“十四五”期间,国家相关部门决定开展系统化全域推进海绵城市建设示范工作,建筑小区是城市基本单元,也是城市居民生活的聚集地,其海绵化建设成效直接影响居民生活水平的提高和对美好城市环境的向往。在此背景下,总结“十三五”期间海绵化建设的经验教训,对已完成海绵化建设的建筑小区进行跟踪研究,识别问题并进行优化尤为重要。本文以南方某多雨城市为例,通过对已完成的建筑小区海绵项目建成后的效果进行调研及分析,总结归纳通性问题,并有针对性地提出优化建议,以期为后续海绵城市全域示范建设提供有益的借鉴。
“十四五”期间,国家相关部门决定开展系统化全域推进海绵城市建设示范工作,建筑小区是城市基本单元,也是城市居民生活的聚集地,其海绵化建设成效直接影响居民生活水平的提高和对美好城市环境的向往。在此背景下,总结“十三五”期间海绵化建设的经验教训,对已完成海绵化建设的建筑小区进行跟踪研究,识别问题并进行优化尤为重要。本文以南方某多雨城市为例,通过对已完成的建筑小区海绵项目建成后的效果进行调研及分析,总结归纳通性问题,并有针对性地提出优化建议,以期为后续海绵城市全域示范建设提供有益的借鉴。
1城市建筑小区海绵建设情况
1.1?降雨和土壤特征
根据年降雨量分布及趋势图,该城市降雨量年际变化较大,1980—2014年降雨量呈略微下降的趋势。35年平均降雨量为1?302.5?mm,其中最大降雨量为1?987.5?mm,最小降雨量为827.9?mm。冬季少雨,夏季雨量较大。雨季(4~10月)多年平均降雨量为1?064.1?mm,占多年年平均降雨量的81.7?%,旱季(11~3月)多年平均降雨量238.4?mm,占多年年平均降雨量的18.3%。
现状地表土壤以人工填土为主,整体渗透性尚可。其中人工填土、含砾(砂卵石、碎石)粘土和砂砾石土类属中等透水性。
1.2?建设情况
该区域共实施建筑小区海绵建设项目223项,项目建设期3年。其中,既有小区低影响开发措施初始成本估算为76?833.38万元,公共建筑类低影响开发措施初始成本估算为73?621.80万元。
建筑小区海绵项目主要以透水铺装消除小雨地表径流,以生物滞留带、雨水花园蓄存雨水;通过雨水下渗补充区域地下水,以维持区域水文小循环;通过铺设互锁砖及草皮稳定边坡泥土;定期清理草皮上的杂草,保留部分长势较好且不影响其他植被生长的自然生长植物,在维持生态美观的同时逐渐减少人工干预。
经模型模拟,区域整体径流总量控制率达75.18?%,年径流污染物去除率达56.86?%,取得了良好的建设效果。但通过对城市海绵建设后跟踪研究发现,区域在广泛推进建筑小区海绵城市建设的同时,运行过程中仍存在大量共性问题,需进一步总结与 思考。
2南方多雨城市建筑小区海绵化建设后问题 分析
2.1?海绵设施运行问题
(1)透水铺装滋生青苔,路面湿滑。受南方城市多雨气候影响,透水铺装表面易产生霉点,青苔生长严重,同时存在松动、下沉、裂缝等问题,不仅影响美观,而且导致路面湿滑,严重影响使用(图1)。
图1?透水铺装表面产生霉点,滋生青苔
(2)雨水收集池内水位较高、水质差。多雨气候导致许多雨水收集池内水位较高,肉眼可通过盖孔看到,且收集池中水质较差、泥沙含量高,存水有腐臭现象,回用于冲厕时常造成堵塞现象,整体雨水回用设施运行效果不理想。
(3)植草沟遭破坏,植被枯死。南方气候较适宜植物生长,但同时存在鼠虫蚊蝇等相对较多的问题。部分绿地易被老鼠洞破坏,若未及时处理,雨水大量灌入墙角等位置,不仅影响低影响开发设施功能,还可能影响建筑安全。部分植草沟由于坡度、径流组织不合理,出现黄土裸露及雨水冲刷等现象。另外,植草沟植被存在枯死等现象。
(4)下凹式绿地下凹深度不足。下凹式绿地两侧坡度、下凹程度不足。下凹绿地部分区段坡度和高度不能保证雨水流入(图2)。
图2?下凹式绿地下凹深度不足
(5)生物滞留带植被枯死、滋生蚊虫。存在生物滞留带与自来水管并行设置的现象,排水直接排进滞留带,导致生物滞留带内长期积水较多,存在异味,滋生蚊虫。部分生物滞留带内植物存在枯死的现象,原因较为多样化,或由于种植于高大树木下养分配给不合理,或由于植被种类选用不合理等(图3)。
图3?生物滞留带内植物枯死
2.2?竖向位置设置不合理
(1)溢流井设置不合理。在调研建筑小区场地时发现,数量较多的溢流井存在设置不合理的现象。如图4所示的溢流井所处位置实为绿地最高点,几乎无法实现收水功能。另外,该溢流井中还连通了一处雨水排水管,功能上实际是雨水井,并非溢流井;据施工方描述,另外一处类似的溢流井已经改为雨水井,说明雨水井、溢流井功能和基本概念混淆。部分溢流井裸露,未设置格栅、碎石等。
图4?溢流井设置不合理
(2)路缘石开口位置及高度不合理。部分路缘石存在开口位置设置不合理的问题,无法有效收水,径流组织路径不合理。另外,部分路缘石开口高度需要调整,不能随意设置,应能承接透水沥青基层的 排水。
2.3?施工及运维问题
(1)路缘石开口收水不畅。由于后期维护清理不当,存在多处树叶、花瓣、植被堆积在路缘石开口处,造成收水不畅。
(2)绿色屋顶养护难,缺乏安全防护。绿色屋顶植被养护较难、屋顶设备维护检修缺乏相应的通道、绿色屋顶爬梯无扶手等安全防护措施存在安全隐患。
(3)低影响开发设施位置存在被占用的问题。调研中发现,某小区初期雨水弃流设施位置有私家车停放,影响设施正常稳定运行。
(4)业主方、设计方、施工方沟通不足。现场发现各方对海绵工程与业主需求结合程度沟通不足,施工方对于海绵设施理解不足,竖向组织存在问题,微小规模的整改以及返工次数较多。
(5)缺乏安全提示语。雨水回用设施缺少相关警示标识,易造成误接误用,对公共安全造成危害。地埋式雨水收集池缺少相关警示标识,易造成错误开挖,影响结构安全。
3多雨城市建筑小区海绵化建设提升策略
3.1?低影响开发设施提升策略
3.1.1?透水铺装
在南方多雨地区,透水砖的主要问题是易生青苔,造成路面湿滑,易导致市民摔倒,尤其是老人和孕妇等群体。目前国内外尚无良好的解决方案,应按常规的道路维护要求进行清扫、保洁,以防止滋生青苔。另外,建议多使用透水沥青路面作为透水材料,少用和不用透水砖材质。
制定透水铺装道路定期巡检方案,巡检面层是否存在滋生青苔、裂缝、下沉、松动等现象,当面层出现破损时应及时修补或更换。在承压力度相对较大的区域,可选用高强度透水铺装,提高路面承载能力,减少透水铺装损坏的概率。
3.1.2?雨水调蓄池
雨水调蓄池可采用雨水回收过滤系统一体化设计,系统分为弃流、沉淀、过滤、消毒等环节。过滤泥沙、树叶等污染物,净化雨水达到一定要求后,回用于绿化浇洒、冲洗道路或景观补水等。
除了在规划设计层面融入净水工艺外,要保证其水质长期稳定达标,还需要规范运维要求。定期清洗调蓄池,并按时消毒。在设计周期内或雨季来临前进行清洁和保养,清洗周期不大于半年。对蓄水池内蓄水情况进行记录,当存水超过1周时应及时放空,避免滋生病菌,并根据调蓄设施的不同回用要求选取不同的监测标准。
3.1.3?植草沟
植草沟设计时应注意其排水纵坡宜不小于0.5?%,最大纵坡坡度不宜大于2?%。流速应小于0.8?m/s,水力停留时间6~8?min。对于汇水面积较大或边坡顶有冲沟的路堑边沟,不宜直接采用植草沟,若必须采用,应在植草沟底部增加盖板暗沟等排水设施,以增强植草沟的泄水能力。
当进水口、溢流口因冲刷造成植被枯死等问题时,应设置碎石缓冲或采取其他防冲刷措施。当地形坡度大导致流速较大引起冲刷时,应增设挡水堰或抬高挡水堰、溢流口高程。
定期及暴雨后检查冲刷侵蚀情况以及典型断面、纵向坡度的均匀性,修复对植草沟底部土壤的明显冲蚀,修复工作应符合植草沟的原始设计。
3.1.4?下凹式绿地
下凹式绿地的下凹深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能确定,一般为100~200?mm。其周边竖向设计应保证设施收水功能的实现。
目前国家或地方出台过一些标准,为下凹式绿地的设计建造提供了一定的依据,如GB?50400—2016
《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》指出小区内下凹式绿地与周围路面的高程差标准,以及确保雨水进入绿地的措施;北京DB11/685—2013《雨水控制与利用工程设计规范》指出下凹式绿地竖向设计参数和与周边路面衔接方式等,可进行参考。
3.1.5?生物滞留带
对于滞留带内积水较多的情况,可将汇入生物滞留带的管路全部设置成渗透式排水管,使生物滞留带下设的渗透式排水管和碎石层有机结合,出入互通。在末端出水井设置成渗透式溢流井,溢流井内设置可调节溢流板,从而控制蓄水层含水深度,按照季节需求进行调节,避免长期积水。在暴雨季节可充分发挥生物滞留带的调蓄功能,多余的雨水又可通过溢流井排入市政管网,不影响场地正常排水。并对初期雨水进行过滤,补充地面植物水源,可有效减少植物灌溉,节省水源。
在植被特征方面,应结合当地的气候、土壤、温度和湿度等各方面因素考虑,适当选取不同的植物组合种植,宜选用本土植物,采用乔灌草复合栽植的方式。植被应具有耐湿、抗旱及耐阴习性,且少使用杀虫剂和非天然化肥等化学制品。生物滞留带离建筑房屋的距离尽量保持在3?m以外,以保证不发生渗水返潮、霉菌滋生、对房屋地基进行渗透破坏等问题。还应尽量设置在光照充足、通风良好的地方,以利于植物生长和排干雨水。
3.1.6?绿色屋顶
南方地区常年温暖湿润,雨水资源丰富,对于现有大型公共建筑的屋面,建议改造成分散型绿色屋顶形式。屋顶设备维护检修应设置相应的专用 通道。
部分可采用轻质绿色屋顶,同时通过增加楼面行人步道与木质观景平台;在步道转角布置花箱进行点缀,将传统的绿色屋顶打造成集海绵功能、行人观景、休憩放松于一体的“多功能”屋面。
3.2?竖向设计提升策略
提取场地高程点位,采用地理信息系统对场地地形数据进行分析,得到高程图及坡度图。分析场地地形坡度起伏及径流方向。结合场地排水管线布设情况,划分排水分区及排水流向,某小区雨水分区及排水流向如图5所示。
图5?某小区雨水分区及排水流向示意
根据排水分区与径流方向,合理布设溢流井与路缘石的位置。溢流口高程应与最大存水高程持平,溢流井的平面位置应设置于相对低洼的地方,以便于雨水收集;溢流井的竖向高程需相对较高,以保证其发挥蓄水、滞水的功能。
路缘石开口位置应保证最大限度地收集道路雨水,宜经植草沟转输至雨水花园或下凹式绿地,进行下渗、滞留及过滤。路缘石豁口尺寸和数量则应根据道路纵坡等经过具体计算设计确定。若道路、广场、停车场的纵坡大于1?%,应设置挡水堰或台坎,以减缓流速并增加雨水渗透量。
3.3?运营维护
3.3.1?明确运行维护主体
项目竣工1年内,建议由施工方人员对海绵设施进行维护。项目竣工期满1年后移交项目所在单位后勤部进行维护管理,项目移交后应由专业维护和管理人员进行维护管理,并应对专业维护和管理人员加强专业技术培训。
3.3.2?细化维护管理要求
设计单位针对本项目编制《低影响开发雨水设施运行维护管理手册》供维护单位进行指导维护实施。低影响开发设施的运行维护应包含日常巡查、雨季前后检修、暴雨期间重点巡查、常规定期维护及出现损坏时的应急处置等。
运行维护单位应根据具体要求进行维护实施,并形成维护记录,在雨季定期对工程各部分的运行状态进行观测检查[5];在暴雨灾害性气候来临前应进行安全检查,以保证各类设施在灾害性气候发生期间能够安全运行。
3.3.3?保障维护管理费用
每年均应有预算内维修经费,其中包括海绵设施维护专项费用,如更换死亡植株、植被修剪、主体 清淤等。
4结束语
建筑小区海绵城市建设是系统性、长期性的工作。“十三五”期间,以两批试点工作带头的海绵城市建设取得了较好的径流控制成效,但也需要关注建设中存在的诸多问题以及设备设施长期运行维护的要求。在系统化全域推进海绵建设初期,需对已完成的海绵建设进行跟踪研究,并予以改进。以建筑小区海绵化后跟踪研究为基础,持续研究,助力海绵城市建设。