基于海绵城市理念的某医院院区雨水系统改造工程设计探讨

余金子

（广东省人民医院广东省医学科学院，广州510000）

1 引言

传统粗放的城市建设模式较少考虑环境保护问题，往往导致河流、湖泊和绿地等自然生态遭受不同程度的破坏，造成原本可以正常渗入地下的雨水形成地表径流，给城市排水系统带来较重负担，进而产生城市内涝和径流污染等环境治理“老大难”问题。海绵城市理念是以雨水的源头管控为核心，倡导构建低影响开发模式，实施分散管理对策，控制雨水径流和污染物，最大限度地利用自然方法来消解雨水的策略和方法。运用海绵城市理念对医院院区雨水系统进行改造，能够有效改善医院周边环境生态系统功能，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有更好的“弹性”，满足超标雨水的排放，实现良性水文循环[1-4]。

2 工程概况

某医院位于我国沿海地区，医院地块地势逐渐由西南向东北倾斜，低洼较易受洪涝威胁，项目用地面积54 873.2 m2，规划建筑面积约88 210.79 m2，包括3 层楼房3 栋、4 层楼房7 栋、11 层楼房5 栋、1 层办公用房1 栋。地块区域内海绵城市建设指标需达到年径流总量控制率82%，相应的设计降雨量为45.64 mm，雨水管道重现期标准为2年一遇。

3 医院雨水系统现状分析

3.1 下垫面现状分析

本工程范围内现状下垫面由植草沟、下凹绿地、普通绿地、屋面、透水铺装、非透水铺装等组成，其中绿化占比约50%，综合雨量径流系数约0.4（见表1）。

表1 下垫面分析表

3.2 场地现状竖向分析

本工程场区地形较平缓，起伏较小，原为滨海浅滩，基岩为白垩系青山群粉砂质泥岩。场区西侧为一处水塘，勘察期间未进行回填，水塘水面标高约1.1 m。场地地势较平，场地北高南低，局部有人工堆土，首层建筑地面标高为5.70 m，周边道路标高5.129～4.034 m。地面标高高于周边道路标高1.0 m，有条件泄流涝水至周边道路。

3.3 周边水系及雨水管网分析

本项目排水采用雨污分流制。排水方式为“散排+溢流”排水的形式，汇水末端为地块南侧河道，南侧的市政管线。建筑雨落管、铺装、道路及绿地的雨水先汇入下凹绿地、植草沟，再由溢流雨水口收集通过管道汇入河道、市政管网。30年一遇暴雨重现期发生时，医院区内道路相对低点积水可在峰值后通过雨水篦收集排放，涝水可通过2 条泄流通道排往周边道路，道路涝水汇入湖泊。医院区域内建筑物底层不进水，不产生内涝。

4 建设思路

4.1 设计流程

医院区域的绿色基础设施以源头控制为主，利用低影响开发设施对区域内雨水进行“渗、滞、蓄、净、用、排”等方面的设计，以实现海绵城市建设总体要求。具体设计流程：一是通过对医院所在区域水文特征、设计降雨条件等进行分析，结合规划用地、场地竖向和管网情况，划分子汇水分区；二是按照各汇水分区的特点、条件以及上位规划，选择适宜的海绵设施；三是按照子汇水分区核算径流控制量和设施规模，采用低影响开发设施和传统雨水管道相结合的方式，共同组成完整的工程技术体系（见图1）。

图1 设计流程图

4.2 设施选择

根据本工程具体情况，选择的海绵设施包括植草沟、下凹绿地、透水铺装、蓄水池等。植草沟具有低建设维护成本的优点，可以收集雨水、释放雨水，并具有雨水净化功能的植物表面沟渠，它可以用来连接其他单项设施及城市雨水管道系统。下凹绿地指低于周边铺砌地面或道路在200 mm 以内的绿色空间。透水铺装指雨水下渗的设施，主要分为2 种类型，缝隙式透水铺装和自透水铺装。建筑与院区内的透水铺装一般设置于停车位和景观道路处，有补充地下水、雨水净化、峰值流量削减的作用。透水铺装不计算径流调蓄空间，仅降低径流系数。

5 详细设计

5.1 设计控制容积计算

式中，V为控制容积，m3；F为目标设计降雨量，取28.64 mm；φ 为径流系数；H为计算汇水分区面积，m2；。

根据项目用地条件和规模，参照下垫面雨量径流系数，计算项目区域雨量综合径流系数，约为0.4，则项目设计控制容积须不小于628.63 m3（见表2）。

表2 设计控制容积计算表

5.2 子汇水区划分

为使海绵设施在雨水管理中发挥有效作用，根据位置条件、竖向分析和管网条件，将项目分为两个子流域。第1 汇水分区34 168 m2，第2 汇水分区20 705.2 m2。

5.3 技术设计

本项目占地总面积54 873.2 m2，结合项目的用地性质、竖向和场地特点，在用地红线范围内布置植草沟、下凹绿地、透水铺装等海绵设施（见图2）。雨水经地面径流后，流进附近的下凹绿地或植草沟中，通过径流净化雨水。海绵设施通过植被和土壤下垫层的下渗后水质得到净化，径流被削减，降低洪峰流量，补充地下水。建筑排水断接落水管，建筑、路面雨水通过散排就近排入下凹绿地、植草沟中。楼前透水砖铺装就近以1%的坡度坡向楼间绿地，除下渗部分，其余就近排入下凹绿地或植草沟。超出下渗部分雨水通过溢流设施进行排水，通过溢流管网排入河道、市政管网中。

图2 污染管控流程图

5.4 总体布局

根据技术设计，项目共采用植草沟3 842 m2，下凹绿地5 128 m2，透水铺装2 062 m2，雨水调蓄池150 m3。将小区道路内部雨水口延伸至LID 设施内，布置溢流雨水口。

6 达标分析

6.1 设计降雨量分析

设计降雨量计算表见表3。

表3 设计降雨量计算表

6.2 年径流总量控制率分析

本项目第1 汇水分区年径流总量控制率为77.79%，第2汇水分区年径流总量控制率为92.95%，加权平均后可保证本项目整体年径流总量控制率为83.51%，达到设计目标要求。

7 结论

医院开发雨水系统设计应与市政、水利、建筑小区等规划相协调，在进行低影响开发雨水系统设计时，应先对绿地原有水文、地形、土壤、植被以及雨水系统现状等进行勘察调研，并分析总结存在的问题。结合海绵城市设计理念，应以城市绿地系统专项规划、雨水系统相关专项规划等为依据，考虑场地条件与特点，明确绿地雨水控制利用目标与指标。雨水系统应通过源头减排、中途转输、末端调蓄等途径，采用相应设施或设施组合达到控制雨水径流量，增加雨水渗透、储蓄、净化、利用的目标。已建绿地项目应在最大限度保护现有植被和文化历史景观的前提下，整合利用现有的雨水系统。通过调整场地内绿地与铺装比例，优化场地布局，增大或保持植被覆盖率，合理增加低影响开发设施，满足雨水控制目标和指标要求，增强雨水的滞留和渗透功能。