工業(yè)區(qū)的海綿化改造方案探討

張 麗 峰

(合肥市市政設(shè)計研究總院有限公司，安徽 合肥 230000)

目前，我國處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，城市用地不斷擴(kuò)張，不透水的路面使得降雨未被自然凈化，進(jìn)而攜污染物快速排放。大量硬化的城市屋面、道路、地面等設(shè)施直接改變了城市原有自然生態(tài)本底和水文特征，湖泊沼澤被填，滲透性土壤被替代，城市內(nèi)澇問題輻射全國大中小城市。基于以上水資源短缺、內(nèi)澇問題、水環(huán)境污染等問題，國家逐步重視，海綿城市應(yīng)運(yùn)而生。2013年12月，習(xí)近平總書記在中央城鎮(zhèn)化工作會議上提出，必須認(rèn)識、尊重、順應(yīng)城市發(fā)展規(guī)律，端正城市發(fā)展指導(dǎo)思想，切實做好城市工作。在提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市[1]。海綿城市的建設(shè)可延緩雨水匯流時間，減少外排徑流量，從而起到了減少對下游雨水管網(wǎng)排水壓力、削減面源污染、雨水資源化利用的作用。

已建的工業(yè)廠區(qū)硬化面積較大，綠化率偏低，在城市建設(shè)中占比較大，是海綿城市實踐與低影響措施應(yīng)用的主要載體，因此，工業(yè)區(qū)的海綿化改造是必要的。我國對建筑小區(qū)、工業(yè)區(qū)的海綿化改造的研究和大規(guī)模工程實踐尚處在起步階段，建設(shè)工程量還很不足[2]。針對城市內(nèi)澇治理、源頭減排的海綿化改造的設(shè)計需求，提出工業(yè)區(qū)海綿化改造存在的問題及難點，結(jié)合工程實例分析，探討海綿化改造的優(yōu)化方案。

1 工業(yè)區(qū)海綿化改造的技術(shù)要點分析

1.1 可行性分析

工廠是否存在揮發(fā)性的工業(yè)污染物，裝卸、運(yùn)輸過程是否存在環(huán)境污染風(fēng)險[1]。若存在，則不能進(jìn)行海綿化改造。

對排水體制進(jìn)行調(diào)研，若雨、污、廢合流區(qū)域，需要對地塊內(nèi)部進(jìn)行分流。最終污、廢水進(jìn)入市政污水管網(wǎng)，雨水接入市政雨水管網(wǎng)或經(jīng)處理后就近排入河道。

1.2 調(diào)研雨水利用設(shè)施建設(shè)空間

廠房及倉庫周邊的綠帶的寬度往往較小，且布置有各類管線，錯綜復(fù)雜。調(diào)研綠帶內(nèi)房屋基礎(chǔ)的分布、各類管線的分布及其覆土；是否有地下室，其地下室頂板覆土深度及覆蓋范圍，判斷是否有雨水利用設(shè)施的建設(shè)空間，并根據(jù)豎向和排水情況確定建設(shè)位置。

1.3 雨落管斷接

建筑屋頂多為不透水屋面，徑流系數(shù)可高達(dá)0.95，是城市徑流的主要產(chǎn)流面之一。為減少其產(chǎn)流量，需采取以雨水利用和滲透設(shè)施為主的LID設(shè)施，如綠色屋頂、儲水罐、高位雨水花臺等。利用綠色屋頂?shù)闹参锖屯寥缹τ晁亓骱臀?，并根?jù)儲水容積采用小型儲水罐系統(tǒng)收集綠地屋頂?shù)耐馀潘瑢崿F(xiàn)對雨水的源頭控制[3]。

雨水海綿化改造需因地制宜，大型工業(yè)建筑排水方式分為外排水(重力流)排水和內(nèi)排水(虹吸)排水，針對不同的排水方式，需優(yōu)化考慮改造方案。虹吸雨水排放方式，瞬時流量較大，對排出管的高程及尺寸均有相應(yīng)要求。

雨落管斷接是將建筑屋面的雨水井設(shè)置消能引入周邊可改造的綠地中，如雨水花園或植草溝中，如需對雨水收集回用，可將建筑屋面的雨水接入雨水桶。雨落管斷接適用于屋面雨水采用重力流排放。若為虹吸排水方式，為避免影響虹吸排水效果，則經(jīng)初期雨水棄流后，可設(shè)置地下雨水收集調(diào)蓄池，將雨水集中收集回用。

1.4 一區(qū)一策，合理選擇海綿化設(shè)施

針對屋面、綠地、道路鋪裝合理選用海綿化設(shè)施，如屋面是否能做屋頂綠化，若混凝土平屋面空閑面積較大，改造前須對屋頂荷載進(jìn)行復(fù)核，且改造中需注意防滲。綠地是否相對集中成片，可以設(shè)置雨水花園或植草溝滯留轉(zhuǎn)輸一定量的雨水。道路、停車場等是否可以改造為透水鋪裝，需滿足其荷載要求。

1.5 結(jié)合業(yè)主需求，對整體環(huán)境提升

對于是否存在雨、污水混接、排水設(shè)施損壞等進(jìn)行調(diào)研，優(yōu)先改造，并同步推進(jìn)低影響開發(fā)建設(shè)[1]。若業(yè)主希望進(jìn)行雨水資源利用、提升廠區(qū)綠色環(huán)保形象、修復(fù)破損路面、提升景觀環(huán)境等，海綿城市建設(shè)應(yīng)充分結(jié)合業(yè)主需求，對綠化景觀等整體環(huán)境進(jìn)行提升。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

合肥某廠區(qū)占地面積為32 686 m2,建(構(gòu))筑物占地面積23 202 m2,綠化面積為2 250 m2。其廠區(qū)門口處為道路低點，存在積澇現(xiàn)象。廠區(qū)及市政道路雨水設(shè)計重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)較低，為1年～1.5年，經(jīng)計算，廠區(qū)內(nèi)硬化面積占比較大，整個廠區(qū)徑流系數(shù)經(jīng)計算為0.84，超過0.7，考慮源頭減排。

2.2 海綿改造的設(shè)計目標(biāo)

1)年徑流總量控制率：理想狀態(tài)下，徑流總量控制目標(biāo)應(yīng)以開發(fā)建設(shè)后徑流排放量接近開發(fā)建設(shè)前自然地貌時的徑流排放量為標(biāo)準(zhǔn)。自然地貌往往按照綠地考慮，一般情況下，綠地的年徑流總量外排率為 15%～20%(相當(dāng)于年雨量徑流系數(shù)為 0.15～0.20)，因此，借鑒發(fā)達(dá)國家實踐經(jīng)驗，年徑流總量控制率最佳為 80%～85%[1]。這一目標(biāo)主要通過控制頻率較高的中、小降雨事件來實現(xiàn)?？紤]為改造項目，按年徑流總量控制率80%設(shè)計考慮。

2)設(shè)計降雨量：合肥多年平均降雨量為995.3 mm，雨水設(shè)計重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)為3年，采用合肥新編的暴雨強(qiáng)度公式[4]：

合肥降雨量資料見表1。

表1 合肥降雨量資料 mm

根據(jù)表2，80%年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量為28 mm。

表2 合肥市年徑流總量控制率與設(shè)計降雨量的關(guān)系[5]

2.3 主要海綿設(shè)施設(shè)計

1)海綿設(shè)施設(shè)計調(diào)蓄容積[6]。廠區(qū)內(nèi)主廠房屋面面積為19 812 m2，其四周綠地寬度為5 m，廠房周邊的綠地面積為1 817 m2。綠地/硬化面積比為9.2%。經(jīng)計算主廠房及周邊綠地綜合徑流系數(shù)為0.84，需調(diào)蓄的容積為10×0.84×28×21 629/10 000=509 m3。根據(jù)場地具體情況選用海綿設(shè)施可選擇其一或組合選用。

2)綠化改造。在主廠房周邊綠地內(nèi)設(shè)置雨水花園，蓄水層深度為0.3 m，可滿足調(diào)蓄要求。但考慮景觀因素，下凹深度不宜過深，采用下凹深度0.25 m，蓄水層深度0.2 m，可調(diào)蓄容積為0.2×1 817=363.4 m3。結(jié)構(gòu)層構(gòu)造由上至下分別為植被層、300 mm原土、透水土工布、300 mm礫石排水層。

3)蓄水模塊?？山Y(jié)合業(yè)主需求，根據(jù)具體用水用途、水量平衡法確定蓄水規(guī)模。一般主要用于綠化及道路澆灑等雜用水，按7 d雜用水量考慮，則其所需的蓄水容積為7×2 L/m2×(1 817+5 000)m2=95 m3。按年徑流控制量考慮：509-363.4=145.6 m3。則重力流雨水管道下游經(jīng)棄流設(shè)施接入地埋式蓄水模塊。根據(jù)規(guī)范要求，其距離建筑物外墻不小于3 m，廠房周邊綠地內(nèi)設(shè)有污水、給水、消防管線，無空間，則選址于辦公樓前空地。

4)雨落管斷接。屋面雨水污染較少，對原廠房外排水立管改造見圖1～圖3，使屋面水優(yōu)先進(jìn)入周邊綠地，而非直接排入雨水管道中。原廠房排水情況：每9.6 m有De160雨水管入地，3根合并接入雨水檢查井。單根雨水管承擔(dān)的屋面匯水面積為503 m2，3年一遇情況下的單根雨水管設(shè)計流量為19.8 L/s。雨水花園內(nèi)設(shè)置溢流式雨水口，雨水口頂標(biāo)高高于原土層頂200 mm。

考慮單根雨水管設(shè)計流量較大，采用雙箅溢流式，雨水口泄流能力35 L/s，同時考慮景觀及便于改造因素，確定合理的布置間隔，就近接入附近雨水檢查井。

考慮對立管出口消能，采用高位消能池消能后經(jīng)卵石緩沖帶進(jìn)入下凹式綠地。

3 結(jié)語

工業(yè)區(qū)硬化面積占城市硬化面積的比重較大，可結(jié)合廠區(qū)雨污水管網(wǎng)資料，系統(tǒng)制定城市水環(huán)境及內(nèi)澇整治方案。改造前，工廠排水以快排為主，市政雨水管網(wǎng)提標(biāo)改造往往結(jié)合周邊道路改造進(jìn)行，存在滯后及改造難度較大的情況。實例通過海綿設(shè)施的分析計算，主體方案為改造綠地及落水管，增加雨水調(diào)蓄模塊設(shè)施。改造后，可有效削減雨水峰值流量；實現(xiàn)雨水的收集利用，節(jié)約水資源；廠房周邊綠帶改造為雨水花園，自然滯留雨水，改善生態(tài)景觀，修復(fù)環(huán)境；通過源頭減排，緩解、消除積水；綜合效益較好。