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摘要：伴随着城市居住用地面积不断增多，城市自然地表被居住用地的不透水硬质材料替代，降水自然入渗、净化以及集蓄面临很大挑战。居住区域的景观用地应当考虑结合海绵城市设计方法，在有限的绿化区域中，运用入渗、滞留、净化的方式，减缓城市住宅区洪涝危害。本文对新建建筑小区雨水控制系统设计进行了研究，希望对同类工程提供一定借鉴价值。
关键词：海绵城市；雨水控制；设计
前言
“海绵城市的定义是城市可以如同海绵，在应对环境变化以及自然灾害等方面拥有很好的“弹性”，当降水发生时吸水、储水、渗水、净水，需要时将储存的雨水“释放”出来并加进一步运用[1]。从这一定义我们可以看出，首先海绵城市具有弹性应对干旱以及洪涝灾害的的思想，在出现洪涝和干旱情况时具有灵活应对和适应各种水环境危机的韧力； 其次海绵城市通过低影响开发的开发思想和低影响开发措施，可以使开发区域开发前后的水文特征实现一致；此外，海绵城市建设还体现了对水环境及雨水资源可持续利用的综合管理思想，海绵城市建设要求保护水生态环境，将雨水作为资源合理贮存起来，以应对城市对水的不时之需。将生态城市基础设施建设成绿色基础设施，这样可以运用一种无害的方式有效的控制、利用雨水。达到实现提高城市应对水环境问题能力的目标。
1设计方案
X市新建建筑小区具有主要建筑密度高，绿地率较老城区高，约 30％左右；场地内部限制较少，改造可实施性强；建筑区地下地板区域范围大的特点。
新建区根据其用地特点，考虑到经济性与可实施性，新建区域控制率可适当提高标准，措施选择方面以集蓄、净、用为主[2]。
按照综合控制指标要求、各单项控制指标以及现状分析，通过住宅小区低影响开发改造，能够实现总体控制指标对该地区的要求，具体能够选择的方案包含以下几方面：
1.1 雨水桶
新开发建筑小区建筑密度较高，同时绿化面积大，旱季绿化维护所需灌溉用水量规模可观，同时对于达到年径流总量控制率的要求，重点考虑海绵城市的蓄、净、用的目标，可以充分利用建筑周边现存大量的可用空间，因地制宜的分散布置雨水桶，雨水桶的类型可根据建筑风格及现存周边可用空间形式灵活选择，雨水桶可辅以初期雨水弃流设置，提高雨水桶收集雨水的水质，收集雨水旱季可以用于绿化灌溉、清洗道路、洗车、景观水景补水等。
1.2生物滞留类设施
考虑到新建小区内地下车库顶板分布广泛，可适当减少下沉式绿地的比例，增加绿色屋顶、雨水花园、高位花坛、生态树池等生物滞留类设施，运用设施对雨水的过滤净化及设施换填介质及卵石层对径流的蓄滞、净化能力，增加场地对水源的涵养能力，旱季可净化屋面收集的雨水径流，同时生物滞留类设施具有很好的景观效果，可提升场地景观。
新建建筑小区内凡和绿地指标要求有关的建设工程，绿地中最少有一半是用来滞留降水的下沉式绿地。下沉式绿地应当低于周边地面或者道路，下凹深度宜为 50 毫米～200 毫米。
（1）下沉式绿地
下沉式绿地设计形式较为单一，所种绿植多为耐涝植物，考虑到建筑小区海绵城市建设中景观美化，可以采用多种植物相互组合，形成一种季节性变化的绿地景观。同时可考虑依据吴建筑小区地形形成弯曲、起伏等变化来营造更加美观的效果。路缘石可采用不同色彩来实现景观美化。多种式样相互组合，在保证下沉式绿地实用性的基础上增加其观赏性[3]。
因地制宜、结合原有的地形地貌，尽最大可能减小土方工程。选择合适的绿化植物， 优先考虑耐贫瘠、耐干旱、无须精细管理的绿植，可以选取一定的适应能力强、观赏价值高的外埠植物，改善住宅小区的植物种植结构。考虑种植一定量的速生植物，确保植物及早成活、及早成景。尽量减少经济投入，设计初期就达到后期维护较低的目的，实现景观设计和该项目风土人情、文化氛围相互交融。
功能与形式统一。依据气候特征、居住者不同的生活习惯以及室外活动的不同要求， 乔木、灌木、草地遵循一定的比例，实现最好的生态以及美化功能。
美化环境。从多为立体空间的艺术角度考虑，根据自然美的特点，平面构图和立体构图相结合，把绿植和建筑等融合起来。要求绿化具有统一的样式，在统一的样式中再实现各组成部分的变化。应当充分运用对比和协调、韵律和节奏、主从搭配等设计手段实现整体规划。
为保证绿地植物根部呼吸，避免根部淹水导致的缺氧，绿地植物不能长期淹水，因此下沉式绿地在设计时需要充分考虑植物的淹水时间设计。使下沉式绿地植物淹水较久的原因包括两个：一个原因是土壤的下渗率较低，长时间积水导致植物淹水时间较长， 这主要与土壤土质和土壤夯实度有关。另一个原因是下沉式绿地下凹深度和溢流设施高度设计不合适引起蓄水高度大，从而引起下沉式绿地内植物淹水时间较长[4]。
为避免植物淹水时间过长，在施工时注意施工方式从而维持土壤下渗率，实现这一目的的方法有用于建设下沉式绿地的土壤中可适当铺设砾石和砂质土从而提高土壤的渗水和保水能力；
对于开挖的素土进行夯实时，选择合适的夯实度，尽量避免重型机械过度碾压。针对第二个原因，下沉式绿地应根据项目具体情况选择合适的下凹深度和溢流设施高度，保证绿植淹水时间≤24h。
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图 1.1 狭义的下沉绿地结构示意图
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图 1.2 广义的下沉式绿地结构示意图
（2）雨水花园
雨水花园主要由 5 部分组成[5]。其中在填料层与砾石层中间能够铺垫一层砂层或者土工布。按照雨水花园和周边构筑物的距离以及周围环境选用防渗或者不防渗的做法。当有回用需求或要排入水体时还能够在砾石层里埋设集水穿孔管。
蓄水层。为暴雨提供临时的蓄存位置，部分沉淀物在蓄水层可以沉淀，进一步促进附着在沉淀物上的有机物与金属离子去除。它高度按照周边地形与本地降水特征等因素确定。通常为 100～250 毫米。
覆盖层。通常使用树皮实现覆盖，是雨水花园的重要组成部分，能够维持土壤的湿度，减少表层土层板结所引起的渗透性能减小等弊端。在树皮土层界面上塑造出一个微生物环境，有助于微生物的生长以及有机物的降解，并且有利于降低径流降水的侵蚀。其最大深度通常为 50～80 毫米 。
植物与种植土层。种植土层为植被根系吸附和微生物降解碳氢化合物、金属离子、营养物以及其他污染物提供了一个良好的环境，能够很好的发挥过滤与吸附功能。种植土层通常选择渗透系数较大的砂质土。种植土层厚度按照植被类型进行选择，当运用草本植被时通常选用厚度约为 250 毫米。种植于雨水花园的植被应当为多年生的，能够短时间耐水涝，比如悬铃木、大叶黄杨等。
人工填料层。大多时候使用渗透性很强的天然或者人工材料做为人工填料层，人工填料层的厚度应当按照本地的降水特征、雨水花园的服务区域等因素等确定，通常为0.5～1.2 米。当采用砂质土壤时， 砂质土壤的主要成分和种植土层相同。
砾石层。由直径小于等于 50 毫米的砾石组成，厚度约为 200 至 300 毫米。在砾石层中能够埋设直径 100 毫米的穿孔管，通过渗滤的降水由穿孔管收集进入临近的河流或者其他排放系统。
一般在填料层与砾石层中间铺设一层土工布，目的是防止土壤等颗粒物进入砾石层， 然而这种设置会存在土工布堵塞的弊端。也可以在人工填料层与砾石层中间铺垫一层150 毫米厚的砂层，这样预防土壤颗粒堵塞穿孔管，还可以发挥通风的效果。
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图 1.3 典型雨水花园结构示意图
（3）绿色屋顶
绿色屋顶对降水的滞留是介质的蓄存以及植物的蒸发协同达到的，研究表明，绿色屋顶可以很好地减小径流量、延缓径流汇集时间、降低洪峰流量、增加空气质量与净化雨水水质。绿色屋顶在夏季一般能够滞留 70%--90%的降水，冬季能够滞留 25%--40%的降水。不同的介质厚度以及屋顶坡度能够影响其滞留能力，研究表明较缓的坡度与较厚的介质更加有利于雨水的贮存，其中，对于中强度降雨事件，坡度为 2%，介质厚度为 4 厘米的屋顶具有良好的贮存效果。研究表明，增大绿色屋顶土壤层厚度能够增强系统性能，然而整体上介质厚度对于贮存能力的增强效果并不显著，总的来说，介质厚度在 2至 12 厘米不会引起显著的滞留量。
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图 1.4 绿色屋顶典型结构示意图
2透水铺装
新开发小区内道路硬化面积较高，可采用较高的透水铺装，减小场地整体径流系数，增加场地对降水的入渗以及净化作用。新建小区内铺装中透水性铺装率不小于70%。
透水铺装具有以下作用：
2.1减小地表径流、补充地下水
透水铺装雨水渗透率远大于传统的城市硬铺装，可以在很大程度上加速雨水入渗， 避免雨水径流形成，有效的缓解城市内涝问题城市中的雨水大部分通过雨水排水管网集中排出而造成的地下水缺水、污染问题，可以随时补给地下水，有效的改善城市环境。
2.2净化雨水
雨水径流往往携带大量的有机污染物及金属离子，混凝土铺装净化雨水污染物高达80%。有研究表明，透水铺装对雨水径流中铜、铅、锌、钙的去除率分别为 20%-99%，74%-99%，73%-99%，98%-99%。
透水铺装可以吸附和过滤雨水中的有机污染物，其中还有部分有机污染物被生物降解。有实验表明，透水铺装经过 4 年时间可截留 98%以上的油污。缓解热岛效应、吸声降噪透水铺装内部具有许多孔隙，在高温条件下，孔隙中的毛细水不停蒸发吸热，由于蒸发吸热，所以可以缓和“城市热岛效应”。同时内部的孔隙结构可明显的吸声降噪，从而缓解城市交通带来的噪音问题。
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图 2.1 透水铺装典型结构示意图
3景观水体/调蓄池
对于有可利用空间的新开发小区，可修建景观水体/调蓄池以增加场地的蓄水能力， 可与消防水池合建以节约成本。新建建筑小区内工程硬化面积达 2000m2及以上的项目， 应配建雨水调蓄设施，具体配建指标为每千 m2 硬化面积配建调蓄容积不小于 30m3 的雨水调蓄设施。
存储槽是雨水集蓄系统中最重要通常也是最昂贵的部分，根据X市建筑小区海绵城市规划情况，下面主要介绍蓄水池：
蓄水池是指拥有降水贮存以及减小峰值流量作用的集蓄使用设施，通常包含钢筋混凝土蓄水池，砖、石砌筑蓄水池和塑料蓄水模块拼装式蓄水池。土地利用资源较少的城市大多使用地下封闭式蓄水池。蓄水池适用于有雨水回用需求的住宅小区、城市绿地等。
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图 3.1塑料模块蓄水池示意图
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图3.2 雨水蓄水池剖面示意图
结论
本文介绍了基于海绵城市理论下的的建筑小区设计策略，主要介绍了设计原则和工程措施。确立建筑小区生态优先、保护城市原有的生态系统、多级布置及相对分散、因地制宜以及系统调整的海绵城市方案设计原则。新建区根据用地特点，考虑到经济性与可实施性，选择的改造方案包含了以下几方面：雨水桶；生物滞留设施；透水铺装以及景观水体或调蓄池。
参考文献
[1]住房城乡建设部. 海绵城市建设指南----低影响开发雨水系统构建（试行） [S]. 2014,
[2]仇保兴.海绵城市(LID)的内涵、途径与展望[J].建设科技, 2015, 1:11-18.
[3]翟宝辉.从“城市内涝”到“海绵城市”引发的生态学思考[J].生态学报, 2016, 36(16): 4949-4951.
[4]俞孔坚.海绵城市的三大关键策略:消纳、减速与适应[J].南方建筑, 2015, 3:4-7.
[5]潘慧云,徐小花,高士祥.沉水植物衰亡过程中营养盐的释放过程及规律[J].环境科学研究, 2008, 21(1): 64-68.