到地下水补充、绿地浇灌的目的，保障水资源有效节约[1]。在工业厂区中，一般会有办公、宿舍、食堂等建筑，此类建筑屋面大多数都是混凝土平屋面形式，所以在做好防水、保障荷载要求的前提下，可选择应用绿色屋面的方式。因绿色屋面不仅能实现水分的吸收和储存目的，同时基于土壤渗透的利用，能使雨水中的部分污染物质有效净化，达到厂区下垫面雨水径流系数降低的目的，确保雨水汇集速度有效减少，使雨水排放强度降低。

2.2 厂区绿化带

传统工业厂区建设中，并未实现均匀的绿化分布效果。在一些生产区域内绿化带面积受工艺生产等限制性因素影响，并不没有较大面积。海绵城市理念下，工业厂区设计过程可选择下沉式绿地，取代普通绿地。下沉式绿地可以在道路两侧、建筑四周设置，借此对屋面重力雨水及绿地、附近路面雨水进行收集，有效减少地面积水。绿地蓄积的雨水下渗到地下，能够在一定程度上补充地下水，提高土壤含水率，减少绿地维护的浇灌次数，不仅能达到水资源节约目的，也能够良好地控制径流污染物[2]。

因厂前区对景观绿化的需求较高，所以该区域的绿地面积往往具有较大比例，也存在集中特征。在实现海绵城市在工业厂区的建设过程中，可借助雨水花园取代普通绿地。与普通绿地相比，雨水花园能更好地降低雨水径流流速，确保径流量有效削减，促使洪涝灾害减少。借助雨水花园实现的小生态环境，为一些昆虫提供食物和栖息地，使雨水滞留时间得到有效控制，避免蚊蝇滋生等现象。可以说，雨水花园具备的景观效益、生态效益十分显著。

2.3 道路广场和停车位

一般住宅小区或公共建筑道路雨水收集系统大多选择透水铺装形式，但工业厂区需要货物运送、物料堆放、工艺生产等，所以厂区道路会有工业废渣及碎石等，这会导致透水铺装空隙结构出现堵塞现象，使其径流调控能力被削弱。与此同时，部分厂区主要道路上会有承重型货车，此类货车对路面荷载具有较大要求，而透水混凝土有空隙，路面不具备较强抗压能力，形变现象极易发生，导致使用和后期维护的成本随之增加。对此，该区域并不适合选择透水地面。针对此类地面来说，可将雨水向路面两侧绿化带内排放，选择下沉式绿地应用来达到渗、滞、蓄、净、用等目的。而对于一些无绿化带道路或大型厂堆等区域来说，可通过雨水收集池的设置来收集、净化、利用雨水[3]。

因厂前区一些广场及景观等区域道路并不会承受较大的荷载，也无严重面源污染存在，所以可选择透水混凝土。该环节可将植草砖敷设到停车位上。对于透水混凝土和植草砖来说，都要选择透水铺装形式，原因在于作为生态排水设施的透水铺装，能够增加降雨渗透率，使地面径流量大幅度降低，有效避免因大暴雨或连续降雨造成的城市洪涝灾害。

2.4 内排水系统

一些厂区雨水立管通常都在墙内设置，需要先穿过墙基础，之后经过埋地雨水横管向室外雨水井直接接入。在海绵城市理念下，设计工业厂区时要积极优化、改造此类雨水立管设置方式[4]。可将小型渗透型沉砂井增设在埋地横管中，此时屋面雨水能够经过沉砂井向生物滞留设施内排放。沉砂井井面标高通常比溢流井标高略高，有效避免了生物滞留设施蓄满水后向沉砂井倒流。与此同时，也要注重截污挂篮的设置，避免杂物进入井内堵塞出水管的现象。为有效避免埋地横管内积水，可选择渗透型结构沉砂井设置。

3 提升海绵城市在工业厂区设计中应用效果的方法

3.1 打造海绵微地形和景观

一般来说，工业厂区景观均会有裸土或植物长势较差的现象，所以工业厂区的景观提升十分必要。一些工业厂区如烟厂的景观通常都需要进行专业设计，所以具有较高的档次，要想达到进一步的优化目的，面临的挑战就是如何结合景观设计和海绵工程[5]。绿地高于路面15～25cm为常见厂区现状。在海绵城市理念下工业厂区建设，生物滞留设施为达到路面径流的收集和消纳目的，设施表面通常会低于路面标高，且与路面相比，下凹面往往会低于路面15～30cm，致使生物滞留设施的挖深呈现出过大的现象，影响景观效果。

对此，首先，可选择分区设计的方式，仅对屋面雨水进行收集的生物滞留设施进行整体抬高处理，避免深挖坑现象。其次，对于生物滞留设施开挖而生成的土方来说，可就地应用，进行微地形的堆坡塑造，确保在生物滞留设施中厂区能借助堆坡而实现岛屿造型，有效塑造景观层次感，实现成本的节约。最后，提高对绿地内景观设计的重视程度，应以园林造景设计方式为依据开展植物配置工作。

3.2 扩大生物滞留设施调蓄容量

因厂房具有较大的硬化面积，但绿化率却较小，所以应注重空间受限这一现在的改进。设计中调蓄量不足的情况经常会遇到，此时就必须要扩大生物滞留设施调蓄容量。

首先，基于堆坡下凹结构的微地形为出发点，通过面层PP蓄水模块的应用，使下凹面有效延伸，达到下凹面上堆坡绿化的目标，然后拓展下凹面，有效增加蓄水空间，提高海绵功能及景观品质。针对表层的蓄水模块来说，可使用透水土工布进行包裹处理。同时，保障从侧面进水，设置碎石层。

其次，对于生物滞留设施底部结构来说，可考虑选择PP模块，替代碎石层。PP模块具有较大的孔隙率，和碎石层相比，能够大幅度减少生物滞留设施蓄排水体积，进一步减少挖方和对地下管线的影响[6]。与此同时，基于PP模块的适当调配，也利于生物滞留设施调蓄能力的增强。为确保底层蓄水调蓄能力充分发挥，可将导水管均匀布设在生物滞留设施内，使蓄水速率有效加快。导水管的显著作用是向PP模块生态蓄水层引流表层雨水，而基于UPVC双层套管结构的应用，加之在底部进行滤网的设置，能为定期清理和清洗提供便利。

3.3 设计绿色屋顶

常用的海绵设施就是绿色屋顶，有利于降低屋面径流系数，使热岛效应得到有效缓解。与此同时，绿色屋顶对雨水起到的滞留净化作用也十分显著，所以条件允许的情况下，可考虑设计绿色屋顶。

3.3.1 密切关注屋面荷载并核算

对于改造项目建议屋面选择轻质营养土，有效降低其荷载，可将设置后的绿色屋面做为不上人的屋面。

3.3.2 做好屋面防水措施

绿色屋面能够在一定程度上滞留雨水，所以屋面防水必然会有一定风险，此时要监测并评估屋面防水结构层，在发现有渗漏问题或隐患等的情况下，要进行积极修补[7]。除此之外，还应控制好绿色屋顶蓄排措施。从容器式屋顶绿化方面来说，容器间要衔接紧密，环环相扣，底层排水管要朝向屋面天沟方向，避免容器下积水的现象。围挡式屋顶绿化要注意排放层的坡向，重视泄水孔的合理设置。

3.3.3 注重养护问题

因绿色屋面种植土较薄，所以可选择营养土，为植物生长提供有利条件。也要选择易成活和易养护的海绵植物，如佛甲草、垂盆草等[8]。此外，因屋面温度变化较大，应注意浇灌系统的设置，选择自动浇灌模式，避免植物晒死及旱死。

4 结语

受各地条件因素影响，海绵城市建设措施也会有所不同。海绵城市试点建设的一个重要目的就是探索与本地相适应的海绵城市设计方法，如此才能确保海绵城市功能充分体现出来。文章主要是在工业厂区设计中探讨海绵城市理念的应用，希望能为解决城市现实问题提供参考意见。