近年來，黨中央、國務(wù)院高度重視海綿城市建設(shè)，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確了海綿城市建設(shè)的定義和內(nèi)涵，以及具體要求和措施。
住建部、水利部、財(cái)政部于2015年開展海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作，湖南省常德作為首批海綿試點(diǎn)城市中一員，全面開展海綿城市建設(shè)，系統(tǒng)性解決城市水生態(tài)、水安全、水環(huán)境、水資源等問題，經(jīng)過4年不懈努力，試點(diǎn)區(qū)全部達(dá)到海綿城市建設(shè)目標(biāo)并順利通過三部委考核。
本案例選取常德市水岸名苑小區(qū)海綿化改造方案設(shè)計(jì)作為源頭削減典型項(xiàng)目，力求做到緊密圍繞海綿城市這一理念并以問題為導(dǎo)向，改變傳統(tǒng)的雨水收集排放系統(tǒng)（雨水→雨水口→雨水口連接管→檢查井→市政管網(wǎng)的“快排”系統(tǒng)），綜合運(yùn)用海綿設(shè)施，將路面雨水引入植草溝和雨水花園，將屋面雨水導(dǎo)入至干塘，使其達(dá)到水量水質(zhì)控制目標(biāo)，對同類型的小區(qū)海綿城市改造設(shè)計(jì)具有一定的借鑒參考意義。
現(xiàn)狀及問題分析
現(xiàn)狀概況
改造院落位于常德市江北城區(qū)，南臨濱湖路，東至朝陽路，總占地面積約為13158㎡。
建筑密度30%，綠地率15%。建筑由住宅樓及商業(yè)裙樓組成，無地下停車場。院落已建成12年，為多層商住樓。
項(xiàng)目區(qū)屬副熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，4~8月為暴雨多發(fā)時(shí)段，暴雨日數(shù)占全年的85.9%。年均降雨量1373mm，年均蒸發(fā)量1193mm。
借用GIS工具解析1:500地形圖，將下墊面劃分為屋面、綠地、道路、硬質(zhì)鋪裝、裸土5種類型，分別占總面積的33.0%、16.7%、21.0%、28.2%、1.1%，現(xiàn)狀綜合徑流系數(shù)為0.73，硬化地表面積占比較大，年徑流總量控制率為38%，亟需海綿設(shè)施蓄滯雨水。
問題分析
1. 積水問題
經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，小區(qū)共五個(gè)積水點(diǎn)，積水深度為15~40cm，主要原因是雨水口堵塞、雨水管道淤積等原因造成雨水排水不暢，導(dǎo)致積水。
此外，小區(qū)東面朝陽路標(biāo)高比小區(qū)內(nèi)部平均標(biāo)高高0.7m，路面雨水通過大門進(jìn)入小區(qū)，外圍客水匯入加劇了小區(qū)積水。
2. 停車問題
該小區(qū)無地下停車場，55個(gè)地面停車位遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足住戶停車需求，因此常常出現(xiàn)消防通道、小區(qū)過道違規(guī)亂?，F(xiàn)象。設(shè)計(jì)前期對小區(qū)住戶進(jìn)行了問卷調(diào)查，小區(qū)住戶需求主要體現(xiàn)在停車問題上。
3. 黃土裸露
由于養(yǎng)護(hù)工作的長期缺失以及人為踐踏等原因?qū)е轮脖凰劳觯S土裸露，景觀效果極差。
4. 可改造空間小
該項(xiàng)目屬于老舊小區(qū)改造，設(shè)施陳舊，地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，地表硬化率較高，達(dá)到控制目標(biāo)需充分解析現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上合理布局海綿設(shè)施。
設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則
設(shè)計(jì)目標(biāo)
1. 內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)：30年一遇。
2. 體積控制目標(biāo)：年徑流總量控制率85%，對應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量28.2mm。
3. 徑流污染控制目標(biāo)：年SS總量去除率47.3%。
設(shè)計(jì)原則
1. 系統(tǒng)性原則
根據(jù)項(xiàng)目面臨的突出問題，進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，綜合實(shí)現(xiàn)雨水源頭削減、凈化、資源化利用以及不同重現(xiàn)期降雨徑流安全排放等多重目標(biāo)。
2. 因地制宜
結(jié)合項(xiàng)目條件，科學(xué)選用適宜雨水設(shè)施，并根據(jù)需求進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化；甄選適合本地氣候特征的植物種類進(jìn)行配置；合理利用地形、管網(wǎng)條件，充分發(fā)揮綠色雨水設(shè)施、管網(wǎng)等不同設(shè)施耦合功能。
3. 先綠色后灰色、先地上后地下的原則
雨水徑流組織優(yōu)先通過地上綠色基礎(chǔ)設(shè)施對雨水進(jìn)行滲透、滯蓄、凈化，多余雨水在通過地下管網(wǎng)進(jìn)行排放。
4. 創(chuàng)新性
對選用的各類海綿設(shè)施進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能及布局形式創(chuàng)新與優(yōu)化，保障其適應(yīng)本地氣候和水文地質(zhì)特征的同時(shí)，降低建設(shè)及后期運(yùn)行維護(hù)難度。
總體方案設(shè)計(jì)
調(diào)蓄容積計(jì)算
項(xiàng)目總目標(biāo)為控制28.2mm降雨，參考《指南》中各類下墊面雨量徑流系數(shù)參考值，采用加權(quán)平均發(fā)得出綜合雨量徑流系數(shù)為0.67，采用容積法公式計(jì)算出設(shè)計(jì)總調(diào)蓄容積為249m?。
排水分區(qū)劃分
參考現(xiàn)狀排水管網(wǎng)勘測資料、地形圖、雨落管位置等信息將項(xiàng)目劃分5個(gè)匯水分區(qū)，每一個(gè)排水分區(qū)對應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的排水系統(tǒng)分別進(jìn)行海綿城市設(shè)計(jì)。
工藝流程
針對不同下墊面條件，分別采取相應(yīng)的海綿設(shè)施，對徑流雨水進(jìn)行導(dǎo)流、傳輸與控制，將屋面、道路、硬質(zhì)鋪裝雨水通過植草溝或斷接技術(shù)引入雨水花園和滲透塘進(jìn)行雨水調(diào)蓄與凈化，溢流雨水進(jìn)入市政管網(wǎng)，工藝流程如下圖所示：
海綿設(shè)施布局設(shè)計(jì)
海綿改造方案充分采用源頭削減類海綿設(shè)施，利用“滲、滯、蓄、凈”等技術(shù)控制雨水徑流。布局主要內(nèi)容：
1. 考慮住戶對停車位需求，對現(xiàn)有硬質(zhì)鋪裝車位及部分綠地進(jìn)行生態(tài)停車位改造；
2. 在停車位內(nèi)側(cè)布設(shè)植草溝與雨水花園相連通；
3. 對裸露的土地進(jìn)行雨水花園改造，雨水花園內(nèi)設(shè)溢流口，頂部標(biāo)高高于綠地100mm；
4. 院落休憩步道采用透水磚鋪設(shè)；
5. 對院落中央硬質(zhì)雨水池進(jìn)行拆除，改造為干塘，周圍建筑雨落管斷接處理，雨水通過DN200連接管進(jìn)入干塘；
6. 對車庫前破損路面進(jìn)行混凝土修復(fù)處理。
▲海綿設(shè)施平面布局圖
海綿設(shè)施規(guī)模計(jì)算采用容積法計(jì)算改造后年徑流總量控制率可達(dá)到85.1%，年ss總量去除率達(dá)48.3%，達(dá)到總目標(biāo)控制要求。
排水及溢流設(shè)施設(shè)計(jì)
本方案排水設(shè)計(jì)主要目的為解決舊排水系統(tǒng)問題及新增海綿設(shè)施排水系統(tǒng)，具體布設(shè)如下：
1. 對現(xiàn)有雨水管道全部疏通，并對破損管道進(jìn)行修復(fù)；
2. 對院落西南邊雨污混接點(diǎn)進(jìn)行改造，就近接入雨水干管；
3. 院落入口道路兩側(cè)新建縫隙式排水溝（150×200）排除積水；
4. 植草溝、雨水花園溢流口之間新建DN150PVC滲透管連接，溢流口與雨水系統(tǒng)檢查井之間采用DN200 HDPE管連接。
具體布設(shè)如下圖所示。
▲排水系統(tǒng)建設(shè)示意圖
豎向設(shè)計(jì)
海綿城市需嚴(yán)格控制小區(qū)道路、鋪裝、海綿設(shè)施、溢流口及雨水管等豎向關(guān)系，精細(xì)化設(shè)計(jì)。
小區(qū)內(nèi)建筑、道路現(xiàn)狀豎向保持不變，涉及豎向變動的內(nèi)容為下沉的海綿設(shè)施，如雨水花園、植草溝、滲透塘。設(shè)施間通過溢流雨水井連接，多余的雨水就近排入小區(qū)內(nèi)的現(xiàn)狀管網(wǎng)。
▲豎向設(shè)計(jì)示意圖
種植設(shè)計(jì)
保留場地所有大喬木以及不影響設(shè)計(jì)的灌木，因地制宜多選用鄉(xiāng)土植物品種：
滲透塘植物配選主要比選其凈化水質(zhì)能力，并參考植物在不同區(qū)域光照對其生長的影響，可采用喬灌草相結(jié)合的多種植物配置形式，或點(diǎn)綴或渲染景觀空間環(huán)境；植草溝和雨水花園的植物應(yīng)選擇耐淹、耐旱且根系發(fā)達(dá)的植物，主要用于維系土壤滲透率，處理和吸收雨水中的氮、磷、重金屬等污染物，可優(yōu)選景觀視覺較好的植物。
模型達(dá)標(biāo)性評估
選用Digital Water2.0作為建模工具構(gòu)建小區(qū)一維二維耦合模型，在此基礎(chǔ)上添加LID模塊，評估規(guī)劃實(shí)施后的徑流控制效果。
1. 徑流量評估
30年一遇（24h）降雨條件下模擬結(jié)果顯示，通過海綿城市改造，院落積水點(diǎn)減至兩處，且積水深度低于15cm，達(dá)到內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)要求。
改造前后積水區(qū)情況對比如下圖所示：
典型年降雨（2014年）模擬結(jié)果顯示，院落徑流量由改造前的1.02萬m?降至改造后的0.25萬m?，年徑流總量控制率達(dá)到86.3%，已滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)（85%）需求。
以P=1，t=180合成降雨作為模擬條件，結(jié)果顯示，通過海綿城市改造，徑流總量削減32.17%，峰值流量削減22.52%，峰現(xiàn)時(shí)刻推遲5min，如下圖所示，海綿城市改造對徑流量削減效果顯著。
2. 徑流污染評估
2014年降雨模擬結(jié)果顯示，改造后規(guī)劃區(qū)年SS總負(fù)荷為387.6kg，改造前規(guī)劃區(qū)年SS總負(fù)荷為752.6kg，年SS總量去除率為48.5%，達(dá)到了水質(zhì)控制總目標(biāo)（47.3%）要求。
以P=1，t=180合成降雨作為模擬條件，結(jié)果顯示，通過海綿城市改造，徑流污染濃度峰值削減31.58%，峰現(xiàn)時(shí)刻推遲2min，海綿城市改造對徑流污染削減效果同樣顯著。
建成效果
直觀效果
工程建設(shè)完成后，通過地形塑造和植物配置，大大改善和提升了小區(qū)人居環(huán)境與景觀效果。
效益分析
1. 經(jīng)濟(jì)效益
小區(qū)綿城市改造，有效緩解小區(qū)積水問題，按頻率法計(jì)算，片區(qū)海綿城市建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施后，年平均減免內(nèi)澇損失為20萬元。
海綿城市各項(xiàng)工程的建設(shè)，將進(jìn)一步完善小區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施以及環(huán)境質(zhì)量，提升土地利用價(jià)值。參照常德市近幾年的土地價(jià)格，海綿城市建設(shè)完工后，每畝土地可增值約35萬元，整個(gè)小區(qū)土地增值效益638萬元。
2. 社會效益
本次改造前充分調(diào)查了居民需求，以問題為導(dǎo)向進(jìn)行海綿建設(shè)。
改造完成后，居民對政府和人居環(huán)境狀況的滿意率將大幅度提高，十分認(rèn)可并支持海綿城市建設(shè)，形成強(qiáng)烈的自豪感和歸屬感，增強(qiáng)社會凝聚力。
3.環(huán)境效益
通過海綿城市技術(shù)措施的組合運(yùn)用，形成了錯(cuò)落有致的綠地景觀，為小區(qū)居民提供了舒適的生活環(huán)境。通過模型計(jì)算SS污染物總量去除率達(dá)48.5%，減少了穿紫河面源污染的輸入貢獻(xiàn)。
經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
海綿城市建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)的工程，需系統(tǒng)調(diào)配“源頭”“過程”“末端”雨水削減控制，結(jié)合地上地下改造措施，協(xié)調(diào)給排水、景觀、道路等多專業(yè)合作。
老舊小區(qū)海綿改造需以問題為導(dǎo)向，方案設(shè)計(jì)前期必須充分調(diào)查民意，切實(shí)解決現(xiàn)狀問題，不能為了海綿而海綿，應(yīng)因地制宜，避免大拆大建，充分發(fā)揮現(xiàn)有場地條件對雨水進(jìn)行滲透、滯蓄。
應(yīng)注重排水模型的應(yīng)用，構(gòu)建現(xiàn)狀排水模型對現(xiàn)狀問題分析定量化，為小區(qū)低影響開發(fā)設(shè)計(jì)和排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐；構(gòu)建海綿城市規(guī)劃排水模型對項(xiàng)目建設(shè)后進(jìn)行水文水質(zhì)模擬評估。
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