福州市某小学海绵城市设施设计实例分析

卓清燕

(福建省建筑科学研究院有限责任公司 福州 350018)

1 工程概况

本工程建设地点位于福建省福州市鼓楼区，项目总用地面积为5806.00m2，其中建筑占地面积1844.43m2，硬质地面面积2219.77m2，绿地面积1741.80m2，主要是新建一栋上部6层的教学综合楼(包含2层平战结合人防地下室)。依据《福建省海绵城市建设技术导则》，参照福州市“径流总量控制率——设计雨量”曲线以及我国部分城市年径流总量控制率与对应的设计降雨量值一览表，本工程场地设计控制雨量为24.1mm，年径流总量控制率75%、面源污染(ss)削减率45%[1]。

2 雨水径流控制技术措施

为了实现年径流总量控制的目标，可以采取各种海绵城市技术及其相应的措施。常用的海绵城市技术措施有下凹式绿地、雨水花园、植草沟、透水铺装、绿色屋顶、生态湿地景观、雨水调蓄回用等。

(1)下凹式绿地：具有一定的调蓄容积，但比较有限，其构造简单，建设、维护成本均比较低，故适用范围广泛，但它在大面积使用时，容易受地形条件限制。

(2)雨水花园：具有生态可持续的特点，一般都要设置滤料层、渗管等附属设施，构造相比下凹式绿地较为复杂。

(3)植草沟：具有一定的雨水净化功能，可收集和输送雨水，经常和其他技术设施配套使用，起到衔接作用，但它对地形条件要求较高。

(4)透水铺装：透水铺装透水能力强，且施工方便、适用范围广泛，但它对铺设面基层要求较高，且透水砖的孔隙比较容易堵塞，若后期维护不到位，其透水性能将大大下降，甚至丧失透水功能。

(5)绿色屋顶：能有效达到源头减排的作用，同时还具有隔热作用，但它对屋面荷载防水和空间等方面有较高要求，适用于平屋顶和坡度不超过15°的坡屋面。

(6)生态湿地景观：具有一定雨水调蓄容积的措施，具有生态优良、景观优美等特点。常见的生态湿地景观的构建主要由生态塘、生态护坡和生态浮岛等设施组合而成，需要较大的场地空间，受场地景观水体的规模和进水水质等方面的条件影响较大。

(7)雨水调蓄回用：主要由预处理系统、雨水蓄水系统、雨水供水系统和雨水控制系统组成，该技术成熟简单且稳定性较好，但建设费用较高，且日常养护费用高，目前主要适用于用地紧张的工程项目。

上述几种海绵城市技术可以单独使用，也可以多种联合使用，在实际工程设计中，应结合工程的实际情况，合理确定控制目标，科学规划布局和选用合适的海绵城市技术及其相应的设施。考虑到本工程用地紧张，无法提供较大的室外场地来构建一套完整的生态系统，所以设计首先排除了采用生态湿地景观技术，确定了以下两种设计方案。

方案一：出于为学校提供更多的活动空间、不占用校园用地的目的，本方案只利用地下空间，采用雨水调蓄回用技术，将屋面雨水经立管重力流排至室外雨水边沟后再排至室外雨水检查井，场地雨水和绿化过渗雨水也通过雨水口就近排至室外雨水检查井，通过室外雨水管网最终收集至雨水调蓄池。

屋面、硬质地面、绿地的径流系数分别为0.85、0.85、0.15，对应的面积详第1节的“工程概况”，计算得三者的径流量分别为37.78m3、45.47m3、6.30m3，则方案一场地综合径流系数为0.64，设计调蓄容积为89.55m3。通过计算得整个校区雨水管网最末端的相对标高为-1.978m，结合校区总平面布局，在校区南侧的校门口硬地区域设置一个有效容积为89.55m3的雨水调蓄池，尺寸为12m×2m×6m(h)。由于调蓄池容积较大，土建造价昂贵，而且该系统日常维护费用较高，完全超出学校的造价预算，同时室外埋地调蓄池也存在一定的安全隐患，所以经各方考虑方案一不予采用。

方案二：该校园的绿地面积和室外道路等均比较有限，只采用上述多项海绵城市技术中的其中一种是无法达到场地年径流总量的控制目标，故本方案将多项海绵城市技术进行联合使用，通过增加透水铺装和绿色屋顶、设置增加生物滞留设施(植草沟、雨水花园)来实现控制率指标要求。

通过表1中各类目的加权平均计算得方案二场地综合径流系数为0.44，场地径流总量为60.97m3，则本方案的目标调蓄容积为60.97m3。

表1 方案二场地径流系数计算

本方案在室外绿化部分设置了461.66m2雨水花园(设计有效深度为0.25m)，利用其调蓄容积来调蓄场地径流总量。

注：图1中明线线圈部分为雨水花园。雨水花园为自然放坡，上口大、下口小，非矩形状，根据计算得出雨水花园实际调蓄容积约为矩形状坑塘容积的0.6倍，则本工程不规则形状的雨水花园的调蓄容积的计算方法为：调蓄容积=面积×有效深度×0.6，计算的方案二采取的海绵城市技术设施的调蓄容积为69.25m3，大于目标调蓄量60.97m3，满足径流总量控制率指标要求。

此外，径流污染控制是海绵城市雨水系统的控制目标之一，我们一般采用SS作为径流污染控制指标，在此还应计算符合本方案的面源污染(ss)削减率能否满足要求。本方案中透水铺装、绿色屋顶、雨水花园的措施处理径流量分别为13.16m3、15.42m3、69.00m3，合计97.58m3，对应的措施处理径流量占比分别为0.13、0.16、0.71，合计为1.00，对应的措施SS去除指标分别为0.80、0.75、0.80，计算的措施平均SS去除率为0.79、年径流总量控制率为0.75、年SS总量去除率为0.60，得方案二的面源污染(ss)削减率为60%>45%，满足设计要求。

此外，经过市场调查，方案一的总造价约为90万，方案二的总造价约为76万，方案二比方案一更经济。

3 结语

综上所述，方案二采取多项海绵城市技术相结合的地上设施来满足控制率要求，相比较方案一的地下设施而言，遵循了因地制宜、先地上后地下的绿色优先原则，取得良好的景观、生态效果，在节约建设和运行成本的同时，排除了许多安全隐患，为学生提供了一个非常好的学习环境，同时也为小学所在的片区周边环境品质的提升创造了很多无形价值。