以某電力局為例的公建類小區(qū)海綿化改造工程研究

周丹丹

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海 200433）

2013 年年底，習(xí)近平總書(shū)記在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上提出要大力建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”[1-2]。由國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)可知，建設(shè)海綿城市是適應(yīng)城市快速發(fā)展，從源頭緩解城市內(nèi)澇、削減城市徑流污染負(fù)荷、節(jié)約水資源、保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境的有效措施，是新型城市雨洪管理理念，是城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)陸續(xù)啟動(dòng)了30 多個(gè)海綿城市建設(shè)試點(diǎn)[3]，通過(guò)開(kāi)展大量的海綿城市試點(diǎn)城市建設(shè)，總結(jié)工程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為在全國(guó)推廣此技術(shù)做出鋪墊。

目前，第一批試點(diǎn)城市已經(jīng)陸續(xù)結(jié)束了驗(yàn)收工作，海綿城市建設(shè)得到了空前的發(fā)展[4-5]，同時(shí)也暴露了諸多設(shè)計(jì)施工問(wèn)題，以嘉興市某電力局海綿化改造為案例，分析公建類小區(qū)雨水控制利用項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案。

1 工程概況

1.1 下墊面概況

待改造區(qū)塊下墊面形式主要為屋面、綠化、水泥混凝土路面、瀝青路面、普通植草磚停車位和荷蘭磚鋪裝等，具體見(jiàn)表1 及圖1。

表1 某電力局下墊面分析表

由表1 及圖1 可知，該電力局景觀效果單一，缺乏活力；硬質(zhì)路面占比較大，下墊面徑流系數(shù)高達(dá)0.73。與規(guī)劃控制目標(biāo)相差較遠(yuǎn)，下墊面改造勢(shì)在必行。

1.2 降雨條件及排水設(shè)施

根據(jù)臨近氣象站多年統(tǒng)計(jì)資料，嘉興市多年平均降水量為1200 mm 左右，最大降雨量達(dá)到1805 mm，最小降雨量?jī)H為724 mm，多年平均降雨天數(shù)為135 d。根據(jù)該市的排水防澇專項(xiàng)規(guī)劃中的P=2 年和P=30 年的暴雨時(shí)程分布建立降雨模型。

圖1 某電力局下墊面示意圖

本次待整改區(qū)塊現(xiàn)行的排水體制為合流制，合流廢水自南向北收集，接入北面市政雨水管道。故雨水管道常年有污水流出，嚴(yán)重?fù)p壞城市內(nèi)河水質(zhì)。

1.3 存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)區(qū)塊內(nèi)部排水主干管進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)和檢查，發(fā)現(xiàn)區(qū)塊內(nèi)部排水系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題如下：

（1）區(qū)塊現(xiàn)有排水管道采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，部分檢查井存在淤堵破損的情況，雨天低洼區(qū)域積水現(xiàn)象較為嚴(yán)重；化糞池由于缺乏后期的定期清掏、管理，導(dǎo)致污水管道排水不暢、過(guò)流能力差，滲漏嚴(yán)重。

（2）雨污水混流嚴(yán)重，如雨水檢查井中有污水管接入；雨水立管有陽(yáng)臺(tái)洗衣廢水接入，雨水排口在旱季存在污水流出現(xiàn)象。區(qū)塊下墊面硬化率較高，綠地率低，雨水徑流系數(shù)偏大。

2 建設(shè)目標(biāo)及思路

2.1 建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)海綿城市，構(gòu)建低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)，規(guī)劃控制目標(biāo)一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等[6]。各地應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)靥赜星闆r，合理選擇其中一項(xiàng)或多項(xiàng)目標(biāo)作為規(guī)劃控制目標(biāo)[2-3]。海綿城市建設(shè)的主要目標(biāo)：①通過(guò)技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率，提升各區(qū)塊管網(wǎng)排水能力，達(dá)到雨水徑流面源污染控制，從而改善附近河道水環(huán)境；②通過(guò)雨污水分流改造，切斷河道污染源，改善河道水質(zhì)；③通過(guò)海綿城市建設(shè)，改善配套基礎(chǔ)設(shè)施，提升綠化景觀。

根據(jù)嘉興市的相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃，該市規(guī)劃年徑流總量控制率為78%，所在片區(qū)規(guī)劃公建類項(xiàng)目海綿改造年徑流總量控制率應(yīng)達(dá)到56.11%的控制目標(biāo)，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為12 mm。綜合考慮該區(qū)塊的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)多次方案比選，研究區(qū)域控制目標(biāo)設(shè)置如下：①年徑流總量控制率：56.11%，對(duì)應(yīng)降雨量為12 mm；②徑流污染控制率：TSS 總削減率達(dá)到41%；③排水標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)合現(xiàn)有排水管網(wǎng)及有效地形設(shè)計(jì)，綜合達(dá)到2 年一遇的排水標(biāo)準(zhǔn)；④環(huán)境整治目標(biāo)：景觀局部提升；⑤排水防澇目標(biāo)：通過(guò)海綿城市改造消除歷史積水點(diǎn)。

2.2 設(shè)計(jì)思路

結(jié)合海綿城市建設(shè)目標(biāo)，本區(qū)塊海綿城市設(shè)計(jì)思路如下：①采用源頭低影響開(kāi)發(fā)措施，主要通過(guò)雨水的下滲減排實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率，另外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的需求結(jié)合管理要求，本次改造設(shè)置集中式雨水回收利用系統(tǒng)。②通過(guò)排水管網(wǎng)提標(biāo)改造，提高雨水系統(tǒng)排水能力，實(shí)現(xiàn)雨污分流。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 海綿化改造設(shè)計(jì)

通過(guò)計(jì)算，本次設(shè)計(jì)需要調(diào)蓄容積為52.59 m3，設(shè)計(jì)單項(xiàng)設(shè)施累計(jì)儲(chǔ)水量為57.49 m3。具體低影響開(kāi)發(fā)（LID）設(shè)施規(guī)模計(jì)算詳見(jiàn)表2。

表2 LID 設(shè)施規(guī)模計(jì)算表

（1）雨水花園設(shè)計(jì)

雨水花園設(shè)置于下沉式綠地末端集水處，與下凹式綠地聯(lián)合使用，增大有效儲(chǔ)水容積，增加土壤入滲能力。雨水花園結(jié)構(gòu)層自下而上設(shè)計(jì)依次為原狀土+5 cm 粗砂+透水土工布+30 cm 碎石儲(chǔ)水層+透水土工布+35 cm 種植土及填料層+30 cm 蓄水層（含5 cm 土壤覆蓋層）。本項(xiàng)目雨水花園設(shè)計(jì)總面積44 m2，見(jiàn)表3。

表3 雨水花園結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

（2）透水停車位

根據(jù)需求，將部分現(xiàn)狀車位改造為透水停車位，結(jié)構(gòu)為：植草土+15 cm C25 砼植草地坪+5 cm φ8@150×150 鋼筋砼+2 cm 粗砂找平層+30 cm 碎石墊層+透水土工布+5 cm 粗砂。

（3）雨水收集回用系統(tǒng)

收集雨水主要用于各區(qū)塊綠化帶澆灌和路面澆灑以及沖洗車輛?；赜盟款A(yù)測(cè)見(jiàn)表4。

本區(qū)塊調(diào)蓄池規(guī)模按照最高日設(shè)計(jì)用水量的2 天用量計(jì)算，即收集的水量約在2 天內(nèi)用完，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)蓄水容積約為32 m3。

雨水處理工藝采用過(guò)濾的方式，雨水處理流程如下：屋面→滲透路面→溢流雨水→初期雨水棄流器→雨水調(diào)蓄池→成品一體化處理設(shè)備→回用。

表4 嘉興市某電力局回用水量預(yù)測(cè)表

（4）LID 設(shè)施總體布置

由以上計(jì)算可知各種類LID 設(shè)施的面積，根據(jù)區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)情況，因地制宜地合理分布各設(shè)施點(diǎn)位，詳見(jiàn)圖2。

圖2 LID 總布局圖

3.2 排水能力提升設(shè)計(jì)

該區(qū)塊現(xiàn)行的排水體制是合流制。本次改造以主路為中心，主路東邊的建筑保留作為污水管使用。新建雨水立管，并對(duì)立管斷接處理以達(dá)到屋面雨水控制的效果；主路西面的雨水管道與污水管道進(jìn)行分流改造。污水重新布管，雨水利用原有管網(wǎng)進(jìn)行收集處理。

改造后，區(qū)塊內(nèi)雨水主管為DN400，污水主管為DN225。采用SWMM 模型[7]對(duì)區(qū)塊改造前后排水能力進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示：LID 及雨污分流改造后，某電力局的雨水系統(tǒng)能夠達(dá)到3 年一遇2 h降雨標(biāo)準(zhǔn)；污水管道能夠滿足區(qū)塊內(nèi)污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

全國(guó)各地?zé)o數(shù)的海綿城市改造案例證明，公建類區(qū)域內(nèi)海綿化改造是一項(xiàng)難度大、關(guān)乎整個(gè)試點(diǎn)城市海綿化的節(jié)點(diǎn)。該部分海綿化改造對(duì)現(xiàn)狀調(diào)查、方案設(shè)計(jì)和施工都提出了很高的要求。本案例工程依據(jù)海綿城市建設(shè)主導(dǎo)思想，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查及規(guī)劃指標(biāo)要求，有的放矢，總結(jié)了公建類小區(qū)雨水徑流總量控制的有效方式。綜合調(diào)控，合理優(yōu)化低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施的最佳尺寸，達(dá)到雨水徑流體積削減的總目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了雨污分流、提升排水能力、改善內(nèi)河水質(zhì)等綜合目標(biāo)。