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海绵城市在新建住宅设计的应用

学术杂志网   |   2020-06-08

摘要:海绵城市建设的最终落地,需相关专业以低影响开发建设为目标协调推进。文章以实际住宅项目为例,从多专业角度解读海绵城市的设计目标,阐述在建筑、给排水、景观等相关专业互相配合下的海绵城市设计应用,为海绵城市后续工作深化提供参考。

关键词:海绵城市;新建住宅;住宅设计

随着城市建成区不断扩大,生态空间挤压,城市涉水问题愈发凸显,主要表现在四个方面,即水安全严峻、水资源短缺、水生态破坏及水污染严重。究其原因,是快速而不健康的城市化使生态系统遭到破坏,是水多、水少、水脏的本质所在。

1海绵城市建设国内研究综述

1.1背景

为解决水资源利用及替代水资源的各种问题,在总结学习发达国家城市雨洪管理方面取得的成功经验基础上,我国于21世纪初期提出创建中国特色的海绵城市理念。随着近年来城市洪涝灾害的频发,越来越成熟的“海绵城市”及其相应的设计理念和应用方法得到社会各界认同,《海绵城市建设技术指南》以及仇保兴[1]发表的《海绵城市(LID)的内涵、途径与展望》对“海绵城市”给出了明确的定义。海绵城市指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将续存的水“释放”并加以利用。

1.2无锡地区海绵城市建设情况

无锡作为江南水乡,自2007年夏季太湖蓝藻大面积爆发引起供水危机后,其相应雨洪管理逐步进行变革。根据各系统评估,无锡需以解决水环境问题为核心,通过海绵城市建设优化与水环境问题相关的水生态、水安全、水资源系统。目前,无锡已成功申报成为江苏省第二批海绵城市试点城市,并努力朝实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展模式迈进。

2海绵城市建设在新建住宅设计中的应用

在针对无锡特色的海绵城市建设中,新建住宅小区领域的研究应用尤为关键。新建项目可从规划初期就结合当地自然特征及雨洪条件落实海绵建设的具体要求,对后续生态战略早做部署。住宅项目的建设,由住户、开发商及设计团队三方进行考量、磨合及应用体验,相较其他领域,其工程要求、设计布局、美观实用都可以达到更高的标准,对全市整体海绵建设的科学性和功能性有着很好的推动作用。

2.1项目概况

华发首府基地位于无锡梁溪区,总用地面积121010m2,包含住宅、幼儿园、配套商业办公等,为梁溪示范区第一个从方案初期就进行海绵城市建设的住宅类示范项目。(1)总图及景观方案。小区整体布局多处景观展示空间,宅前绿地、公共绿地有机结合(见图1)。在方案设计中根据其规划特点确定海绵设施初步布局意向,并结合景观轴线,形成设计亮点。该项目集中公共绿地面积较多,共42987m2,公共绿化部分可作为海绵设施主要载体(2)场地竖向高程。小区内部标高基本在4.35~6.19m,且均高于四周市政道路,最低点位于地块入口处(见图2)(3)雨水管线。小区屋面雨水和室外道路雨水经雨水口和管网收集后排入河道及市政管网内,共设5个雨水接驳口(见图3)。(4)地下建筑分布。为满足居住、幼儿园及商业办公的需求,小区设置地下车库,且设置范围较广。地下建筑面积约118471m2,设有五个汽车坡道入口(见图4)。地库顶板平均覆土厚度约1.2m,且地库顶板上设有排水层,排水措施做法为20mm高塑料板排水层,凸点向上。在海绵设计过程中应尽量避免大开挖,并做好防水保护,避免影响地库结构。(5)场地土壤渗透性能。小区土壤表层土已基本置换为杂填土,厚度为1~3m不等,有一定透水性;表层土下为原土,以粘土为主,其渗透性较差(见表1)。(6)地下水位。小区场地上部杂填土中的地下水,属上层滞水~潜水,主要接受大气降水及地表渗漏补给,其水位随季节、气候变化而上下浮动,正常年变幅在1.0m左右。场地勘察测得稳定水位埋深在1.90~3.50m,潜水位稳定水位相应标高在0.93~2.16m(见表2)。(7)设计下垫面。①建设前。结合地块各类下垫面面积(见图5),根据住建部指南中“径流系数”,经核算,小区建设前的雨量径流系数为0.33(见表3),场地年径流总量控制率可达到67%。②传统开发模式方案。无锡属亚热带南部季风气候区,气候温和湿润,雨量充沛,年平均降雨量为1158mm;年际差异较大,最多年降水量达1713mm(见图6)。无锡降雨呈明显季节性特征,全年降雨多集中在5~9月份,约占全年降水量的60%左右。结论:采用传统开发模式,小区硬质铺装面积增大,年径流总量控制率明显降低,雨水资源大量流失,增加了城市内涝和雨洪风险,需进行海绵城市优化设计。(8)现状总结:①容积率较高,硬质铺装较大;②地库范围广,地库顶板覆土厚度一般,不宜采用垫层较深的海绵设施;③地下水位整体一般,不宜采用下渗技术的应用,如湿地等;④土壤的渗透性较差,影响有下渗功能的海绵措施,必要时需要换土;⑤小区东北角雨水排水口不应直接排入河道,需进行海绵设施过滤处理;⑥景观公共绿地过于集中,需增加地表雨水收集管渠,增大海绵载体汇水范围。

2.2项目海绵城市设计完成值

小区海绵设施以年径流总量控制为主要目标进行设计,并能解决前述总结出的问题,满足面源污染削减率要求。其中设施所具备的调蓄容积应满足“单位面积控制容积”的指标要求,用“容积法”计算项目的设计调蓄容积结果(见表5)。根据最终海绵设施布置情况,年径流总量控制率满足75%,透水铺装率满足40%以上,雨水管网设计暴雨重现期3a,面源污染削减率满足要求。

2.3海绵设施应用及适用性分析

(1)海绵设施布置。结合各专业设计情况,在满足调蓄容积情况下考虑美观性和实用性,选择海绵措施(见表6、图8)。(2)设施分析。①透水铺装。在保证小区景观的情况下,考虑采用同性质的透水材料替代,即将原设计沥青及塑胶换成透水沥青(见图9)及塑胶,局部陶土砖替换成透水砖。考虑开发周期及荷载,全部透水铺装均采用半透垫层构造做法。②生物滞留设施(见图10):下凹绿地及雨水花园。地库覆土一般,小区结合绿地竖向及草灌线大量设置浅层下凹绿地,于地库范围线外零星设置深层下凹雨水花园,平衡整个地块调蓄体积。由于局部地区下凹绿地及雨水花园过于集中,在结合坡度的情况下,大量设置了植草沟、线形排水沟、开孔路缘石等排水设施,保证足够的雨水能导流进入其中。③雨落管断接。考虑建筑设计及整个地势情况,结合下凹绿地及雨水花园设置雨落管断接(见图11)。④雨水回用蓄水池及环保型雨水口。小区用地面积超过20000m2,按要求设置雨水回用蓄水池,同时解决小区东北角雨水排放的过滤问题。其余场地雨水经过下凹绿地及雨水花园过滤后流入管网,蓄水池将收集范围内的海绵设施过滤后的雨水再次过滤,提高了面源污染削减率。考虑非透水铺装区域的人造污染,提出初期雨水截污过滤的概念,在下凹绿地、雨水花园及蓄水池相应汇水区域以外的地方,点设环保型雨水口,做到点面结合,保证雨水截污全覆盖。

3总结

海绵城市建设在发展过程中,因与传统开发模式碰撞较多,相关各方不可避免会产生一定的理解偏差和阻碍。应该本着因地制宜的原则进行设计,根据实际情况采用不同的技术应用策略。海绵城市建设是一项统筹性较强的工作,不仅要充分了解各相关专业的情况,协调互相之间的关系,还要对设计方案和经济数据不断进行分析比较,才能做出兼顾地域文化、美观、经济、适用等多种要求的好的海绵城市作品。

参考文献:

[1]仇保兴.海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J].建设科技,2015(1):11-18.

作者:刘军 单位:江苏博森建筑设计有限公司

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