大型公共建筑设计中海绵设施技术要点分析
——以山东大学青岛校区学生会堂项目为例
2024-04-16王晓诚
王晓诚
（华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002）
0 引言
低影响开发（LID）是城市建设的重要指导思想，也是海绵工程核心技术体系的重要组成部分。城市大型公共建筑的兴建对地表径流和水循环造成巨大的影响，不利于提高大型公共建筑的品质和维护城市水生态的健康，因而与低影响开发的理念背道而驰。本研究以山东大学青岛校区学生会堂项目为例，以海绵城市建设为基本理念，基于暴雨洪水管理模型（SWMM）对大型公共建筑单体的给排水进行建造设计，通过对大型建筑单体相关技术要点进行分析，可有效地实现大型公共建筑的海绵设计，维护高品质的水生态，有助于达到低影响开发的目的。
1 项目概况
山东大学青岛校区位于即墨市鳌山卫镇蓝鳌路（泰安街）东首，距离青岛市中心45 km，区位优越，交通便捷，景色优美。青岛市蓝色经济区规划将鳌山湾定位于海洋科技创新及产业发展示范区，山东大学青岛校区位于其核心位置。学生会堂位于山东大学青岛校区总体规划南北向主轴的重要节点位置，是由学生会堂和草坡下空间组成的建筑群组，包含大剧场、小剧场、艺术中心以及室外共享空间，主要承担教学培训、文艺演出和大型集会，是校园标志性建筑。
山东大学青岛校区学生会堂项目规模约4 万m2，其建筑和草坡地形的结合既带来了视觉的享受，又为设计和施工带来了困难：1） 多重开口，开敞的设计；2）互相交融环抱着的建筑群组；3） 双曲面的草坡既是屋顶，又是绿色的地面等。
2 SWMM模型计算结果
采用2014—2018 年降雨系列数据进行模型计算，结果见表1，其中年径流总量控制率平均值为83.9%。本场地能够达到新建建筑与小区年径流总量控制率的指标要求[1-2]。
表1 模型现状模拟结果分析Tab.1 Analysis of current model simulation results
目前收集到的降雨数据为2014—2018 年数据，即共计5 年的小时间隔降雨数据，最大小时降雨量为62.4 mm，最大24 h 降雨量为150.7 mm。5 年中最大的降雨量发生在2018 年，为723 mm；最小降雨量在2015 年，为456 mm；5 年的平均总降雨量为599.6 mm。
3 技术要点分析
3.1 场地管道排水能力
采用SWMM模型，分别模拟在3年一遇及5年一遇的120 min降雨情况下排水管道的排水能力，雨型数据及其分布见表2 和表3，其中t、i、P分别为降雨时间、渗透率、重现期[3]。
表2 重现期P=3年的120 min设计雨型Tab.2 Recurrence period P=3 120 min Design rain pattern
表3 重现期P=5年的120 min设计雨型Tab.3 Recurrence period P=5 120 min Design rain pattern
选择模型中一条最长的管线路径进行研究，通过观察执行P=3 年120 min 和P=5 年120 min 降雨条件下的管道运行情况，发现该管道路径存在管道超载情况。因此可得出结论：本地块内排水管道满足5 年一遇120 min 降雨的排水要求，不会出现积水情况。
3.2 水量平衡分析和调蓄池容积
对可利用水量和实际利用水量进行了比较分析，结果见表4。
表4 可利用水量和实际利用水量的比较分析Tab.4 Comparative analysis of available water and actual water use单位：m3
设定绿地面积为16 548 m2；日平均浇洒量为0.001×16 548×2=33.1 m3；年浇洒量为33.1×150=4 965 m3。道路浇洒面积为9 635 m2；日平均浇洒量为0.001×9 635×2=19.3m3；年浇洒量为19.3×120=2 316 m3。绿化及道路年总用水量为4 965+2 316=7 281 m3。平均月用水量为7 281/12=606.75 m3。雨水收集后可用于道路浇洒、绿化喷洒，根据区域内布局特点及雨水回收利用的要求，设计收集雨水量10 d 绿化及道路冲洗水量：（19.3+33.1）×10=524 m3。考虑到最不利的情况，在雨水资源利用留有余地的情况下，本次设计收集雨水量为600 m3。
3.3 径流污染控制率
区域水质监测点缺失时，采用年径流污染削减率（SS削减率）来评价区域径流污染削减率。区域径流污染削减率见表5和表6。
表5 不同的下垫面对SS的削减率Tab.5 Different under-pads face SS reduction rates
表6 本项目的径流污染控制率Tab.6 Runoff pollution control rate of this project
《青岛市海绵城市建设规划设计导则》提出的SS 综合去除率=（ΣLID 设施对应的汇水面积×LID设施SS 削减率/LID 设施对应的汇水面积总和）×LID 设施总体对硬化面积的雨水径流收集率。LID设施总体对硬化面积的雨水径流收集率等于（LID本身的面积+LID 收集其他硬化面积之和）与项目总面积的比值[4]。
4 结论
根据模型计算结果对海绵设施进行如下规划：
（1） 概化排水系统。本地块主要采用管道和低影响开发措施进行排水管理。现状共概化22 个排水节点和22个排水管道。
（2） 划分子汇水分区。分析研究范围内的排水条件，将本地块共划分为24 个子汇水分区，总面积约4 ha。
（3） 使用LID 设施。分析研究范围内的用地情况和排水条件，在研究区域里合理地布设LID 设施，共计8个，包括下凹绿地4处和透水铺装4处。
该项目通过透水铺装、下凹绿地和雨水调蓄池等海绵设施有效地实现了雨水的渗透、储存，达到控制径流总量和径流污染的目的，实现了水体的自给和自循环，改善了水环境。
