近年來,黨中央、國務院高度重視海綿城市建設,《國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見》,明確了海綿城市建設的定義和內(nèi)涵,以及具體要求和措施。

住建部、水利部、財政部于2015年開展海綿城市建設試點工作,湖南省常德作為首批海綿試點城市中一員,全面開展海綿城市建設,系統(tǒng)性解決城市水生態(tài)、水安全、水環(huán)境、水資源等問題,經(jīng)過4年不懈努力,試點區(qū)全部達到海綿城市建設目標并順利通過三部委考核。
本案例選取常德市水岸名苑小區(qū)海綿化改造方案設計作為源頭削減典型項目,力求做到緊密圍繞海綿城市這一理念并以問題為導向,改變傳統(tǒng)的雨水收集排放系統(tǒng)(雨水→雨水口→雨水口連接管→檢查井→市政管網(wǎng)的“快排”系統(tǒng)),綜合運用海綿設施,將路面雨水引入植草溝和雨水花園,將屋面雨水導入至干塘,使其達到水量水質(zhì)控制目標,對同類型的小區(qū)海綿城市改造設計具有一定的借鑒參考意義。
現(xiàn)狀及問題分析
現(xiàn)狀概況
改造院落位于常德市江北城區(qū),南臨濱湖路,東至朝陽路,總占地面積約為13158㎡。
建筑密度30%,綠地率15%。建筑由住宅樓及商業(yè)裙樓組成,無地下停車場。院落已建成12年,為多層商住樓。

項目區(qū)屬副熱帶季風氣候區(qū),4~8月為暴雨多發(fā)時段,暴雨日數(shù)占全年的85.9%。年均降雨量1373mm,年均蒸發(fā)量1193mm。
借用GIS工具解析1:500地形圖,將下墊面劃分為屋面、綠地、道路、硬質(zhì)鋪裝、裸土5種類型,分別占總面積的33.0%、16.7%、21.0%、28.2%、1.1%,現(xiàn)狀綜合徑流系數(shù)為0.73,硬化地表面積占比較大,年徑流總量控制率為38%,亟需海綿設施蓄滯雨水。
問題分析
1. 積水問題
經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研,小區(qū)共五個積水點,積水深度為15~40cm,主要原因是雨水口堵塞、雨水管道淤積等原因造成雨水排水不暢,導致積水。
此外,小區(qū)東面朝陽路標高比小區(qū)內(nèi)部平均標高高0.7m,路面雨水通過大門進入小區(qū),外圍客水匯入加劇了小區(qū)積水。
2. 停車問題
該小區(qū)無地下停車場,55個地面停車位遠遠無法滿足住戶停車需求,因此常常出現(xiàn)消防通道、小區(qū)過道違規(guī)亂?,F(xiàn)象。設計前期對小區(qū)住戶進行了問卷調(diào)查,小區(qū)住戶需求主要體現(xiàn)在停車問題上。
3. 黃土裸露
由于養(yǎng)護工作的長期缺失以及人為踐踏等原因?qū)е轮脖凰劳觯S土裸露,景觀效果極差。
4. 可改造空間小
該項目屬于老舊小區(qū)改造,設施陳舊,地下管線錯綜復雜,地表硬化率較高,達到控制目標需充分解析現(xiàn)狀的基礎上合理布局海綿設施。

設計目標與原則
設計目標
1. 內(nèi)澇防治標準:30年一遇。
2. 體積控制目標:年徑流總量控制率85%,對應設計降雨量28.2mm。
3. 徑流污染控制目標:年SS總量去除率47.3%。
設計原則
1. 系統(tǒng)性原則
根據(jù)項目面臨的突出問題,進行系統(tǒng)化設計,綜合實現(xiàn)雨水源頭削減、凈化、資源化利用以及不同重現(xiàn)期降雨徑流安全排放等多重目標。
2. 因地制宜
結合項目條件,科學選用適宜雨水設施,并根據(jù)需求進行技術優(yōu)化;甄選適合本地氣候特征的植物種類進行配置;合理利用地形、管網(wǎng)條件,充分發(fā)揮綠色雨水設施、管網(wǎng)等不同設施耦合功能。
3. 先綠色后灰色、先地上后地下的原則
雨水徑流組織優(yōu)先通過地上綠色基礎設施對雨水進行滲透、滯蓄、凈化,多余雨水在通過地下管網(wǎng)進行排放。
4. 創(chuàng)新性
對選用的各類海綿設施進行結構、功能及布局形式創(chuàng)新與優(yōu)化,保障其適應本地氣候和水文地質(zhì)特征的同時,降低建設及后期運行維護難度。
總體方案設計
調(diào)蓄容積計算
項目總目標為控制28.2mm降雨,參考《指南》中各類下墊面雨量徑流系數(shù)參考值,采用加權平均發(fā)得出綜合雨量徑流系數(shù)為0.67,采用容積法公式計算出設計總調(diào)蓄容積為249m?。
排水分區(qū)劃分
參考現(xiàn)狀排水管網(wǎng)勘測資料、地形圖、雨落管位置等信息將項目劃分5個匯水分區(qū),每一個排水分區(qū)對應一個獨立的排水系統(tǒng)分別進行海綿城市設計。

工藝流程
針對不同下墊面條件,分別采取相應的海綿設施,對徑流雨水進行導流、傳輸與控制,將屋面、道路、硬質(zhì)鋪裝雨水通過植草溝或斷接技術引入雨水花園和滲透塘進行雨水調(diào)蓄與凈化,溢流雨水進入市政管網(wǎng),工藝流程如下圖所示:

海綿設施布局設計
海綿改造方案充分采用源頭削減類海綿設施,利用“滲、滯、蓄、凈”等技術控制雨水徑流。布局主要內(nèi)容:
1. 考慮住戶對停車位需求,對現(xiàn)有硬質(zhì)鋪裝車位及部分綠地進行生態(tài)停車位改造;
2. 在停車位內(nèi)側布設植草溝與雨水花園相連通;
3. 對裸露的土地進行雨水花園改造,雨水花園內(nèi)設溢流口,頂部標高高于綠地100mm;
4. 院落休憩步道采用透水磚鋪設;
5. 對院落中央硬質(zhì)雨水池進行拆除,改造為干塘,周圍建筑雨落管斷接處理,雨水通過DN200連接管進入干塘;
6. 對車庫前破損路面進行混凝土修復處理。

▲海綿設施平面布局圖
海綿設施規(guī)模計算采用容積法計算改造后年徑流總量控制率可達到85.1%,年ss總量去除率達48.3%,達到總目標控制要求。

排水及溢流設施設計
本方案排水設計主要目的為解決舊排水系統(tǒng)問題及新增海綿設施排水系統(tǒng),具體布設如下:
1. 對現(xiàn)有雨水管道全部疏通,并對破損管道進行修復;
2. 對院落西南邊雨污混接點進行改造,就近接入雨水干管;
3. 院落入口道路兩側新建縫隙式排水溝(150×200)排除積水;
4. 植草溝、雨水花園溢流口之間新建DN150PVC滲透管連接,溢流口與雨水系統(tǒng)檢查井之間采用DN200 HDPE管連接。
具體布設如下圖所示。

▲排水系統(tǒng)建設示意圖
豎向設計
海綿城市需嚴格控制小區(qū)道路、鋪裝、海綿設施、溢流口及雨水管等豎向關系,精細化設計。
小區(qū)內(nèi)建筑、道路現(xiàn)狀豎向保持不變,涉及豎向變動的內(nèi)容為下沉的海綿設施,如雨水花園、植草溝、滲透塘。設施間通過溢流雨水井連接,多余的雨水就近排入小區(qū)內(nèi)的現(xiàn)狀管網(wǎng)。

▲豎向設計示意圖
種植設計
保留場地所有大喬木以及不影響設計的灌木,因地制宜多選用鄉(xiāng)土植物品種:
滲透塘植物配選主要比選其凈化水質(zhì)能力,并參考植物在不同區(qū)域光照對其生長的影響,可采用喬灌草相結合的多種植物配置形式,或點綴或渲染景觀空間環(huán)境;植草溝和雨水花園的植物應選擇耐淹、耐旱且根系發(fā)達的植物,主要用于維系土壤滲透率,處理和吸收雨水中的氮、磷、重金屬等污染物,可優(yōu)選景觀視覺較好的植物。

模型達標性評估
選用Digital Water2.0作為建模工具構建小區(qū)一維二維耦合模型,在此基礎上添加LID模塊,評估規(guī)劃實施后的徑流控制效果。

1. 徑流量評估
30年一遇(24h)降雨條件下模擬結果顯示,通過海綿城市改造,院落積水點減至兩處,且積水深度低于15cm,達到內(nèi)澇防治標準要求。
改造前后積水區(qū)情況對比如下圖所示:

典型年降雨(2014年)模擬結果顯示,院落徑流量由改造前的1.02萬m?降至改造后的0.25萬m?,年徑流總量控制率達到86.3%,已滿足設計目標(85%)需求。
以P=1,t=180合成降雨作為模擬條件,結果顯示,通過海綿城市改造,徑流總量削減32.17%,峰值流量削減22.52%,峰現(xiàn)時刻推遲5min,如下圖所示,海綿城市改造對徑流量削減效果顯著。

2. 徑流污染評估
2014年降雨模擬結果顯示,改造后規(guī)劃區(qū)年SS總負荷為387.6kg,改造前規(guī)劃區(qū)年SS總負荷為752.6kg,年SS總量去除率為48.5%,達到了水質(zhì)控制總目標(47.3%)要求。
以P=1,t=180合成降雨作為模擬條件,結果顯示,通過海綿城市改造,徑流污染濃度峰值削減31.58%,峰現(xiàn)時刻推遲2min,海綿城市改造對徑流污染削減效果同樣顯著。
建成效果
直觀效果
工程建設完成后,通過地形塑造和植物配置,大大改善和提升了小區(qū)人居環(huán)境與景觀效果。

效益分析
1. 經(jīng)濟效益
小區(qū)綿城市改造,有效緩解小區(qū)積水問題,按頻率法計算,片區(qū)海綿城市建設項目實施后,年平均減免內(nèi)澇損失為20萬元。
海綿城市各項工程的建設,將進一步完善小區(qū)基礎設施以及環(huán)境質(zhì)量,提升土地利用價值。參照常德市近幾年的土地價格,海綿城市建設完工后,每畝土地可增值約35萬元,整個小區(qū)土地增值效益638萬元。
2. 社會效益
本次改造前充分調(diào)查了居民需求,以問題為導向進行海綿建設。
改造完成后,居民對政府和人居環(huán)境狀況的滿意率將大幅度提高,十分認可并支持海綿城市建設,形成強烈的自豪感和歸屬感,增強社會凝聚力。
3.環(huán)境效益
通過海綿城市技術措施的組合運用,形成了錯落有致的綠地景觀,為小區(qū)居民提供了舒適的生活環(huán)境。通過模型計算SS污染物總量去除率達48.5%,減少了穿紫河面源污染的輸入貢獻。
經(jīng)驗總結
海綿城市建設是一個系統(tǒng)的工程,需系統(tǒng)調(diào)配“源頭”“過程”“末端”雨水削減控制,結合地上地下改造措施,協(xié)調(diào)給排水、景觀、道路等多專業(yè)合作。
老舊小區(qū)海綿改造需以問題為導向,方案設計前期必須充分調(diào)查民意,切實解決現(xiàn)狀問題,不能為了海綿而海綿,應因地制宜,避免大拆大建,充分發(fā)揮現(xiàn)有場地條件對雨水進行滲透、滯蓄。
應注重排水模型的應用,構建現(xiàn)狀排水模型對現(xiàn)狀問題分析定量化,為小區(qū)低影響開發(fā)設計和排水系統(tǒng)設計方案提供強大的數(shù)據(jù)支撐;構建海綿城市規(guī)劃排水模型對項目建設后進行水文水質(zhì)模擬評估。