海綿城市方案優(yōu)化設(shè)計(jì)與雨水資源利用

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摘要:隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，人們收入的增加，揚(yáng)州市的新建住宅工程如雨后春筍隨處可見(jiàn)。近三年來(lái)，揚(yáng)建集團(tuán)所承建的工程項(xiàng)目，有三個(gè)涉及到海綿城市方案的設(shè)計(jì)施工與雨水資源的開(kāi)發(fā)利用，筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，就新建住宅工程的海綿城市方案優(yōu)化設(shè)計(jì)與雨水資源的綜合利用，在這里作了較為詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞:新建住宅工程；海綿城市；優(yōu)化設(shè)計(jì)；雨水資源；綜合利用

前言

“海綿城市”就是城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。2012年4月，在2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇上“海綿城市”的概念被首次提出；2013年12月12日，在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議的講話中強(qiáng)調(diào)：“提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。

一、新建住宅工程海綿城市建設(shè)與雨水資源綜合利用的目的

新建住宅工程海綿城市建設(shè)目的就是使新建的住宅小區(qū)內(nèi)雨天雨水能自然存積、滲透到地面景觀池、地下蓄水池等區(qū)域、晴天能就地消納和被利用，從而控制小區(qū)雨水直接排放至城市排水系統(tǒng)的總量不超過(guò)25%。就是小于項(xiàng)目所在區(qū)域揚(yáng)州市所規(guī)定的海綿城市規(guī)劃中明確的雨水徑流排放量。而新建住宅小區(qū)雨水資源綜合利用的目的就是雨天存積、收納的雨水，能及時(shí)用到小區(qū)內(nèi)需要的地方，如綠化養(yǎng)護(hù)、車輛沖洗、景觀水池補(bǔ)水等，在保證雨水資源得到充分利用的同時(shí)，又能為雨天雨水收納、存積，提供蓄水的區(qū)域。

二、新建住宅工程在海綿城市建設(shè)與雨水資源綜合利用方面存在的問(wèn)題

目前，揚(yáng)州市新建住宅工程項(xiàng)目，由于土地資源緊張，基本上以小高層、高層為主，業(yè)主機(jī)動(dòng)車輛停放均設(shè)計(jì)在地下室，加上人防工程，新建住宅工程地下基本都挖空成了地下室，而地下室頂板填土層的厚度有限，加上全市住宅項(xiàng)目推行海綿城市建設(shè)不到二年，在海綿城市方案的設(shè)計(jì)和雨水資源綜合利用上，沒(méi)有結(jié)合新建住宅工程的特點(diǎn)，也沒(méi)有充分利用住宅小區(qū)景觀綠化設(shè)計(jì)，沒(méi)有做到海綿城市、景觀綠化、雨水資源利用三個(gè)方面設(shè)計(jì)上的綜合、優(yōu)化、互補(bǔ)，造成資源的浪費(fèi)和工程綜合成本的增加。在海綿城市方案、雨水資源利用設(shè)計(jì)的申報(bào)、審批、完工后驗(yàn)收等方面，由于新建住宅工程剛推廣實(shí)施海綿城市建設(shè)，因而無(wú)論是建設(shè)單位，還是施工單位、政府主管部門，重點(diǎn)都放在方案的審批關(guān)和完工后驗(yàn)收關(guān)，至于交付業(yè)主使用后，海綿城市與雨水資源綜合利用設(shè)施的運(yùn)行成本與是否運(yùn)行，都是無(wú)關(guān)緊要的，后續(xù)也沒(méi)有政府職能部門跟蹤、檢查、關(guān)注。所以雨水資源得不到充分利用，同樣，投資建設(shè)的海綿城市與雨水資源綜合利用設(shè)施也未能充分發(fā)揮其作用。

三、新建住宅工程海綿城市方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)

海綿城市方案的設(shè)計(jì)首先結(jié)合新建住宅工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、功能、景觀綠化面積與標(biāo)準(zhǔn)，雨水資源需用區(qū)域與量、周邊地貌、環(huán)境等情況，區(qū)分對(duì)待，綜合考慮。同時(shí)在雨水凈化、收集、儲(chǔ)存等材料、設(shè)施的選用上，不但要考慮建設(shè)成本，還要考慮使用、維護(hù)成本，在保證產(chǎn)品質(zhì)量與使用壽命的前提下，優(yōu)質(zhì)選用價(jià)低產(chǎn)品。

1.通過(guò)設(shè)計(jì)措施解決新建住宅工程屋面雨水的蓄存與利用

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)結(jié)合海綿城市建設(shè)需要，在每幢樓的各樓梯頂層增加混凝土雨水過(guò)濾收集水箱（圖1），各層衛(wèi)生間的坐便器位置，從上到下增加一路雨水使用管道，以解決屋面雨水的收集利用，水箱內(nèi)設(shè)置小水池，用于雨水除污、過(guò)濾，過(guò)濾后的雨水分流到各層衛(wèi)生間，用于業(yè)主上衛(wèi)生間沖洗，雨水系統(tǒng)與自來(lái)水串聯(lián)設(shè)置切換閥，當(dāng)無(wú)雨水時(shí)用自來(lái)水。除污、過(guò)濾小水池與衛(wèi)生間排污管接通并設(shè)置控制閥，定期開(kāi)閥排放小水池內(nèi)積存的污水。另外，水箱頂部設(shè)置溢水管接至衛(wèi)生間排污管。

2.輕質(zhì)陶粒在新建住宅工程海綿城市方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

目前新建工程的海綿城市方案中的雨水蓄水，通常采用集中塑料蓄水模塊，將項(xiàng)目?jī)?nèi)雨水通過(guò)地下管網(wǎng)引排集中到地下蓄水池（圖2），這種做法對(duì)于新建住宅工程項(xiàng)目，如果為海綿城市方案的設(shè)計(jì)、審批通過(guò)是完全沒(méi)有問(wèn)題的，但投入的海綿城市建設(shè)與雨水綜合利用的整體成本高，而且不便于雨水資源的綜合利用。在這種情況下，結(jié)合新建住宅特點(diǎn)，利用輕質(zhì)陶粒替代成品塑料蓄水模塊，應(yīng)用于海綿城市方案的設(shè)計(jì)，不但雨水凈化功能強(qiáng)、綜合成本低，而且施工方便，使用壽命周期內(nèi)無(wú)需維護(hù)。輕質(zhì)陶粒(圖3)，每立方米比重在300-500公斤，空隙率達(dá)到60%，無(wú)毒、無(wú)味、抗壓耐磨、耐腐蝕，并具有良好的吸附性能和強(qiáng)度，適用于各類水質(zhì)的凈化處理。具有材質(zhì)輕、抗壓、保溫、防凍、防震、輻射等優(yōu)點(diǎn)，完全可以替代成品塑料蓄水模塊。（1）輕質(zhì)陶粒作為蓄水層用在建筑物周圍在住宅工程周圍的綠化帶下鋪設(shè)一定厚度的輕質(zhì)陶粒儲(chǔ)水層（圖4），雨天可輕松解決屋面雨水的收集、儲(chǔ)存問(wèn)題，晴天空氣干燥、氣溫升高，白天太陽(yáng)的爆曬，使綠化帶下的儲(chǔ)水層會(huì)通過(guò)土層向上蒸發(fā)，這樣還可以解決草坪、喬木、灌木晴天養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題。另外喬木、灌木長(zhǎng)大后根須部分穿過(guò)土層可以進(jìn)入陶粒儲(chǔ)水層吸收水分，既不影響陶粒儲(chǔ)水層的儲(chǔ)水功能，又有利于綠化植物的生長(zhǎng)，這是塑料蓄水模塊無(wú)法替代的。而且這種做法也適合于在地下室頂板上，陶粒厚度可根據(jù)頂板上回填土層厚度與上面綠化品種、規(guī)格等作相應(yīng)調(diào)整。（2）輕質(zhì)陶粒作為蓄水層用在硬質(zhì)鋪裝、道路旁邊綠化帶在海綿城市方案設(shè)計(jì)中，通常采取透水鋪裝、透水混凝土路面的措施，解決硬質(zhì)鋪裝、道路路面的雨水消解，降低徑流量，但其施工成本和后期維護(hù)成本較高，如果在硬質(zhì)鋪裝、道路邊的綠化中，設(shè)置陶粒蓄水層（圖5），可以解決硬質(zhì)鋪裝、道路雨水收集難題。通常陶粒墊層頂標(biāo)高底于路面30公分，路旁綠化頂部標(biāo)高要高于路面70公分，整體坡度的設(shè)計(jì)要結(jié)合地下陶粒蓄水層開(kāi)挖的深度與多余土方，原則上形成自排水至路沿石外側(cè)的濾水溝。

3.雨水凈化、收集、利用融入新建住宅工程項(xiàng)目景觀設(shè)計(jì)

在新建住宅工程項(xiàng)目景觀設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合雨水的收集、使用及海綿城市規(guī)定相關(guān)雨水收集、消納指標(biāo)等方面的因素，設(shè)計(jì)景觀水體的位置、大小、數(shù)量，目的是方便雨水凈化、收集、利用（圖6），達(dá)到降低海綿城市建設(shè)成本的目的。

四、雨水資源的綜合利用

新建住宅工程的海綿城市建設(shè)在揚(yáng)州市剛處于起步階段，按照審核通過(guò)的海綿城市方案建設(shè)交付并投入使用的已建工程項(xiàng)目不到三個(gè)，在雨水資源的收集、凈化、利用方面，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，尤其對(duì)于水資源豐富的揚(yáng)州市而言，通常的觀念利用一立方米收集、凈化后雨水成本，要大于一立方米自來(lái)水，所以，對(duì)于在建或新立項(xiàng)的項(xiàng)目投資方而言，目的只在于為了最終拿到產(chǎn)權(quán)證，而去設(shè)計(jì)、建設(shè)海綿城市。因此職能主管部門，在做好方案審核、建成后驗(yàn)收工作的同時(shí)，要把重點(diǎn)放在投入使用后，雨水的消納、收集、凈化、利用的監(jiān)管上，從而確保實(shí)現(xiàn)真正意義上的海綿城市。

1.在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)均勻設(shè)置雨水凈化、收集池，既方便雨水資源的利用，又有利于節(jié)約使用成本

在海綿城市方案設(shè)計(jì)時(shí)，要從方便雨水資源收集利用的角度考慮，盡量把集中大體量的雨水收集池，按區(qū)域分解到小區(qū)綠化帶、水景池等用水率高的部位，一方面可以降低海綿城市建設(shè)綜合成本，同時(shí)便于雨水利用。

2.推廣輕質(zhì)陶粒堆積蓄水法，既能降低成本，又便于雨水資源的利用

陶粒堆積蓄水法每立方米的使用成本低，可以在項(xiàng)目景觀綠化區(qū)域任何一個(gè)部位增設(shè)，體積可大可小，雨水收集、凈化工序簡(jiǎn)單、雨水利用方便。在綠化地下設(shè)置輕陶粒蓄水池，雨天收集、凈化雨水，晴天土層下雨水受日照蒸發(fā)，可以自然養(yǎng)護(hù)上面的綠化。另外綠化下輕陶粒蓄水池抽水方便，只要插入一端有網(wǎng)孔取水管，利用太陽(yáng)能電源就可抽取地下雨水。

3.通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決屋面雨水的收集與衛(wèi)生間雨水資源利用的難題

雨水用于衛(wèi)生間沖洗，一是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，可通過(guò)變更局部結(jié)構(gòu)，在各單元樓梯間頂層屋面板下方增設(shè)雨水收集、凈化池，與各層衛(wèi)生間抽馬桶供水管連接，解決雨水的使用問(wèn)題；二是由地下雨水蓄水池抽取雨水送到每個(gè)衛(wèi)生間。上述二種方案中，第一種方案使用方便，后期維護(hù)成本低，值得推廣。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)海綿城市建設(shè)的重視，今后政府相關(guān)部門對(duì)海綿城市方案的審核、建設(shè)過(guò)程中的檢查、建成后的驗(yàn)收等方面，管控將起來(lái)越嚴(yán)，而對(duì)于投資建設(shè)方而言，最關(guān)心的是建設(shè)成本與能否驗(yàn)收通過(guò)交付使用，使用方則關(guān)心海綿城市相關(guān)設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)與雨水的凈化、利用成本。海綿城市的方案設(shè)計(jì)涉及到結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電、景觀綠化等方面的設(shè)計(jì)與施工，所以海綿城市建設(shè)方案的優(yōu)化必須從設(shè)計(jì)方面著手，加強(qiáng)與相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的溝通協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)方案最優(yōu)、成本最低的目的。

作者:王繼明 單位:江蘇揚(yáng)建集團(tuán)有限公司