某住宅小区海绵城市设计及要点分析

彭 康

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

0 引言

海绵城市建设是指城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术实现城市良性水文循环，维持或恢复城市的海绵功能。在我国城市建设用地中，建筑小区用地一般占总用地的40%，其产生的雨水径流约占城市径流总量的50%。因此，如何实现建筑小区雨水径流的有效控制利用，已成为海绵城市建设的重要内容之一。

1 工程概况

本工程位于广东省惠州市，规划用地面积为34 610 m2，计容建筑面积为184 530.7 m2，地上部分为6栋高层住宅及相应的商业裙楼，地下部分为2 层，功能为车库及设备用房。

2 设计目标

构建低影响开发雨水系统时，规划控制目标一般包括径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等，低影响开发雨水系统构建通常选择径流总量控制作为首要的规划控制目标[1]。

本工程以《惠州市海绵城市规划建设技术导则》和《惠州市海绵城市专项规划》等资料为主要设计依据，选择年径流总量控制率、雨水排水设计重现期、内涝防治重现期等作为强制性指标，选择年径流污染控制率、雨水资源化利用率等作为指导性指标。各指标及设计标准如下：①年径流总量控制率取70.0%，对应设计降雨量为27.4 mm。②年径流污染控制率不低于60.0%。③雨水资源化利用率不小于3%。④合理设置下凹式绿地率、透水铺装率。⑤雨水排水设计重现期为5年，中心城区内涝防治重现期为30年[2]。

3 技术思路

项目设计遵循以下设计思路：①根据上位规划，确定控制目标和相关指标。②结合建筑和景观专业的总图，对场地竖向标高和排水管网进行分析，明确汇水路由和低洼地区，合理划定收水范围和排水分区。③选择低影响开发设施类型，布局低影响开发措施。④计算开发后的综合径流系数。⑤确定各低影响开发措施的规模及雨水控制量。⑥根据多年平均径流总量控制率的要求，校核拟设置的各低影响开发措施是否可满足设计要求。若不满足，则调整其类型、布置及规模，直至控制性指标达标为止。⑦对选择的低影响开发措施方案进行经济技术比较和优化组合[3]。

4 实施方案

4.1 竖向标高及排水分析

本工程地块四周均为规划路，南高北低，南侧规划路标高为41.40～42.00 m（85 高程，下同），北侧规划路标高为35.90～37.50 m，通过东西两侧约i=5%坡度道路连通。红线内住宅入口对接南侧规划路，标高为42.40～44.00 m，场地地势平整；商业区及车库入口对接北侧规划路，标高为36.30～38.50 m。项目范围内有3 个市政预留雨水井，井底标高为33.48～34.00 m，分布在项目北侧市政绿地内。综上所述，结合场地竖向情况和市政接口条件，本项目雨水排水分3 路出口接出，汇水区域划分为3 块，编为汇水分区1、汇水分区2 和汇水分区3。

4.2 下垫面分析

根据设计资料，本工程开发后综合径流系数经计算为0.519，如表1所示。

表1 各分区低影响开发措施类型及数量统计

4.3 低影响开发措施

采用的低影响开发措施主要有干式植草沟、下凹式绿地、透水铺装、雨水调蓄池及雨水回用系统等[4]。

（1）干式植草沟：本工程部分园区道路周边条形绿化设置植草沟，种有植被的地表沟渠，植草沟面积为280 m2。

（2）下凹式绿地：下凹式绿地标高比周边道路低0.15～0.20 m，下凹式绿地设置溢流口，超过蓄存容量的雨水通过溢流口进入场地雨水管网中。本工程地面绿地面积为10 418 m2，其中下沉式绿地（含植草沟）面积为2150 m2，下凹式绿地率为20.6%。

（3）透水铺装：采用透水砖、透水混凝土铺装人行道路和广场，透水沥青铺装车行道路。小区内人行道路、广场及车行道路总面积为14 087 m2，透水铺装面积为8500 m2，透水铺装率为60.3%。

（4）雨水调蓄池：雨水调蓄池主要用于调节地块的径流总量及径流峰值流量，同时可兼做雨水回收利用的原水池。根据《惠州市海绵城市规划建设技术导则》的要求，硬化面积超过1 hm2的新建建筑与小区应设置雨水调蓄设施，雨水调蓄设施按照每公顷硬化面积不低于250 m3的规模进行设置。

（5）雨水回用系统：雨水管网末端设置雨水回用系统。场地内所有降雨优先通过地面低影响开发设施后进入雨水管网，最终汇入项目的雨水调蓄池中，处理回用于场地绿化灌溉、道路冲洗等。

4.4 海绵城市建设目标分解计算

4.4.1 年径流总量控制率分析

根据惠州市多年平均径流总量控制率对应的设计降雨量，本工程年径流总量控制率取70.0%，对应降雨量27.4 mm。以汇水分区1 为例，根据雨水径流量计算公式W＝10×ψc×h×F（m3），本项目需要控制的径流量W=10×27.4×0.516×1.7229=243.8 m3。低影响开发措施中干式植草沟的雨水调蓄容积W1=170×0.15=25.5 m3；下凹式绿地调蓄容积W2=1110×0.15=166.5 m3；透水铺装属于在径流系数内已综合考虑其空隙的设施，因此不考虑其调蓄容积；雨水调蓄池容积按每公顷硬化面积不低于250 m3的规模设置，W3=196.2 m3。综上所述，低影响开发措施能够控制的雨水量WZ=25.5+166.5+196.2=388.2 m3＞243.8 m3，可满足年径流总量控制率的要求。

将WZ=388.2 m3代入上述雨水径流量计算公式，可反推得到本分区的理论设计降雨量h=43.6 mm，对应得出理论年径流总量控制率约82%。

4.4.2 年径流污染控制率分析

以汇水分区1 为例，参考《惠州市海绵城市规划建设技术导则》中各单项设施的污染去除率数据，干式植草沟取60%，蓄水池取80%，计算得出低影响开发设施加权平均去除率为80.2%。年径流污染削减率P=PWPT（PW——汇水区域海绵城市设施污染物削减率；PT——汇水区域年径流总量控制率），因此该分区的年径流污染去除率=80.2%×82.0%=65.8%（以SS计），满足年径流污染控制率不低于60.0%的目标。

4.4.3 峰值径流控制分析及雨水调蓄池容积复核

（1）根据《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》公式3.1.3 的要求，需控制的雨水径流总量W＝10（ψc-ψ0）×hf×F（m3）。汇水分区1 的控制径流峰值径流系数ψ0取0.2，雨量径流系数ψc经计算取0.516，hf采用一年一遇日降雨量，F 为汇水分区内硬化汇水面面积，计算出汇水分区1 需控制及利用的雨水径流总量W=188.4 m3。本分区已设置196.2 m3的雨水调蓄池及相关低影响开发措施，可满足峰值径流控制目标。

（3）根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》公式（4-5）的要求，调节设施容积其中：Qin——调节设施的入流流量；Qout——调节设施的入流流量，计算步长取5 min，计算降雨历时不大于120 min。对调蓄池实际进水流量与控制峰值后的外排流量差值进行求解，得出雨水调蓄池容积V=139.4 m3。本分区已设置雨水调蓄池196.2 m3，可满足峰值径流控制目标。

综上所述，汇水分区1 的年径流总量控制率、年径流污染控制率及峰值径流控制目标均可满足目标要求。按相同原则分别计算汇水分区2、3 的数据，当不能满足目标要求时，调整各措施的类型及规模，并结合控制率超标的汇水分区的指标来综合平衡，直至共同承担并满足整个设计区域的控制性指标为止。本工程各分区低影响开发措施可控雨水量统计如表2所示。

表2 各分区低影响开发措施可控雨水量统计

4.4.4 雨水资源化利用目标分析

本工程绿化浇洒年均用水定额取0.28 m3/m2，道路广场浇洒年均用水定额取0.50 m3/m2，则年用水量合计为9960 m3。本工程汇水分区3 的雨水调蓄池200 m3兼做雨水回收利用池，按每月蓄满一次水量计算，年可利用雨水量为2400 m3。根据雨水回用系统水量平衡分析，本工程雨水资源利用率不小于3%，满足雨水资源化利用的目标。

4.4.5 排水防涝分析

本工程红线内地坪标高均且高于周边道路，场地内按照红线外的坡向设置一定的排水坡度，有条件泄流涝水至周边道路。各建筑单体室内地坪按照高于室外地坪0.3 m 设置，建筑物首层不易进水。本工程室外雨水排水设计重现期为5年，在地下车库入口、坡顶设置雨水沟及减速带，在坡底设排水沟，并采用强排设施防止雨水灌入地下车库内部。当发生30年一遇以上暴雨时，涝水可沿超标暴雨泄流通道排往周边市政道路，确保项目安全[5]。

本工程海绵城市设计指标完成情况如表3所示。

表3 本工程海绵城市设计指标完成情况

本工程通过设置一系列低影响开发措施，可以满足各项规范和导则的指标要求，达到了海绵城市的建设要求。

5 结语

本工程结合项目现状及规划情况，合理设置低影响开发措施，最终使外排雨水量得到了有效控制，雨水利用达到可观收益。在海绵设计中，应注意以下4 个方面。

（1）下沉式绿地应结合地形条件、竖向标高、水流方向等因素设置，需确保其能有效收集径流雨水，否则会造成实际调蓄容积远远小于其设计调蓄容积。

（2）在径流系数内已综合考虑其空隙的设施，如透水铺装、绿色屋顶等，其蓄水容积不应计入总蓄水容积。

（3）雨水调蓄池容积除了按照海绵设计相关公式计算之外，还应结合现行的设计规范、当地导则要求等进行校核，容积综合各种算法取大值。

（4）对于有多个汇水分区的项目，当其中一个汇水分区的调蓄空间不足时，可统筹其他汇水分区内的调蓄空间共同承担其径流总量控制目标，但用地整体的控制目标必须满足设计要求。