海绵城市理念下居住区雨水径流控制应用研究——以天津津侨国际小镇香坻园馨园项目为例

段浩宇

（天津华汇工程建筑设计有限公司，天津 300384）

0 引言

随着我国城市化的快速发展，大量城市原始土地被建筑、广场、道路等覆盖，城市下垫面硬化严重，原有水文特征被迫改变，使得“原本渗透进入土壤补充地下水的雨量因为不透水地面变成了地表上的径流，致使城市地面出现径流方式改变造成的洪峰流量增加、时间提前，洪涝灾害发生的几率增加”[1]。面对严峻的城市雨水形势，2013年“中央城镇化工作会议”上，习近平总书记明确指出：“解决城市缺水问题，必须顺应自然，要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”[2]。

海绵城市是指“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，需要时将蓄存的水‘释放’并加以利用”[3]。经验表明，“在正常的气候条件下，典型的‘海绵城市’可以截留80%以上的雨水”[4]。

海绵城市建设目标一般包括径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等，“由于径流污染、雨水资源化多通过径流总量控制实现，且通过源头总量减排有助于实现径流峰值控制目标”[5]，因此，在项目中进行雨水径流总量控制，计算雨水综合径流系数、雨水控制径流量等系数[6]，成为海绵城市设计的关键。

1 项目工程简介

1.1 项目背景

天津市城乡建设委员会于2016年发布《天津市海绵城市建设技术导则》[7]（以下简称《导则》），用于指导天津市海绵城市规划、建设工作。在此背景下，天津津侨国际小镇香坻园馨园项目（以下简称“馨园项目“）进行海绵城市深化设计，重点控制雨水径流，以期成为当地具有代表性的雨水径流控制实例，同时希望通过该项目探索居住区雨水径流控制设计方法，以在其他项目中推广应用。

1.2 项目概况

馨园项目位于天津市宝坻区，东临支路四十，西临西环路，南临次干路五，北临支路三十二，工程周边均有市政雨水管网。项目占地面积约2.70m2，总建筑面积约4.57m2，地上建筑面积3.25万m2，地下建筑面积1.32m2，容积率为35%。

1.3 设计目标

该项目于建筑设计完成后进行海绵城市优化设计，主要进行雨水径流控制。在设计中采用雨污分流的排水体制，参照《导则》确定项目多年平均降雨量为556.60mm，雨水重现期为2年，暴雨强度计算公式为q=3034(1+0.7589LgP)/(t+13.2148)0.7849，以期达到年径流总量控制率为80%、设计降雨量30.4mm、综合径流系数≤0.45的设计目标。

2 雨水径流控制的应用

2.1 下垫面分析

下垫面是降雨受水面的总称，其材料直接决定综合径流系数，影响总径流量，该工程采用硬屋顶、沥青整浇地面、大块石等铺砌地面，全材料透水地面、绿地等材料作为下垫层。项目建成后的下垫面分析详见表1。

表1 下垫面分析一览表

2.2 雨水径流控制数据计算

雨水径流控制数据计算主要包括雨水控制总量、雨水综合径流系数、雨水控制径流量、调蓄容积以及实际年径流总控制率等，通过数据计算指导建筑、道路、绿地与设施的规划、设计与施工，减少雨水流失，收集、净化、利用雨水。

2.2.1 雨水控制总量

雨水控制总量计算公式为W=H×F，H为设计降雨量（工程取值0.0304m），F为汇水面积（工程取值27056.9m2）。将数值带入公式，计算得出雨水控制总量W=822.53m3。

2.2.2 雨水综合径流系数

雨水综合径流系数反映了场地对雨水径流的控制能力，与场地的下垫面关系密切，计算过程详见表2。

2.2.3 雨水控制径流量

雨水控制径流量计算公式为V=W×Φ，W为雨水控制量（工程取值822.53 m3），Φ为雨水综合径流系数（工程取值0.377，计算过程见表2），将数值带入公式计算得310m3。

表2 雨水综合径流系数分析

2.2.4 调蓄容积

LID设施为低影响开发设施，海绵城市设计中常见的LID设施有下凹式绿地、雨水桶（罐）、生态树池、蓄水模块、调蓄（节）池等，其通过收集、贮存雨水到达调蓄容积的目的。该项目采用的控制径流体积的技术措施及其雨水控制体积分析详见表3。

表3 用于控制径流体积的LID设施一览表

2.2.5 实际年径流总量控制率

场地实际控制降雨量计算公式为h实=V3×1000/（F×Ψ），V3为调蓄容积（工程取值375m3，计算过程见表3），F为汇水面积（工程取值27056.9m2），Ψ为综合径流系数（工程取值0.419），将数值带入公式计算得h实=33.1mm。

根据内插值计算，实际年径流总量控制率=80%+(h实-h80%)/(h85%-h80%)×(85%-80%)=80%+（33.1-30.4）/（37.8-30.4）×5%。h实为场地实际控制降雨量，h85%、h80%为年径流总量控制率为85%、80%时对应的降雨量，根据《导则》表4.2.1取值。经计算，该工程实际年径流总量为81.82%，可满足年径流总量控制率80%的要求。

2.2.6 千平米硬质铺装的调蓄容积计算

千平米硬质铺装的调蓄容积计算公式为V0=V3×1000/（F1+F2），V3为调蓄容积（工程取值375 m3），F1为透水地面面积（工程取值2542.6m2），F2为不透水地面面积（工程取值2708.5m2），将数值带入公式计算得71.41m3。

3 雨水径流控制在馨园项目中的实施

雨水径流控制的实现需通过道路设计、透水材料的地面铺装、下凹式绿地的设置、下凹式绿地植物的种植、雨水管网的布置及其它海绵城市设施的施工、维修实现，因此，实施中应关注以下方面内容。

3.1 道路设计

道路铺装的坡向，应严格执行专项图纸的要求，标高与坡度以景观图纸为准，原则上坡度在0.2%～5%之间，并且最好能控制在2%以内。没有设置纵坡的道路，应以专项图纸的竖向控制图和雨水径流组织图为准；道路应采用平侧石，如果采用高侧石，侧石应按要求向绿地开孔，并保证路面雨水能顺利排入绿地。

道路进入绿地的雨水，建议为散排方式，不建议采用有组织排水。如果为有组织排水，须在排水口增加防冲刷及截污控污措施。设计图没有规定的，在排水口放置200厚火山石网箱，比排水口两侧宽300mm，与排水口的垂直距离为500mm。

3.2 地面铺装

透水铺装的范围、类型做法须严格执行专项图纸的要求，透水铺装的范围及类型、下垫面分析见表1，代表性做法见图1。其中，透水材料的强度、透水性、孔隙率等指标应符合相关规范的要求，作为基层的透水混凝土孔隙率不得低于15%，建议由品牌专业厂商供货及进行专项实施。隐蔽工程须对分部验收报告及影像资料留档。

图1 下沉绿地典型剖面图

铺装中原则上不设置排水口，确需设置的，须采用双腔室雨水口，并设不锈钢截污挂篮。铺装窄边如果大于6m，须在铺装四周增加透水渗管。铺装单向长度每达到6m，须在中间3m处增加透水渗管。

3.3 下凹式绿地

下沉绿地的边坡不得大于1：3，如果是垂直坡，须采用挡墙形式过渡。垂直坡的上端和下端，均须增设50厚300宽石屑（粒径8～10mm）。

下凹绿地的坡底，须进行土壤改良，改良深度不得小于300mm，建议改良深度为植物生长需要的土壤深度，具体以种植说明或相关规范的要求为准。改良后的土壤渗透系数应介于1.5×10-4～5×10-5m/s之间，如无特殊说明，可按照20%山皮砂考虑。其它改良措施仍以种植说明为准。

下凹绿地坡底的坡度，须按照0.3%～0.5%的坡度向溢流管找坡。下凹绿地的边坡至溢流管的距离小于15m的，下凹绿地内不设渗透管，否则设置渗透管。渗透管不找坡，埋深不少于300mm，同时，埋深须位于植物生长需要最少深度的下方，渗透管埋深以上的部分均进行土壤改良,渗透管做法见图2。若下凹绿地中为现状雨水井改造为溢流井的，则均须设置渗透管，要求同上。

图2 渗透管做法图

下凹绿地在下雨时应能积水，但积水时间不得超过12h，否则须对土壤进行改良。因雨水汇积导致下凹绿地内的土壤板结或植物生长不良的，应设置条带状下凹绿地（功能等同植草沟）排水口，且与植草沟底齐平，并在四周采取截污控污措施。

3.4 下凹绿地内植物

下凹绿地内的植物不得种植外来未驯化品种和娇贵品种，不得种植忌水湿、极度不耐旱、对盐碱敏感的植物品种，不得种植极度不耐黏土、砂土的植物品种，以及其它被证实不适应下凹绿地的植物品种。在植物种植时，不得因为下凹绿地改变原来景观设计对植物高度、平整度、前后高低等的要求，需根据下凹绿地情况调整植物高度、密度等植物规格。

下凹绿地直接与铺装或小品等土建基础、建筑基础接触时，土建基础或建筑基础埋地部分须采用二布一膜防水布进行立面和底面的隔离，伸入下凹绿地底面的垂直长度应大于等于1m。如果两个基础相近导致底面防水布连接或重叠，防水布无特殊注明的，须每隔2m断开1m，确保雨水正常下渗。下凹绿地跨越地下建筑时，超过地下建筑边界2m的部分基础回填须夯实到位，且须采用二布一膜防水布进行隔离，防水布与地下建筑顶板齐平。

3.5 雨水管网

垂直于坡度方向的透水渗管，其间距不得大于15m，且应与附近的雨水管网连接。全透水的透水渗管，设置于碎石层中；半透水的透水渗管，设置在非透水层的上方透水层中。

下凹绿地内的溢流管或溢流井的井口标高，即下凹绿地调蓄容积的控制标高，如果有设计标高的，以设计标高为准，如果没有设计标高的，须低于下凹绿地收集雨水区域的铺装最低标高50mm。下凹绿地的其它井，其井口标高须高于下凹绿地调积控制标高至少50mm，防止下凹绿地雨水倒灌入非雨水井。高出绿地部分的井座，应注意美化装饰，工程做法见图3。

图3 高出绿地井座装饰图

溢流管或溢流井，须增加截污挂篮等控污措施；除特殊注明外，与检查井均采用DN200连接管连接，连接管应注意与其它管线交叉时不相互冲突。

建筑雨水管必须断接，建筑雨水落水管不得直接接入雨水排水管网。车库顶板上应设排水层，将土壤饱和后下渗到地下车库顶板的多余雨水排入雨水主管网。

3.6 其它雨水径流控制设施

具有收水蓄水作用的海绵设施，须在水质变坏前使用完毕，在下一次下雨及水质变坏前须排空储存水。存储的雨水在使用前应进行检查，符合用水要求方可使用，否则在雨后排入市政管网。应定时对海绵设施的底部进行沉泥检查并进行清理，确保雨水进入海绵设施时水质去污达到海绵城市专项设计要求。

经过雨水径流控制主要指标在馨园项目中的落实，工程主要设计指标均达到设计标准，如表4所示。

表4 雨水径流控制主要指标达标情况一览表

4 结语

经过设计，对近三十年降雨数据、管网能力和低影响设施能力进行分析，三十年实测最大降雨情况下,该项目无内涝风险。道路积水不会超过15cm,建筑室内不会进水；小区道路入口处标高高于相邻道路20cm，项目周边道路径流雨水倒灌可能性不大；地下车库出入口坡顶设置排水沟和拦水坎等设施，防止了雨水灌入地下车库。

如发生内涝，该项目建筑物外的场地将成为泄流的通道。经分析，场地内道路无局部低点，洪水可根据场地内的竖向变化情况通过重力排水至市政道路，通过市政排水系统进行排涝。