海綿城市方案優(yōu)化設計與雨水資源利用

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摘要:隨著城市建設的迅猛發(fā)展，人們收入的增加，揚州市的新建住宅工程如雨后春筍隨處可見。近三年來，揚建集團所承建的工程項目，有三個涉及到海綿城市方案的設計施工與雨水資源的開發(fā)利用，筆者結合多年的工作經驗，就新建住宅工程的海綿城市方案優(yōu)化設計與雨水資源的綜合利用，在這里作了較為詳細的闡述。

關鍵詞:新建住宅工程；海綿城市；優(yōu)化設計；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，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“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)化工作會議的講話中強調：“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設自然存積、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與雨水資源綜合利用的目的

新建住宅工程海綿城市建設目的就是使新建的住宅小區(qū)內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25%。就是小于項目所在區(qū)域揚州市所規(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，能及時用到小區(qū)內需要的地方，如綠化養(yǎng)護、車輛沖洗、景觀水池補水等，在保證雨水資源得到充分利用的同時，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與雨水資源綜合利用方面存在的問題

目前，揚州市新建住宅工程項目，由于土地資源緊張，基本上以小高層、高層為主，業(yè)主機動車輛停放均設計在地下室，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，加上全市住宅項目推行海綿城市建設不到二年，在海綿城市方案的設計和雨水資源綜合利用上，沒有結合新建住宅工程的特點，也沒有充分利用住宅小區(qū)景觀綠化設計，沒有做到海綿城市、景觀綠化、雨水資源利用三個方面設計上的綜合、優(yōu)化、互補，造成資源的浪費和工程綜合成本的增加。在海綿城市方案、雨水資源利用設計的申報、審批、完工后驗收等方面，由于新建住宅工程剛推廣實施海綿城市建設，因而無論是建設單位，還是施工單位、政府主管部門，重點都放在方案的審批關和完工后驗收關，至于交付業(yè)主使用后，海綿城市與雨水資源綜合利用設施的運行成本與是否運行，都是無關緊要的，后續(xù)也沒有政府職能部門跟蹤、檢查、關注。所以雨水資源得不到充分利用，同樣，投資建設的海綿城市與雨水資源綜合利用設施也未能充分發(fā)揮其作用。

三、新建住宅工程海綿城市方案的優(yōu)化設計

海綿城市方案的設計首先結合新建住宅工程項目結構、功能、景觀綠化面積與標準，雨水資源需用區(qū)域與量、周邊地貌、環(huán)境等情況，區(qū)分對待，綜合考慮。同時在雨水凈化、收集、儲存等材料、設施的選用上，不但要考慮建設成本，還要考慮使用、維護成本，在保證產品質量與使用壽命的前提下，優(yōu)質選用價低產品。

1.通過設計措施解決新建住宅工程屋面雨水的蓄存與利用

在結構設計階段，應結合海綿城市建設需要，在每幢樓的各樓梯頂層增加混凝土雨水過濾收集水箱（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，水箱內設置小水池，用于雨水除污、過濾，過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)與自來水串聯設置切換閥，當無雨水時用自來水。除污、過濾小水池與衛(wèi)生間排污管接通并設置控制閥，定期開閥排放小水池內積存的污水。另外，水箱頂部設置溢水管接至衛(wèi)生間排污管。

2.輕質陶粒在新建住宅工程海綿城市方案設計中的應用

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，將項目內雨水通過地下管網引排集中到地下蓄水池（圖2），這種做法對于新建住宅工程項目，如果為海綿城市方案的設計、審批通過是完全沒有問題的，但投入的海綿城市建設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，結合新建住宅特點，利用輕質陶粒替代成品塑料蓄水模塊，應用于海綿城市方案的設計，不但雨水凈化功能強、綜合成本低，而且施工方便，使用壽命周期內無需維護。輕質陶粒(圖3)，每立方米比重在300-500公斤，空隙率達到60%，無毒、無味、抗壓耐磨、耐腐蝕，并具有良好的吸附性能和強度，適用于各類水質的凈化處理。具有材質輕、抗壓、保溫、防凍、防震、輻射等優(yōu)點，完全可以替代成品塑料蓄水模塊。（1）輕質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一定厚度的輕質陶粒儲水層（圖4），雨天可輕松解決屋面雨水的收集、儲存問題，晴天空氣干燥、氣溫升高，白天太陽的爆曬，使綠化帶下的儲水層會通過土層向上蒸發(fā)，這樣還可以解決草坪、喬木、灌木晴天養(yǎng)護的問題。另外喬木、灌木長大后根須部分穿過土層可以進入陶粒儲水層吸收水分，既不影響陶粒儲水層的儲水功能，又有利于綠化植物的生長，這是塑料蓄水模塊無法替代的。而且這種做法也適合于在地下室頂板上，陶粒厚度可根據頂板上回填土層厚度與上面綠化品種、規(guī)格等作相應調整。（2）輕質陶粒作為蓄水層用在硬質鋪裝、道路旁邊綠化帶在海綿城市方案設計中，通常采取透水鋪裝、透水混凝土路面的措施，解決硬質鋪裝、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成本較高，如果在硬質鋪裝、道路邊的綠化中，設置陶粒蓄水層（圖5），可以解決硬質鋪裝、道路雨水收集難題。通常陶粒墊層頂標高底于路面30公分，路旁綠化頂部標高要高于路面70公分，整體坡度的設計要結合地下陶粒蓄水層開挖的深度與多余土方，原則上形成自排水至路沿石外側的濾水溝。

3.雨水凈化、收集、利用融入新建住宅工程項目景觀設計

在新建住宅工程項目景觀設計時，要結合雨水的收集、使用及海綿城市規(guī)定相關雨水收集、消納指標等方面的因素，設計景觀水體的位置、大小、數量，目的是方便雨水凈化、收集、利用（圖6），達到降低海綿城市建設成本的目的。

四、雨水資源的綜合利用

新建住宅工程的海綿城市建設在揚州市剛處于起步階段，按照審核通過的海綿城市方案建設交付并投入使用的已建工程項目不到三個，在雨水資源的收集、凈化、利用方面，沒有經驗，尤其對于水資源豐富的揚州市而言，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水，所以，對于在建或新立項的項目投資方而言，目的只在于為了最終拿到產權證，而去設計、建設海綿城市。因此職能主管部門，在做好方案審核、建成后驗收工作的同時，要把重點放在投入使用后，雨水的消納、收集、凈化、利用的監(jiān)管上，從而確保實現真正意義上的海綿城市。

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

在海綿城市方案設計時，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綜合成本，同時便于雨水利用。

2.推廣輕質陶粒堆積蓄水法，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，可以在項目景觀綠化區(qū)域任何一個部位增設，體積可大可小，雨水收集、凈化工序簡單、雨水利用方便。在綠化地下設置輕陶粒蓄水池，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，只要插入一端有網孔取水管，利用太陽能電源就可抽取地下雨水。

3.通過結構設計，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，一是在結構設計階段，可通過變更局部結構，在各單元樓梯間頂層屋面板下方增設雨水收集、凈化池，與各層衛(wèi)生間抽馬桶供水管連接，解決雨水的使用問題；二是由地下雨水蓄水池抽取雨水送到每個衛(wèi)生間。上述二種方案中，第一種方案使用方便，后期維護成本低，值得推廣。

五、結語

隨著國家對海綿城市建設的重視，今后政府相關部門對海綿城市方案的審核、建設過程中的檢查、建成后的驗收等方面，管控將起來越嚴，而對于投資建設方而言，最關心的是建設成本與能否驗收通過交付使用，使用方則關心海綿城市相關設施的運行維護與雨水的凈化、利用成本。海綿城市的方案設計涉及到結構、給排水、機電、景觀綠化等方面的設計與施工，所以海綿城市建設方案的優(yōu)化必須從設計方面著手，加強與相關專業(yè)設計的溝通協(xié)作，從而實現方案最優(yōu)、成本最低的目的。

作者:王繼明 單位:江蘇揚建集團有限公司