分析海綿城市在建筑設(shè)計中的利用

嚴晨暉

廣西大學(xué)設(shè)計研究院

1 引言

如今，水生態(tài)環(huán)境污染與水資源過度浪費問題進一步凸顯。在全面倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展理念的大環(huán)境背景下，海綿城市理念應(yīng)運而生。海綿城市理念的根本目的是優(yōu)化水資源調(diào)配，增大水資源利用率。為此，全面探究海綿城市理念在建筑規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用具有積極意義。

2 海綿城市的基本概念

海綿城市是指城市在應(yīng)對氣候環(huán)境突變與自然環(huán)境惡變時，呈現(xiàn)出良好的彈性效能。由此，海綿城市也被稱之為水彈性城市。海綿城市理念注重持續(xù)強降雨天氣狀況下，城市的吸水、蓄水、凈水與滲水等基本功能。建筑作為現(xiàn)代化城市的重要組成部分，促進海綿城市理念與建筑規(guī)劃設(shè)計的整合，對于推動城市的良好發(fā)展具有重要意義。基于海綿城市理念的建筑規(guī)劃設(shè)計，通過鋪筑滲水磚、建造綠化屋頂、設(shè)計雨水收集系統(tǒng)，可在保證建筑設(shè)計合理性的基礎(chǔ)上，增大水資源利用率，有效緩解淡水資源供應(yīng)匱乏的問題。

3 海綿城市在建筑設(shè)計中的規(guī)劃方法

3.1 總體規(guī)劃

在全面推廣海綿城市理念的大環(huán)境背景下，總體規(guī)劃應(yīng)注重雨水導(dǎo)排系統(tǒng)的設(shè)計研究。在持續(xù)強降雨天氣狀況下，雨水導(dǎo)排系統(tǒng)可以快速分流采集雨水。在實際設(shè)計中，設(shè)計人員要充分考慮區(qū)域的地理環(huán)境、地下水文環(huán)境與生態(tài)資源環(huán)境。同時，根據(jù)建筑場區(qū)的基本概況，調(diào)整雨水導(dǎo)排系統(tǒng)配置位置。需要格外強調(diào)的是，在總體規(guī)劃中，設(shè)計人員要綜合考量城市建設(shè)的客觀需求，優(yōu)化城市內(nèi)部空間布局，加強建筑設(shè)計的可操作性。

3.2 專題規(guī)劃

專題規(guī)劃的核心內(nèi)涵是，將整體規(guī)劃內(nèi)容劃分為不同類別，之后對各類別主體內(nèi)容進行針對性規(guī)劃設(shè)計。在實際規(guī)劃過程中，設(shè)計人員需從如下幾方面著手：第一，城市水系統(tǒng)規(guī)劃。按照城市水系統(tǒng)應(yīng)用目的差異，可將其劃分為供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、儲水系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)與節(jié)水系統(tǒng)等類別。其中，儲水系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)與節(jié)水系統(tǒng)是提升水資源利用率的關(guān)鍵。第二，城市交通系統(tǒng)規(guī)劃。城市交通系統(tǒng)不單單是指城市道路規(guī)劃布局，還包括綠化帶位置、非機動車道位置與人行道位置。在規(guī)劃過程中，設(shè)計人員要改善綠化帶的排水屬性，發(fā)揮綠化帶的排水引流作用。第三，城市綠色空間系統(tǒng)規(guī)劃。城市綠色空間系統(tǒng)主要包括城市公共綠地、城市公共濕地、城市公共林地、城市公共雨水花園。這些綠色空間不僅可以有效改善城市內(nèi)部空間生態(tài)環(huán)境，且綠化植被還可起到良好的涵水作用。

3.3 加強詳細規(guī)劃

在專題規(guī)劃完畢后，設(shè)計人員要對各個專題規(guī)劃內(nèi)容進行細節(jié)規(guī)劃。在實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員需結(jié)合城市規(guī)劃的基本發(fā)展概況，有針對性的對設(shè)計細節(jié)予以調(diào)整，提高細節(jié)規(guī)劃內(nèi)容的可操作性。尤為關(guān)鍵的是，設(shè)計人員還要客觀評估設(shè)計內(nèi)容的綜合價值，從多角度估算建筑設(shè)計的實用價值，以減輕不合理設(shè)計造成的負面影響。

4 海綿城市在建筑設(shè)計中的應(yīng)用形式

4.1 新建建筑

（1）采取滲水鋪裝形式。與非滲水鋪裝形式相比，滲水鋪裝的優(yōu)勢特征集中體現(xiàn)在如下幾方面：①雨水能夠快速滲入地下，提升地下水資源儲量指標。②減小地表徑流，保障行車安全。③調(diào)節(jié)地表溫度與空氣濕度，維系生態(tài)系統(tǒng)平衡。另外，滲水鋪裝形式還具有吸收粉塵，減小噪音的作用。滲水鋪裝形式多以滲水磚、透水混凝土和其它生態(tài)鋪裝材料為主。滲水磚具有滲水性好、防腐蝕性強、耐久性突出等優(yōu)勢特征。滲水磚多用于鋪筑人行道、盲道與路堤圍堰。這里以內(nèi)蒙古呼和浩特的某小區(qū)廣場為例。滲水磚造型各異，色彩鮮艷，具有極強的修飾作用。另外，透水混凝土具有滲水性強，延展性良好等優(yōu)勢特征。透水混凝土多用于園林、廣場、景觀道路鋪裝。且透水混凝土色彩斑斕，可以結(jié)合環(huán)境主題進行搭配，提高城市美觀度。生態(tài)鋪裝是指在鋪裝面層與鋪裝面層之間預(yù)留一定尺度的過渡區(qū)，在過渡區(qū)面層種植綠化植被。生態(tài)鋪裝形式要與周圍生態(tài)環(huán)境保持協(xié)調(diào)性。廣西民族大學(xué)圖書館的地上生態(tài)停車場就是生態(tài)鋪裝形式的典型案例。

（2）改造綠化屋頂。綠化屋頂具有良好的雨水滯留能力和滲透能力，而且還可配合雨水收集系統(tǒng)進行過濾凈化。我們都知道，南方梅雨季節(jié)的降雨持續(xù)時間較長，且降水量較大。綠化屋頂?shù)纳鷳B(tài)植被可以將雨水滲透和滯留到土壤中，起到涵水作用。同時調(diào)節(jié)頂端建筑的表層溫度與空氣濕度。選擇綠化植被應(yīng)遵循如下幾方面原則：①選擇抗寒性強、耐干旱的低矮灌木和草本植物。②綠化植被對養(yǎng)護管理的標準要求較低。③選擇成活率高、生長周期長、修剪頻率低的植被品種。④選擇抗污染性和吸污性強的植被品種。⑤選擇耐積水、抗倒伏的植被品種。⑥選擇對土壤條件、光照條件與灌溉條件要求低的淺根植物。

設(shè)計種植層：在設(shè)計種植層時，嚴格控制栽培介質(zhì)的密度。一般情況下，栽培介質(zhì)的堆積密度不宜大于10kN/m3。設(shè)計濾水層：按照濾水層植物的生長習(xí)性特征差異，可劃分為根系發(fā)達和根系弱兩類。設(shè)計蓄水層：由于綠化植物的品種不同，蓄水層的處理方式也各不相同。當選擇灌木或喬木等稍微大型的綠化植物時，可選用輕質(zhì)多孔粗骨料蓄積。將粗骨料粒徑與蓄水層深度分別控制在25mm以上和60mm以上。當選擇綠籬、藤本植物等小型植物時，選擇粒徑在15mm～20mm 之間的陶粒，并將陶粒堆積厚度控制在80mm 左右。設(shè)計防水層：在設(shè)計防水層時，充分考慮建筑屋頂?shù)姆浪燃?。通常，以SBS防水卷材、有機復(fù)合型防水材料等為主。針對附加蓄水池部分，選用等級不低于C25的鋼筋混凝土材料。在施工過程中，盡可能一次性澆筑成型。

（3）設(shè)計雨水收集系統(tǒng)。按照雨水收集系統(tǒng)的功能特征差異，可將其劃分為普通雨水收集系統(tǒng)和自動雨水收集系統(tǒng)兩類。自動雨水收集系統(tǒng)是指在屋頂檐溝排水處、地面地漏和明溝排水處等重點部位設(shè)置集水口，經(jīng)過一系列的過濾凈化，將雨水存儲到水箱中，用于道路清潔、綠地灌溉與車輛清洗等方面。若降水量較大，還可以依靠雨水收集裝置進行排水，降低發(fā)生城市內(nèi)澇的概率。普通雨水收集系統(tǒng)是指采用一系列簡單的方式進行雨水收集。例如，在建筑物旁邊設(shè)置蓄水池、滲水井等。相較而言，普通雨水收集系統(tǒng)的投資成本較低。但是需要依靠人工干預(yù)進行管理。由于自動雨水收集系統(tǒng)的工程造價較高，且后期維護管理難度較大，相關(guān)人員可以結(jié)合實際情況，采取部分建筑物實施的方式。盡管普通雨水收集系統(tǒng)的投資成本較低，但會在一定程度上影響整體建筑物氛圍。針對建筑物的雨水收集系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計，我們可以參考瑞士政府的做法。瑞士政府將這種政策推行到每家每戶，在居民住宅的屋頂設(shè)置雨水回收口，使用水管將雨水引入室內(nèi)的蓄水池。通過對雨水進行沉淀、過濾與凈化，輸送到各個特定部分。如輸送到屋頂處，為屋頂?shù)木G化植物提供灌溉水源；輸送到盥洗室，為生活排污提供水資源；輸送到室外，用于車輛清潔。

4.2 已建建筑的規(guī)劃設(shè)計

將已建建筑的普通屋頂改造為綠化屋頂，需要注重如下四方面問題：（1）舊建筑的屋頂能否承載綠化屋頂改造所產(chǎn)生的負荷力。根據(jù)相關(guān)標準規(guī)范可知，一般情況下，上人屋頂不允許加建屋頂花園。由此，相關(guān)人員需要在保留屋頂原有負荷力布局的基礎(chǔ)上進行改造。（2）改造后的屋面特征與防水層材料特質(zhì)的適宜性。將原結(jié)構(gòu)的防水油氈層改為SBS 防水卷材，一方面改善屋面防水性能，另一方面減輕屋面結(jié)構(gòu)的承載負荷力。（3）有無增設(shè)濾層和排蓄水層。選用聚酯無紡紗過濾層或玻璃纖維布過濾層。此類材料體量輕便、滲透性強、耐久性良好。通常情況下，排蓄水層多選用粒徑15mm～20mm的陶粒。將陶粒厚度控制在80mm左右，內(nèi)鋪穿孔PVC管，提升土壤層涵水指標。由此，一方面保證水量的飽和度，另一方面避免綠化植物因涵水量過大而發(fā)生根系腐爛。

5 結(jié)束語

綜上所述，海綿城市理念在建筑規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在鋪裝滲水磚、改造綠化屋頂和設(shè)計雨水收集系統(tǒng)等方面。基于海綿城市理念的建筑規(guī)劃設(shè)計，既可以增大水資源的綜合利用率，改善自然生態(tài)環(huán)境，又可以有效解決城市內(nèi)部空間的洪澇問題，對于綠色節(jié)能型城市的建設(shè)具有實際意義，故而在未來的工作中，我們還需要加大對其研究力度。