海绵城市在总图设计中的技术研究

罗松

（中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044）

1 引言

海绵城市，又名“水弹性城市”，作为城市雨洪管理的概念在当代城市建设中逐渐被广泛应用，在适应环境气候变化、抵挡雨水带来的自然灾害、预防洪涝等领域起到了卓越的效果。海绵城市利用其“海绵”特性，在下雨时让城市可以像海绵一般有效地吸湿、储水、渗漏、净化，并根据需要适度释放和运用储存的水。

海绵城市在确保城市进行安全排水防涝的前提下，以生态优先为原则，将自然路径与人工措施相结合，最大限度地实现雨水在城市区域的存储、渗透与净化，达到水资源再利用和生态环境保护的目的。

2 设计理念和目标

在总图设计中，过去常用普通的硬化路面作为设计选型，每逢大雨来临，主要依托管渠、泵站等设施进行雨水的引流与排水，这种快速排放和末端汇集的疏导模式很容易造成雨后内涝。要解决排涝的根本问题，海绵城市首先要对材料和设施进行改善与更替。在海绵城市引导下的总图设计中，渗水砖、植草沟、下沉式绿地、雨水花园、绿化屋面等材料设施作为优先使用的对象来统筹科学组织排水。

海绵城市的核心目标为“滞、渗、净、蓄、排、用”。将“缓释慢排”和“分散源头”等方式作为海绵城市雨水汇集的引流导向，在避免了洪涝的同时，又能有效地收集雨水。海绵城市的核心理念是要科学引导场地内以及市政道路中下垫层区域的雨水流径，快速地吸收雨水的同时，合理有效地进行利用。

3 总平面规划布局与海绵城市

随着绿色建筑设计理念的深入，在总图规划设计中，从前期的方案设计到初步设计及后续的施工图过程中，总平面设计涵盖全过程，海绵城市的设计理念应该贯穿设计全过程。

3.1 海绵城市与建筑主体

在建筑的主体设计范围，绿色屋面作为此板块中海绵城市的关键承载点发挥着重要的“海绵”作用。海绵城市中绿色屋面的设置原则即设置于平屋顶及建筑坡度小的建筑，可结合景观专业的设计构成海绵城市的载体，通常绿化设置范围不小于30%的屋顶面积。在方案设计初期就要规划好屋面绿化的设计区域和范围，结合建筑方案主体，在美观的同时达到海绵城市的渗透效果。

3.2 海绵城市与场地设计

在总平面设计中，需要结合项目当地的自然气候条件，与景观设计更好地结合在一起，选择适宜的径流系数和径流污染控制效能显著科学调蓄设备，根据调蓄渗透目标计算场地需要的调蓄容积，科学布置调蓄设施。在场地设计中，透水铺装、下凹式绿地、植被草沟、雨水花园逐步被广泛地应用，从而达到预先设定的海绵城市设计目标。

4 具体技术措施

依照技术类型，海绵城市的设施在广义上可分为渗透设施、雨水调蓄设施、储存回收设施、净化截污设施、雨水传输设施。主要技术措施如下。

4.1 透水铺装

透水铺装主要应用于城市广场、停车场及人行道地面，根据透水铺装面层的不同，可分为透水混凝土、透水沥青混凝土和透水砖3 种材料的组合形式，透水铺装通常占全部铺装面积的70%。在园林景观设计中，通常采用碎石、鹅卵石等铺地材料；停车场地面通常采用植草格、植草砖等铺地材料。依靠透水铺装材料的多孔特性，过滤净化雨水，存蓄滞留雨水，为消解场地内的雨水提供了条件。

透水铺装应满足以下条件[1]：（1）透水系数不应小于2.0×10-2cm/s；（2）透水铺装防滑性能不应小于6；（3）保水率不小于0.6 g/cm2；（4）耐磨性的磨坑长度不应大于4.5 cm（见图1）。

图1 透水铺装构造措施

4.2 下沉式绿地

在场地设计中，结合景观设计的需要，下沉式绿地通常设置于集中绿化的场地范围内，若要达到存蓄效果，下沉绿地的深度不能小于30 cm，并且要低于周边场地和道路的标高。当城市广场道路等绿地的宽度大于3 m 时，宜设计下沉式绿地。下沉式绿地根据径流系数的控制要求计算需要的调蓄容积，同时结合下沉绿地设置植土层、中粗砂层、碎石层和溢流设施等场地构造。下沉式绿地分为可渗透型和不可渗透型两种。在总图设计中，下沉式绿地的设置应满足以下方面[2]：

1）下沉区域深度不低于30 cm，根据植物的土壤渗透性能和耐淹性能可适应调节；

2）下沉式绿地宜设计排除泥沙过滤等功能；

3）下沉式绿地应有格栅拦污设施、碎石区等设施，并设有多点位雨水进水口；

4）下沉式绿地应根据快进缓出的原则确定出流管管径，在低洼处设置出流口，雨水通过出流管排放至下游管渠（见图2）。

图2 下沉式绿地构造措施

4.3 绿色屋顶

绿色屋面是绿色建筑常见的屋面形式，为了吸收多余的雨水，种植植被于建筑屋面，雨水通过植物进入渗透层过滤层，再将雨水汇集回收利用。绿色屋顶的各层次的布置都是为了蓄水与排水：底层覆土为轻质土，通过耐根穿刺层、排水层以及根据屋面防水等级所设置的防水层来形成绿色屋顶的整体构造层次（见图3）。绿色屋顶通过多样的植物配搭和绿色植被吸收建筑的热量，对建筑表层进行保护，从而缓解城市热岛效应。

图3 绿色屋顶构造措施

建筑的绿色种植屋面坡度宜在2%~15%，为了引导雨水蓄存和下渗，屋顶宜设置雨水链、排水沟等设施，屋面的负荷总量宜在60~140 kg/m2。

4.4 植被草沟

在总图设计中，植被草沟通常设置在广场、场地内道路、停车场的不透水材料铺地周围，引导广场、道路、停车场的雨水进入海绵城市中的雨水花园蓄水设施和雨水篦子等调蓄设施中[3]。植被草沟的规模通常以广场、道路、停车场的实际周长来计算。植被草沟的形式可分为简易型和增强型，简易型植被草沟的坡度宜为1%~5%，增强型植被草沟的坡度宜小于1.5%，汇水范围不宜超过1.5 hm2。构造层通常包含土工布层、碎石层（厚度约15 cm）、种植土层（厚度约25 cm）、草皮等（见图4 和图5）。

图4 植被草沟构造示意图

图5 植被草沟建成效果

4.5 入渗设施

在总图设计中，入渗设施通常布置在公共的绿地范围内，同时设置入渗设施的土壤要保持较好的渗透性、雨水流量也相对较少。入渗设施可分为渗透管井和渗透沟两种类型，渗管渗渠应设置沉淀池、植草沟等雨水的预处理设施。

4.6 雨水花园

雨水花园是依照雨水径流系数控制要求来计算所需调蓄容积，通常设置在广场、道路及和停车场的绿地中。雨水花园的类型可分为简易型和增强型两种，是调蓄和净化雨水径流能力的下沉式绿化设施。雨水花园通常包括进水区、存水区、覆盖区、土壤区、种植区、沙滤区、地下排水区、溢流区等区域构造。当雨水花园在独立布置时，其集水面积不宜大于0.5 hm2[4]。

5 结语

综上所述，在新形势下推动海绵城市建设绿色低碳城市发展，综合性地选用“渗、入、蓄、净、用、排”的方式，以绿色生态为导向，以环保、节能、节水为目标，在总图设计中充分应用海绵城市的相关理念及技术措施，是新时代特色背景下绿色技术与人文、社会、环境、科学等多种因素下总图设计的创新思路。