簡談海綿城市中的“下凹綠地”

金藝蓓

（浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

城市化進(jìn)程不斷加快，城市發(fā)展中面臨著洪澇災(zāi)害，水資源匱乏，雨水徑流污染等問題。為了從根源上緩解城市內(nèi)部水資源現(xiàn)狀，有效節(jié)約水資源，并對城市生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)與改善，專家們針對這一現(xiàn)象提出“海綿城市”理念，提倡城市構(gòu)建與開發(fā)雨水利用系統(tǒng)。海綿城市改變了傳統(tǒng)城市雨水收集管理中“快排”模式，遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的方針，順應(yīng)了綠色可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)模式，使現(xiàn)代城市開發(fā)建設(shè)后仍然可以使其自然水文狀態(tài)盡量接近未開發(fā)時(shí)的狀態(tài)。

海綿城市建設(shè)又被稱為低影響開發(fā) （Low Impact Development， LID），其旨在通過分散的、小規(guī)模的源頭控制來達(dá)到對暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染的控制，使開發(fā)地區(qū)盡量接近于自然的水文循環(huán)。LID的小規(guī)模源頭控制基礎(chǔ)設(shè)施主要有生態(tài)植草溝、下凹綠地、雨水花園、綠色屋頂、透水路面等。其中，下凹綠地是一種低于周邊地面標(biāo)高，可積蓄、下滲自身和周邊雨水徑流的綠地。其理念是利用開放空間承接和貯存雨水，達(dá)到減少徑流外排的作用，是一項(xiàng)成本低且效果好的設(shè)施，在實(shí)際工程中被廣泛應(yīng)用。

1 新國標(biāo)中的海綿城市要求

不同于舊版綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在新版《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2019）中，增加了對海綿城市的一些設(shè)計(jì)要求，并對利用場地空間設(shè)置綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了評分。其中，對下凹綠地、雨水花園等具有調(diào)蓄功能的綠地和水體面積之和占綠地面積的比例有要求，達(dá)到40%才可以拿到該項(xiàng)最低分?jǐn)?shù)，達(dá)到60%可拿到該項(xiàng)滿分；對銜接和引導(dǎo)屋面、道路雨水進(jìn)入地面綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施提出了 80% 的比例要求。由此可見，現(xiàn)在對海綿城市設(shè)施的設(shè)置已更加重視，并已逐步規(guī)范化。

2 下凹綠地的布置

常見的下凹綠地布置如圖1所示。路面高程高于綠地，下凹綠地溢流口高度低于路面高程并高于綠地高程。有效下凹深度為下凹綠地中的綠地表面至溢流口的高度。一般來說，下凹綠地有效蓄水深度取5~25 cm。下凹綠地有一定的構(gòu)造高度，建議最小有效深度不小于5 cm。其蓄水深度太淺則會(huì)導(dǎo)致當(dāng)所需蓄水容量一定時(shí)，設(shè)置下凹綠地的面積成倍增加，并會(huì)相應(yīng)增加造價(jià)；而蓄水深度太深時(shí)，雖然設(shè)置下凹綠地的面積減少，但是下凹綠地內(nèi)的積水不能及時(shí)排出，會(huì)使得綠地內(nèi)的植物的淹水時(shí)間過長，而淹水時(shí)間若超過了植物耐淹時(shí)間，會(huì)對植物造成不可恢復(fù)的傷害，甚至導(dǎo)致植物死亡。

圖1 下凹綠地示意圖

下凹綠地的匯水受許多因素的影響，例如暴雨重現(xiàn)期、土壤滲透系數(shù)等。

3 下凹綠地蓄水容積的計(jì)算及設(shè)置位置選擇

在實(shí)際項(xiàng)目中，計(jì)算地塊內(nèi)下凹綠地所需匯水量時(shí)，是在對整個(gè)地塊進(jìn)行雨量平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。對整個(gè)地塊進(jìn)行雨量平衡計(jì)算后，根據(jù)所得出的綜合雨量徑流系數(shù)（ψzc）及項(xiàng)目所在地年徑流總量控制率對應(yīng)的日降雨量（hy）得出理論計(jì)算所需總調(diào)蓄容積。所需總調(diào)蓄容積即在地塊內(nèi)設(shè)置LID調(diào)蓄設(shè)施總共需要儲(chǔ)存的水量，扣除地塊內(nèi)設(shè)置雨水調(diào)蓄水池、有蓄水高度的景觀水池等設(shè)施的蓄水量，即可得出地塊內(nèi)下凹綠地所需匯水量。

降雨初期，綠地內(nèi)雨水會(huì)全部下滲，并不會(huì)被蓄積起來。但是筆者認(rèn)為，在計(jì)算地塊內(nèi)雨量徑流系數(shù)的時(shí)候，綠地自身的徑流系數(shù)ψ也是經(jīng)加權(quán)平均后計(jì)入的，在計(jì)算下凹綠地匯水量時(shí)，也應(yīng)該相應(yīng)計(jì)入綠地的徑流量。且雨水匯集也并不只是在降雨初期，當(dāng)降雨量很小時(shí)，本身也不存在雨水調(diào)蓄的問題。

圖2為一塊下凹綠地及該下凹綠地的匯水范圍示意圖。如圖2所示，下凹綠地面積為S綠，綠地雨量徑流系數(shù)為φ綠，下凹綠地有效深度為H；雨水可匯入該下凹綠地的匯水面積為S匯，匯水面積徑流系數(shù)為φ匯。當(dāng)匯水面積有幾種不同類型時(shí)，徑流系數(shù)應(yīng)按各個(gè)面積的加權(quán)平均值計(jì)算。當(dāng)對應(yīng)年徑流總量控制率下的設(shè)計(jì)降雨量為h時(shí)，可得：φ綠×S綠×h+φ匯×S匯×h=S綠×H。由于該式為設(shè)計(jì)時(shí)用于估計(jì)匯水范圍，因此未精確考慮匯水時(shí)段地塊內(nèi)的蒸發(fā)水量，并假設(shè)下凹綠地內(nèi)在降雨前已無蓄積水。

圖2 下凹綠地及其服務(wù)范圍示意圖

以杭州市城區(qū)舉例，對應(yīng)年徑流總量控制率為75%的設(shè)計(jì)降雨量h=21.1 mm進(jìn)行計(jì)算，下凹綠地的有效深度H取10 cm，綠地雨量徑流系數(shù)φ綠根據(jù)綠地取0.15，匯水范圍為硬質(zhì)鋪裝地面，徑流系數(shù)為φ匯取0.80，代入公式可得出S匯=5.74S綠。以對應(yīng)年徑流總量控制率為85%的設(shè)計(jì)降雨量h=30.7 mm進(jìn)行計(jì)算，下凹綠地的有效深度H取20 cm時(shí)，代入公式可得出S匯=7.96S綠。由此可見，該數(shù)據(jù)由于不同的設(shè)計(jì)降雨量及下凹綠地有效深度變化較大，需根據(jù)地塊規(guī)劃及設(shè)計(jì)取用的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，即使在同一城市也不可盲目套用。

由上式得出的面積S匯為這塊下凹綠地在匯水時(shí)需要的匯水范圍最小值，若匯水范圍小于該數(shù)值，則該下凹綠地并不能被充分利用，即沒有這么多水會(huì)匯入該綠地。因此，提倡下凹綠地要分散設(shè)置，將下凹綠地分散在地塊內(nèi)設(shè)置后，就能明顯改善上述問題。設(shè)計(jì)時(shí)，還需根據(jù)下凹綠地所需匯集水量的要求，使得需匯入下凹綠地的匯水面積內(nèi)地面坡向下凹綠地。當(dāng)然，當(dāng)實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)劃的匯入該下凹綠地的匯水面積S匯’＞理論計(jì)算值S匯時(shí)，或降雨量大于設(shè)計(jì)降雨量時(shí)，水位會(huì)高于溢流口高度，此時(shí)，雨水會(huì)通過溢流口也排至地塊內(nèi)雨水管，不會(huì)在下凹綠地內(nèi)滯留。

由于下凹綠地中綠地下凹，其高程是低于一般綠地的。設(shè)計(jì)中，計(jì)算綠地率時(shí)，覆土深度有一定的高度要求，覆土深度必須大于該高度才可計(jì)入綠化率，考慮項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，很多地下室上方的覆土深度都是正好取該數(shù)值。當(dāng)綠地率在規(guī)劃限額上比較緊張時(shí)，若在地下室頂板上方設(shè)置下凹綠地，會(huì)對綠化面積造成一定的影響。在設(shè)計(jì)中，建議盡量避免將下凹綠地設(shè)置在地下室頂板區(qū)域，或者結(jié)合景觀專業(yè)對該區(qū)域進(jìn)行一定程度的高程優(yōu)化。

4 下凹綠地中的植物選擇

在下凹綠地中，因?yàn)殚L期會(huì)有雨水匯集，因此，下凹式綠地植物需選用根系發(fā)達(dá)、凈化能力強(qiáng)、耐水濕、能耐短時(shí)間水淹，并且具有一定抗旱能力的植物；選擇耐污染、耐鹽堿、抗病蟲害能力強(qiáng)的植物；優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土樹種，或穩(wěn)定引種馴化品種，慎用外來物種；采用喬灌草相結(jié)合的搭配方式，打造季相變化的生態(tài)景觀，形成穩(wěn)定的植物群落。

5 雨水?dāng)嘟臃绞?/h2>

在海綿設(shè)計(jì)技術(shù)措施中，建議屋面雨水采用斷接方式，分散排至地面雨水資源化利用設(shè)施，并對銜接和引導(dǎo)屋面、道路雨水進(jìn)入地面綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施提出了80%的比例要求。

當(dāng)雨水排水管敷設(shè)于建筑外墻外側(cè)時(shí)，雨水管可直接斷接至周邊設(shè)置的下凹綠地，如圖3所示。但對于大部分建筑來說，雨水排水管是敷設(shè)于建筑內(nèi)部，且當(dāng)外立面在設(shè)計(jì)中有一定的美觀需求時(shí)，不允許雨水管設(shè)置于室外，此時(shí)若需將雨水管斷接至下凹綠地排放，需要將雨水管在1層吊頂或上部樓層方便轉(zhuǎn)換位置，將雨水管引至貼外墻內(nèi)側(cè)敷設(shè)，最后在一層底部穿外墻斷接至下凹綠地，如圖4所示。當(dāng)建筑外墻有幕墻布置時(shí)，雨水管需盡量避開這些區(qū)域，若實(shí)在是無法避開或者外墻有美觀需求，則可將雨水管埋在較淺位置出戶，接至室外下凹綠地區(qū)域，如圖5所示。雨水管穿墻的做法需要做好外墻的防水，并在雨水管出口處設(shè)消能措施。

圖3 直接斷接方式

圖4 穿外墻布置方式

圖5 淺埋式

6 總結(jié)

目前來看，海綿城市的建設(shè)已在全國大面積推廣，新規(guī)范中也有越來越多相關(guān)內(nèi)容。下凹綠地作為一種簡單有效的低影響開發(fā)措施也應(yīng)該被重視起來。

下凹綠地雖然是一種較為簡易的低影響開發(fā)措施，但是在設(shè)計(jì)時(shí)仍不能盲目將其面積及深度根據(jù)所需蓄水容積隨意布置，還是需要根據(jù)豎向匯水面積進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，并根據(jù)將下凹綠地在地塊內(nèi)分散設(shè)置，以避免下凹綠地設(shè)施無法蓄積到所需水量的情況發(fā)生。

下凹綠地中雨水的接入，除了道路雨水，還有屋面雨水。屋面雨水的接入方式需與建筑外立面及室內(nèi)雨水管布置相結(jié)合，盡量做到在不破壞建筑美觀的條件下，又能結(jié)合海綿城市的調(diào)蓄功能。

在進(jìn)行海綿城市建設(shè)的過程中，需要給排水專業(yè)、園林專業(yè)和建筑專業(yè)等相互配合，才能夠真正發(fā)揮出海綿城市的作用。