1 海绵城市
海绵城市,指的是城市类似海绵,具有吸水、蓄水、释水的效果,在适应环境变化、应对自然灾害的同时,具有良好的"弹性".而在建设海绵城市的过程中,总的来说需要遵循生态优先原则,再加上人工措施,应用的措施应选择一些对生态环境影响非常小的措施。最后建设出的城市要达到的基本目标是排水防涝,再在这个基础上实现对雨水的回收利用,包括积存、渗透、净化等方面。其中的低影响开发则是指在开发场地时,为了确保在开发前后水文特征能够保持不变,可采用源头式、分散式,维持场地原始的径流总量、峰值流量和峰现时间等水文特征不变。
2 基于海绵城市理念的建筑小区雨水控制利用技术
2. 1 屋顶绿化
屋顶绿化,顾名思义,就是在建筑物、构筑物裸露在外面的顶层,包括屋顶、天台,进行的绿化。屋顶绿化从一定程度上体现了海绵城市的理念,下面主要从三个方面来理解: 第一,在屋顶种植花卉植物,利用土壤本身具有的吸收和渗透作用,削减径流峰流量,降低径流总量,提高径流水质; 第二,屋顶绿化具有防水的作用,能够减少屋顶漏水的现象;第三,屋顶绿化还具有保温的作用,因为屋顶上种植的花卉植物是具有隔热的作用,所有能够保护建筑物不至于过冷或过热。
一个典型应用就是屋顶滞蓄排放,即在防水能力和承载能力都足够强的屋顶进行绿化,并在这个绿化过的屋顶上蓄水,主要是把雨水蓄积起来,然后在将雨水一点一点排入雨水通道。这样的方法和直接让雨水流入雨水通道的方法相比,更加节能环保,因为蓄积下来的雨水可以灌溉屋顶的植物,就节省了灌溉屋顶的水源。这种方式在我国很多城市都可以运用,源头控减的效果非常好。
2. 2 植被浅沟和下凹绿地
植草沟,顾名思义,就是种植了植被的地表沟渠。这种沟渠比普通沟渠的作用更加强大,不仅能够收集、输送和排放径流雨水,还可以对雨水起到一定的净化作用。这种沟渠能够和其他单项设施、城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统相连接,更能发挥它的作用。
下凹式绿地的功能和植草沟的功能大致上是类似的。下凹式绿地是一种天然的雨水渗透设施,能够加速雨水下渗。它的理念是从源头上治理城市因为雨水带来的洪灾,能够将水资源很大一部分内部消耗掉,保护城市水资源的自然循环系统不受破坏。
对于下凹式式绿地,要想其能够拥有强大的渗透功能,必须要满足以下两个条件。第一个条件是下凹式绿地的下凹深度不是人为规定的,需要根据所种植的植被的耐淹性和这块土壤本身的渗透性来确定,这样才能保证下凹式绿地的功能能够被最大限度的发挥出来,根据诸多的实践经验可以知道,下凹式绿地的下凹深度一般为 100 - 200mm,当然也有特殊情况,这就需要根据具体现场条件而定。第二个条件是下凹式绿地内一般都要设置溢流口( 如雨水口) ,如图 1、图 2 所示,如果没有这个装置的话,在暴雨情况下,绿地的渗透功能可能就会失效,设置一个溢流口可以把超过设计收集量的多余的雨水排放掉,既保护了绿地的功能,又能让部分雨水得到渗透,实践经验表明,溢流口顶部标高一般是比绿地高出 50 - 100mm,这样可以保证有一部分的雨水可以得到渗透,不至于全部被流走。
2. 3 渗透性铺砖
就目前而言,主要有两种方法可以实现铺装的透水性。第一种方法是扩大材料与材料在铺设中相互衔接的缝隙面积,第二种方式是加快透水材料自身的透水速率。对于透水铺装主要有以下两种类型:
( 1) 缝隙透水下垫面铺装。缝隙透水的关键之处还是在于在铺设过程中砖与砖之间的缝隙。当然不能让缝隙就这样存在,需要在缝隙中填充陶粒、小石子或细砂之类的东西,这样既不影响美观,又能够将水渗透下去。常见的这种铺装方法有面包砖铺装、植草砖铺装; ( 2) 自透水下垫面铺装。这种铺装方式形成的下垫面是一个完整的块,不存在砖与砖之间的衔接缝隙,因为铺装材料本身已经具备了孔隙。当雨水降落在铺装的材料上后,可以通过孔隙将水渗透到基层和土壤层中,没有降雨的时候,这种材料也可以发挥作用,就会透水换气。常见的这种铺装方法有透水混凝土铺装、透水沥青铺装。
2. 4 雨水花园
雨水花园指的是在一个浅的洼地区域种植植物,这个工程的作用主要是通过土壤和植被的联合过滤作用,将雨水净化,也能在雨水短暂的滞留中让雨水慢慢渗透进土壤,减小径流量。雨水花园是一个既能够美化环境,又能够净化雨水的工程,而且这种工程的造价还是比较低的,实用性也比较强,还易于操作,是比较划算的。
2. 5 多功能景观水体调蓄池
多功能景观水体调蓄池充分体现了水环境可持续发展的技术措施。这个设施在暴雨的时候储存雨水,再将这些雨水调出来供建筑区域的景观使用,如图3 所示,这样的多功能景观水体调蓄池能够高效利用土地资源,又达到了治水和控制雨水的功能,能够在一定程度上控制洪涝。这个多功能景观水体调蓄池在非暴雨季节和暴雨季节的功能不太相同。非暴雨季节的时候,调蓄池维持在一个较低的正常水位,其作用主要是景观、雨水的调蓄利用以及改善生态环境。对景观水体调蓄池的一个常用的处理方法是在常水位上面的高地区域建造绿地、停车场、运动场或其他活动场所,增加个景观水体调蓄池的功能,不浪费土地资源。
暴雨季节时,常水位和最高水位( 泄洪溢流口处水位) 之间巨大的空间贮存调蓄暴雨峰流量,减少水涝灾害。暴雨过后,再通过各种方式,如利用、排放、下渗、蒸发,让水位逐渐恢复到正常。一般,景观水体调蓄池在设计时需要考虑到多方面,包括景观设计、小区的整体规划、现场的条件。在多方考虑之后,尽可能多的利用土地资源,尽可能美观的设计,尽可能实用。在设计时,一般是将建筑、园林、水景、雨水的调蓄利用等以独到的审美意识和技艺手法有机地结合在一起,达到完美的效果。既能起到美观的效果,功能又非常强大,也非常具有实用意义。
2. 6 雨水调蓄池
在各国的海绵城市概念中都把雨水调蓄池视为雨水控制的关键因数,雨水调蓄池是雨水调蓄系统的核心部分,应兼具雨水滞蓄、储存和调节的作用。雨水调蓄池按其与雨水管线的相对位置分为在线式雨水调蓄池和离线式雨水调蓄池; 按其设置位置可分为末端雨水调蓄池和中间雨水调蓄池。
2. 7 雨水断接
屋面雨水排水断接,主要是以散水、水簸箕等形式将屋面雨水的排放设施与生态雨水设施有效衔接,减少屋面雨水径流直接排入雨水管道( 如图 4) .
2. 8 渗透管( 沟)
随着大众需求的不断提高,传统的雨水排放系统在某些方面已经不能满足大众的需求了,雨水排放系统也在逐渐更新。传统的雨水排放系统采用的是不透水管材,这种方式只是单纯地想要排除地面雨水,让建筑小区不会受雨水的破坏,管径是比较大。而现在主要采用的是渗排排放一体系统或渗透管,这种方法能够减少传统雨水系统的设置,节省资源。这种方法可将雨水的杂质、沉淀物等快速排到渗透检查井内,最大限度地将雨水贮存在系统内,保证雨水能够最大程度地渗透于地下土壤中,减少雨水的外排。多于的雨水以溢流形式流向下游管段( 如图 5) .
3 计算实例
3. 1 概况
某建筑小区总用地面积约为 120672. 84m2,净 用 地 面 积约为106914. 85m2.项目总建筑面积为690172. 72m2,建筑占地面积27545. 37m2,绿地占了总用地面积的 31. 13%.根据当地雨水收集利用的规定,建设单位需要按照节水"三同时"的要求同期配套建设雨水收集利用设施。在设计时,降雨厚度是取了 25. 5mm,然后结合了工程项目内的所有汇水面积,雨水收集设施的设计规模如表 1.
根据当地规定及相关要求采用"滞、渗、蓄、净、排、用"等多种手段措施进行对水量、峰值削减,项目区降落的雨水能够渗透的就必须要渗透到地下,实在不能渗透的,就需要对雨水进行收集储存,便于今后的再利用。
3. 2 储水量
不同设施的储水量是有所不同的,而确定每个设施的储水量则是要根据该设施自身的情况来定。下面将主要阐述四种设施的储水量:
( 1) 下凹式绿地的储水量: 在该建筑小区中,下凹式绿地的面积5013m2,设置的是下凹式绿地种植土顶面下凹低于周边路面 200mm,绿地内雨水口高程高于种植土顶面 100mm.下凹式绿地储水量 V1=5013x( 200 - 100) /1000 = 501. 3m3; ( 2) 透水性地面铺砖储水量: 透水性铺砖地面的 3400m2硬质道路,透水性铺砖地面的透水层厚度是150mm,孔隙 率 0. 2,而 本 项 目 透 水 性 地 面 可 容 纳 水 量 为 V2=3400x150x0. 2 /1000 = 102m3; ( 4) 景观水体调蓄水量: 这个项目还是要根据小区的具体情况来设定,景观水体面积 970m2,不考虑中水的补充水量、水面蒸发量,景观水体水深允许在 0. 2 - 0. 8m 之间波动,两者之间有 0. 6m 的贮水容积最终结果是景观水体雨水调蓄容积为 V3=970x0. 6 = 582m3.对于超出容积部分的会流入市政雨水管; ( 4) 雨水收集调蓄池水量: 项目充分利用小区场地的竖向高差,在管网网末端设置雨水调蓄池。雨水调蓄池面积 50m2,,高度 2m,调蓄容积 V4= 50x2= 100m3.将经过处理后的雨水可用于绿化、道路冲洗、冲厕、消防等,回用的水质应当根据用途确定,并符合现行有关标准的规定。收集利用雨水规模为总调蓄容积 V总= 1285. 3m3,满足当地有关文件规定对项目区雨水收集利用规模对年径流总量控制率 80%的要求。
4 结语
( 1) 建筑小区雨水利用应贯彻海绵城市理念中有关的低影响开发技术,积极采用下凹式绿地、透水铺装和雨水调蓄池等具体措施。该措施不仅在一定程度上颠覆了传统的雨水治理思路,而且还能在治理城市雨水的同时,做到资源再利用,一举两得。这种变革为促进我国解决旱涝共存现象提供了非常有价值的思路。有效提高原有市政排水设施抵御暴雨的能力,让下游水体被污染几率大大减少,这在一定程度上改善了城市的水环境,在遵循生态化的同时,解决了水体问题,是非常可取的。
( 2) 建筑小区的雨水利用是相对新的雨水设计理念的,通常是和建筑规划、建筑设计、总平面、景观设计结合起来,这样就能在做到处理雨水的同时,还能拥有漂亮的景观。