海绵城市设施在民用建筑应用中的经验分享

周 锷

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

0 引言

海绵城市也被称为“低影响开发雨水系统构建”。在自然降雨过程中，通过人工设施对雨水进行渗透、调蓄、回用，削减雨水径流，实现雨水在城市中的自由迁移；通过源头分散、控制径流总量和污染物总负荷的工程技术，维持开发地块的雨水径流总量不超过开发前的雨水径流总量；通过小型或低成本的绿色生态技术实现雨水径流的控制，同时通过雨水自然渗透以及植物根系吸收的作用，可以消减城市面污染源[1]。本文将根据笔者工作经验，结合实际设计成果分析几种常用的海绵城市设施特点。

1 雨水渗透设施应用经验分析

雨水渗透设施一般包括透水铺装、绿化带、渗水式雨水口等设施，通过对径流雨水进行组织渗透，改变建设用地的雨水径流系数，实现雨水径流总量的削减。笔者根据自身设计经验，总结3 种雨水渗透设施的设计经验。

1.1 穿孔管导水透水铺装

透水铺装是指在建设项目的人行道、车行道、停车场、广场等部位设置透水地坪、透水砖、透视沥青等措施降低雨水的径流系数。一般情况下，透水铺装系统的结构从上到下依次为面层、基层、底基层、垫层，每层结构有不同的生态和结构功能。其中由于组成不同，常用面层材料分为透水混凝土、透水沥青、网格、透水砖等；基层材料可使用砂、砾石、石灰岩、方解石等[2]。透水铺装的雨水平均径流系数为0.3，理论上合理设计透水铺装是可以有效削减雨水径流量的，但是在实际应用上却存在一些容易忽视的问题。透水铺装的透水理论主要是通过设置透水地面，使地面的径流雨水向下渗透并补充地下水资源，但在实际应用过程中，透水铺装的设置方式将很大程度影响透水效果。以笔者设计的某住宅小区为例，地块红线内设置有较大面积的地下室车库，由于有地下室的阻挡，径流雨水难以向下渗透补充地下水源。基于上述原因，在后续设计中，优化了设计思路，采用了一种创新型的透水铺装做法，将渗透雨水引至绿化区域，如图1所示，通过设置穿孔导水PVC 管，合理引导渗透雨水进入场地内的绿化区域，利用植物发达根系吸收渗透雨水，以达到预期的设计效果[3]。

图1 穿孔管导水透水铺装

1.2 渗水式雨水口

对于建筑物内部的屋面、阳台等位置的雨水，难以通过设置渗水下垫面的方式控制径流。针对这种情况，以往的做法一般是通过管道汇集建筑物内雨水排至室外的下沉式绿地、雨水花园等部位，间接利用地面渗透设施控制屋面雨水径流。但是，由于建筑物内雨水在降雨初期受到污染程度较高，屋面雨水直接排向敞开的地面海绵设施容易对周边环境产生负面影响，因此，笔者设计了一种具有渗水功能的雨水口，收纳建筑物内汇集排放的雨水，利用雨水口的渗水功能控制雨水径流。

在降雨初期屋面雨水经管道收集首先进入渗水式雨水口（图2），经雨水口的砾石层开孔下渗。在降雨量较小时，建筑物内的雨水排水可以完全通过雨水口下渗；当降雨量增大，雨水的排放量超过下渗式雨水口的消纳能力时，超出的雨水将溢流至附近的地面渗透设施（如下沉式绿地）。通过这种方式，可以有效控制建筑物内污染较为严重的雨水，同时排向地面下渗设施的雨水则是降雨中后期较为清洁的雨水，既能起到控制雨水径流作用，又能削减初期雨水径流的污染源，可以最大限度降低海绵城市设施对周边环境的影响。

图2 渗水式雨水口

1.3 绿化下渗设施

设置绿化下渗设施是削减雨水径流量的常用措施之一，在海绵城市设计理念提出前，绿地率就是衡量居住环境质量的重要标志。绿化设施内的各种植物，通过其根尖成熟区域的表皮细胞渗透作用，可有效吸收雨水，达到减少地面雨水径流量的作用。绿地的雨水平均径流系数为0.15，通过计算可知，若建设用地的绿地率超过30%，可减少25%的雨水径流总量。通过设置绿化下渗设施削减径流总量的关键是提高建设用地的绿地率。近年来，由于城市规划逐渐成熟，城市绿地率已逐步得到提升。在公共建筑中，可以通过设置绿色屋面，植草砖等措施进一步提高绿地率。

表1是广州市某医院建设项目海绵城市设施改造前后径流对比，可以看出，仅通过设置绿化下渗设施等渗水型下垫面，地块内的综合雨量径流系数就下降了40%以上，效果显著。

表1 广州市某医院建设项目海绵城市设施改造前后径流对比

2 雨水蓄水设施应用经验分析

海绵城市设施除设置雨水渗透设施外，还应设置一定数量的具有调蓄容积的设施，以满足“单位面积控制容积”的指标要求。表2为广州市某医院建设项目调蓄容积计算，一般采用容积法进行计算[3]，如式（1）所示。

表2 广州市某医院建设项目调蓄容积计算

海绵城市设计过程中，设计师应根据设计调蓄容积的计算结果以及建设项目规模，合理选择蓄水设施。笔者根据自身设计经验，总结了两种雨水蓄水设施的特点。

2.1 下沉式绿地

下沉式绿地一般指标低于周边路面200 mm 以内的绿地，同时绿地内设置有溢流雨水口，保证暴雨时雨水溢流排放，下凹式绿地典型构造如图3所示。

图3 下凹式绿地典型构造

如图3所示，在降雨初期，下沉式绿地可利用自身的调蓄功能储存一定量的雨水，只有当降雨量超过一定数量时，雨水才会通过溢流雨水口进入雨水管渠。

下沉式绿地作为一种形式最简单的雨水蓄渗设施，应用范围较广，可以在道路、广场、停车场等周围设置[4]。在实际应用中，需要注意以下内容。

（1）下沉式绿地应设置在平整、无坡度的地面。下沉式绿地的调蓄功能主要依靠其中的蓄水层，若该设施的设置部位有局部低洼地带，势必会导致雨水往低洼处集中，难以实现设施的雨水蓄水功能。对于有坡度的地面，设置下沉式绿地时可考虑采用阶梯式的绿化带形式，保证单块的下沉式绿地平整无坡度。

（2）下沉式绿地内种植的植物在降雨时会被雨水冲刷、淹没，同时还会收纳降雨初期受污染的雨水。因此其内部种植的植物要求与一般植被不同，应优先选择根系发达、净化能力强、耐水淹的植物种类。同时，为保证下沉式绿地有较强的耐雨水冲刷能力，植物的种植密度也应比一般植被大。笔者在广州市某医院建设项目的海绵城市设计中，就采用了以大叶油草、亮叶朱蕉、金叶菖蒲等植物作为下沉式绿地内的主要种植植物。

上述设计经验除适用于狭义的下沉式绿地，同样适用于广义的下沉式绿地，如雨水花园、生物滞留带设施等。

2.2 雨水调蓄池

雨水调蓄池是一种具有雨水储存功能的雨水利用设施，同时也具有削减雨水峰值径流量的功能。目前主要采用钢筋混凝土水池、砖砌水池或者PP 塑料模块水池等形式。雨水调蓄池具有调蓄水量大、设施集中、管理方便等优点，广泛应用于民用建筑的海绵城市建设。

在某些建设项目海绵城市建设中，雨水调蓄池的调蓄雨水会采用雨后加压缓排至市政管网的方式。笔者认为，这种设计方式只能起到削减峰值径流量的作用，其调蓄的雨水并未在建设项目内部消化，最终还是进入市政雨水管道并向自然水体排放，雨水调蓄池的调蓄雨水并未得到控制。因此，在实际应用过程中，雨水调蓄池应与雨水回用设施结合使用，将调蓄雨水进行净化处理后用于民用建筑自身的绿化、道路冲洗等。也就是说，只有净化利用后，控制在地块内的调蓄雨水才能作为径流总量控制目标的调蓄容积。

雨水调蓄池的设计容积应根据建设项目实际的雨水回收利用规模来确定，单一雨水回用系统的日设计用水量不应小于汇水面需控制及利用雨水径流总量的30%[5]。

表3为佛山市某科学院建设项目雨水调蓄回用计算。在设计雨水调蓄池的过程中，先对建设项目的雨水利用规模进行统计，再根据雨水回用的日用水量48.54 m3/d 推算出雨水调蓄池规模应控制在161.8 m3以内。雨水的回收利用用水项目除绿化、冲洗外，还可用于冲厕、洗车、水景、循环冷却等场景。设计师应根据项目自身特点以及雨水径流总量控制目标，合理选择回用系统及雨水调蓄规模。

表3 佛山市某科学院建设项目雨水调蓄回用计算

3 结语

我国的海绵城市建设理念尚处于发展阶段，目前还没有相应的国家标准作为设计依据。近年来，得益于政府主导，国内大中城市在建设规划中开始提出海绵城市的建设目标，制定了各种地方性的规划设计方法、设计导则等。笔者通过分享自身在民用建筑海绵城市设计中的经验，供相关从业人员参考，以减少设计中的误区、盲区，合理选择海绵城市设施，正确计算海绵设施规模。海绵城市设施的具体做法也不是千篇一律，设计人员在设计中也应拓展思维，发挥创新精神。