王海楠
上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司第一建筑设计研究院200437
【摘要】本文以杭州市某工程为例，简要介绍公共建筑海绵城市的设计与计算。
【关键字】海绵城市；径流系数；计算；在线监测
近年来，我国城市内涝灾害频发，内陆城市频频“看海”，国家和各省市都对海绵城市越来越重视。海绵城市是一项通过渗、滞、蓄、净、用、排等措施对雨水径流总量、径流峰值及径流污染进行控制，有利于修复水生态、改善水环境、保障城市水系安全的系统工程。建筑与小区海绵城市设计是整个海绵城市体系的重要一环。
1.项目概况与下垫面分析
某工程建设地点为浙江省杭州市，位于西溪国家湿地公园东南角。总用地面积 14541.8m2，总绿化面积4425m2，水面面积565m2，建筑密度17.54%，建筑屋面形式为坡屋面。本项目北侧及西侧有原有水体，东侧及南侧为道路。为保护原有水体水质不被破坏，本项目设计时仅可能减少雨水外排量。本项目地形较为平坦，85国家高程-2.07m~5.07m为杂填土，渗透能力0.5~1.5m/d；85国家高程-0.57m~4.30m为粉质黏土，渗透能力0.005~0.1m/d，地下水位2.80m。地块东侧预留市政雨、污水接口，可以接纳本地块雨水及污水。预留DN200市政污水接入口，接口标高3.459m。
2.设计目标
根据《杭州市海绵城市专项规划》管控要求见下表：按照年径流总量控制率75%、SS综合去除率50%、综合雨量径流系数0.60来管控。
3.系统设计
本项目将地块划分为5个汇水分区，并分别设置透水铺装、植草沟、溢流井、下沉绿地等海绵设施。本项目设置1套雨水收集回用系统。收集分区1~5的雨水，雨水经处理后回用做基地的绿化灌溉及道路浇洒用水。屋面雨水以自由落水的形式排至建筑周边绿化或硬质铺装。地面雨水除经透水地面下渗外，均以地表径流的形式流至下沉绿地中，下沉绿地的超渗雨水、超过下沉绿地调蓄容积的雨水，通过室外雨水管网收集后进入雨水蓄水池等调蓄设施，最终超量雨水排至北侧河道。合理布置海绵设施使海绵设施充分发挥截留、下渗及净化雨水的作用。海绵设施布置见图1。
4.重要指标的计算
4.1.综合雨量径流系数
要注意海绵城市的评价指标之一的径流系数是雨量径流系数ψzc，是指设定时间内降雨产生的径流总量与总雨量之比，而非流量径流系数。
下表为本工程采用加权平均法计算的综合雨量径流系数：
表1综合雨量径流系数计算表
ψzc 分区一 分区二 分区三 分区四 分区五 合计
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4.2.年径流总量控制率
ΔW=10ψzcFHk，其中ΔW表示雨水径流控制量（m3），F表示汇水面积（ha），Hk表示设计目标年径流总量控制率对应的设计雨量（mm）。
表2杭州市年径流总量控制率与设计降雨对应关系表
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其中各分区的日降雨量对应的年径流总量控制率借助表2用内插法求得。
4.3.径流污染去除率
表4径流污染去除率计算表
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整个项目的年径流污染去除率=年径流总量控制率×区域内海绵城市建设设施对悬浮（SS）的平均去除率。
5.设计指标及设计效果
表5设计指标及设计效果对比
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可以看出，本次设计各项参数均满足杭州市海绵城市专项规划的管控要求。
6.海绵设施设计
1)普通绿地：普通绿地与下沉绿地、雨水花园或植草沟等海绵绿化设施相邻时，应以不<0.3%的坡度坡向海绵绿化设置。
2)植草沟：本项目植草沟采用梯形断面的转输型植草沟纵向坡度取值在0.3%~4%之间。与道路相邻的植草沟，当道路纵坡在此范围内时，植草沟坡度与道路一致；当道路坡度>4%时，植草沟在台坎两侧呈阶状，以便满足台坎间每段植草沟末端与道路的高差。
3)下沉绿地：本项目下沉绿地在场地坡度较大及面积较大的区域，呈阶梯状布置，以保证其对雨水的截留作用。每阶下沉绿地应低于对其所应道路的最低标高应≥其蓄水深度加超高。
4)台坎：场地坡度较大时，植草沟及下沉绿地增设台坎，台坎由φ80~150mm的卵石构成，宽约150mm，顶标高应高出较上一级植草沟100mm，高出下沉绿地的高度与其蓄水深度一致；底标高低于下一级150mm。台坎间距根据相邻道路纵坡确定，当道路纵坡<1%时，台坎间距取20m，1%~3%时取10m，>3%时取8m。
5)透水砖铺装：
A.透水铺装的坡度>2%时，需沿长度方向在透水面层下30mm设置隔断层，隔断层设置间距按公式“间距=垫层厚度/(1.5*坡度)”根据具体坡度计算确定。
B.透水面层：渗透系数应>1x10-6m/s，可采用透水面砖（有效孔隙率应≮8%）、透水混凝土（有效孔隙率≮10%）、草坪砖（宜在下面垫层中混合一定比例的营养土）等。
C.透水找平层：渗透系数及有效孔隙率均应大于面层，宜采用细石透水混凝土、干砂、碎石或石屑等；厚度宜为20~50mm。
D.透水基层和透水底基层：渗透系数应大于面层。底基层宜采用级配碎石、中、粗砂或天然级配砂砾料等，基层宜采用级配碎石或者透水混凝土，垫层的厚度不宜<150mm。
6）雨水回用系统需采取防污染及防误饮、误接措施。
7)过水孔：本项目在部分内部围墙底部设置700×200(H)过水孔，过水孔内设球墨铸铁篦子。
8)沉砂消能设施：当硬地与绿地之间的围墙设置过水孔时，在过水孔的绿地一侧设置沉砂消能设施，沉砂消能设施由直径1m的半圆形成品石子篮及其内置的φ30~50mm砾石组成，石子篮及砾石顶标高与绿化相平。
9)溢流井：本项目在下沉绿地等海绵绿化内设置溢流井，井口设置雨水箅子,其顶标高应低于绿地对应的道路标高100mm，应保证溢流井高出下沉绿地高度与蓄水深度一致(篦面标高与溢流标高一致)。
10)路缘石：与植草沟或下沉绿地相邻的道路，立缘石顶与路面平齐。
12)防水要求：与建筑物距离<3m或靠近路基部分的植草沟或下沉绿地、雨水花园等应采取防渗措施。
13)在线监测系统：本项目设置的在线监测设备有：在调蓄设施内部安装的在线液位计；在雨水外排管网节点及回用供水管上安装的在线超声波流量计；在排水分区的排口及典型源头控制措施的出水口安装的在线SS检测仪。
各个在线监测点与城市海绵城市数据中心联网，收集各项数据，实时掌握海绵城市设施的运行动态。
7.植物的选择
本项目根据当地本土植物特性，选择适宜应用于海绵城市工程的耐盐、耐污、耐淹的植物。其中乔木选用了湿地松、水杉、枫杨、垂柳、香樟等；灌木选用了棣棠、小蜡、南天竹、五色梅等；草本植物选用了吉祥草、玉簪、书带草等。
8.结语
建筑与小区海绵城市建设是海绵城市体系的重要节点。本文从基础资料分析、系统设计、指标计算、LID设施设计要求、植物选择等多方面对公共建筑海绵城市设计与计算进行了阐述，具有一定的借鉴价值。
[参考文献]
[1]GB50400-2016建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范[S].北京.中国计划出版社.2016.
[2]T/CACS469-2017建筑与小区低影响开发技术规程[S].北京.中国计划出版社.2017.
[3]杭州市城乡建设委员会.杭州市海绵城市建设低影响开发雨水系统技术导则.[Z].杭州.2016.