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建筑与小区低影响开发雨水系统设计模式研究


来源:建筑设计      发布时间:2019-07-03 16:27:19     点击率:1238

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建筑与小区是海绵城市建设的主要项目类型,因其建设条件复杂且与居民利益关系紧密,故其建设效果直接关系到百姓对海绵城市建设的满意度和接受度,事关海绵城市建设推进的成败。我介绍了建筑与小区低影响开发雨水系统设计的原则、技术流程及设计要点,并以长江流域某高层居住小区为例展示了项目设计的关键过程,以期为同类项目提供设计模式参考。

建筑与小区处于城市排水系统的源头减排单元,其海绵化改造的主要目是减小场地外排雨水总量和实现错峰排放。建筑与小区低影响开发雨水系统设计应在保障场地基本使用功能的条件下,满足场地排水防涝要求,改善场地微气候,营造低碳宜居的室外环境。

我结合海绵城市建设图集《城市道路与开放空间低影响开发雨水设施》15MR105编制过程及海绵城市建设设计经验,总结了建筑与小区低影响开发雨水系统设计要点。

1.建筑与小区低影响开发雨水系统设计原则

1)建筑与小区低影响开发雨水系统设计应充分提升用地复合功能,既满足海绵城市建设管控要求,又满足不同年龄段居民的使用需求,如需要综合考虑儿童室外游憩、青年人停车及老年人室外健身需求等现实问题。

2)新建项目应以目标为导向开展场地设计,建筑布局应控制地下空间的开发强度,为雨水回补地下水提供渗透路径。结合以往项目建设经验,新建建筑与小区建筑密度宜控制在35 %以内,容积率宜控制在3.5以内,绿化率宜不低于30 %,地下建筑顶板覆土宜不小于1.2 m。

改建项目应以问题为导向,结合城市更新建设计划,以切实解决居民迫切需求的基础问题为出发点,因地制宜开展海绵化改造,保留长势较好的植被,保护建筑文物、重要构筑物及管线,避免侵略性施工。

3)低影响开发雨水系统设计应坚持绿色设施为主、灰色设施为辅的原则,在场地空间允许的情况下,宜结合景观水体建设开展雨水调蓄利用。

4)低影响开发雨水系统设计须保证设计安全,包括不能降低小区雨水管网的设计标准。新建雨水设施不能影响其他建筑物或构筑物的结构安全。

2.建筑与小区低影响开发雨水系统设计系统图

建筑与小区低影响开发雨水系统设计同样适用源头减排、过程控制和末端治理的三段式理论。屋面和铺装为主要产流面。屋面雨水应设法断接,先排入低影响开发雨水设施后再溢流排放。小区内车流量较小,可采用透水铺装,或采用平缘石或路缘石开口将地表雨水径流引流到绿地内,并在绿地内设置雨水设施滞蓄和净化雨水。在有雨水回用需求的建筑与小区,可设置雨水储存设施收集雨水进行雨水回用,超过设计降雨量的雨水再排入小区内的雨水管道。建筑与小区低影响开发雨水系统设计系统图见图1。

3.建筑与小区低影响开发雨水系统设计要点

3.1 场地现状条件调研

通过资料收集及现状调研摸排场地土壤、地质、地表竖向、管线综合、地上与地下建筑及植被保留区等情况,明确现状保留区和雨水设施可开挖区域的范围;明确消防通道及消防登高面等限制开挖区域的范围;明确小区内雨水管道与市政雨水管道的对接关系;同时了解建筑与小区基础设施更新计划。

3.2 建筑雨水管断接的处理方式

根据建筑屋面雨水排水方式确定雨水管断接方式。高层建筑通常采用内排水方式且屋面雨水势能较大,若采用绿色设施则极易造成水土及植物被严重冲刷,故通常采用雨水收集设施收集回用。当建筑雨水管布置在墙体外侧时,可设置消能池将雨水断接排入绿地。当多层建筑屋面满足承重荷载要求时,可布置屋顶花园,也可采用雨水桶或高位花池等设施实现雨落管断接。当建筑周围无绿地时,可通过导流渠等转输设施将雨水转输到周边绿地协同解决,或在小区雨水管网末端设置调蓄池集中处理。

3.3 铺装材料的选择

建筑与小区通常采用透水铺装材料达到小雨不湿鞋的效果,增强小区低碳宜居性能。车行道可采用透水混凝土路面,停车位可采用植草砖,人行道及广场可采用透水砖或透水混凝土。小区内绿地较分散,为连通绿地排水和保证铺装视觉完整性,可将铺装局部下凹设置成导流渠,导流渠的坡度及深度以不影响行人、轮椅及婴儿车正常通行为准。停车位铺设植草砖时,建议采用透水砖作为车位分割线,以便于穿高跟鞋的女士行走。在不适宜土壤入渗或降雨较多的地区,地下建筑顶板以上开展低影响开发雨水系统设计时,应采取防渗措施。

3.4 场地排水的系统性组织

根据场地竖向条件、产汇流规律及雨水管网分区情况划分汇水分区。各汇水分区应为相对独立的单元,在汇水分区内根据汇流面积及下垫面情况计算目标调蓄容积,据此确定低影响开发雨水设施的设计规模。通常将下垫面划分成建筑屋面、道路、铺装、绿地、水系5大类。当单个汇水分区不能解决自身雨水时,可排入周围汇水分区协助解决。同时承接其他汇水分区雨水的设施,其设计调蓄容积应加上这部分外来水量。当小区内绿地分布不均时,可通过导流渠、缝隙式排水沟、盖板沟等设施收集和转输雨水径流,再排入绿地滞蓄和净化。在地势较低的低影响开发雨水设施内设置溢流口,使超过设计降雨量的雨水排入小区雨水管网。

3.5 平面布局及竖向设计

低影响开发雨水设施的平面布局及竖向设计是相辅相成的过程。首先梳理场地与周边竖向的关系,明确市政道路雨水管道的管径及埋深,明确溢流排放路径。其次在每个汇水分区内依据场地竖向条件,确定低影响开发雨水设施的平面位置及规模。低影响开发雨水设施类型依据用地条件、覆土深度、水质情况等因素确定。不同雨水设施之间通过地形竖向连接;当绿地被铺装隔断时,采用管道连接。按照源头减量设施→转输设施→净化设施→调蓄设施的顺序,形成连续的地表排水系统。低影响开发雨水设施的有效滞水深度一般控制在200~300 mm,通常设置50~100 mm的超高。统计各汇水分区的设计调蓄容积,若不小于目标调蓄容积则说明设计合理。最后明确小区低影响开发雨水设施溢流口与小区雨水管道系统的连接位置,并检验竖向高程是否满足要求。

低影响开发雨水设施布局应避让消防车道和消防登高面、地下管线管位及其附属设施、文物及古树名木保护范围等,减少对现状环境的干扰。新增雨水设施应通过地形设计与现状地势相融合,使其满足海绵和景观欣赏功能。植物种植应考虑冬季的景观差异,保证较好的全年视觉效果。

3. 6 低影响开发雨水设施与雨水管渠系统的关系

低影响开发雨水系统设计应明确管线综合位置及埋深,并避让重力流管线。雨水管线是进行低影响开发设计的重要依托,设计时应与其他管线相互协调,便于雨水设施中进水管线的接入、溢流管线的接出。

低影响开发雨水系统设计的主要目的是控制面源污染,设计降雨重现期小于1年,故为了保证场地内的排水安全,不能降低小区雨水管渠系统的设计标准,通常把雨水管渠系统作为低影响开发雨水设施的溢流管道对待。

雨水管渠系统一般包括雨水收集管线、雨水溢流管线2种。雨水收集管线是指布置在低影响开发雨水设施的砾石层内的穿孔管。其作用为将土壤饱和水及时排走,防止滞水导致水体黑臭及蚊蝇滋生,保护植物根系和建筑顶板排水安全。穿孔管管径通常为DN100~150 mm。雨水溢流管线是为了防止超过低影响开发雨水设施设计水位的雨水返溢到铺装或道路上而布置的。通常在汇水分区下游的低影响开发雨水设施内布置溢流口,溢流的雨水就近排至小区雨水管道。

3.7 雨水回用系统的设置

当小区有雨水回用需求时,可根据用水量需求确定雨水回用设施的规模。当小区内有景观水体设计要求时,景观水体宜建成集雨水调蓄、水体净化和生态景观为一体的多功能调蓄设施。景观水体的规模应通过全年水量平衡分析确定,并优先采用雨水作为补水水源;景观水体宜采用生态驳岸和非硬质池底,并设置必要的安全防护措施或警示标识,确保居民人身安全。雨水回用管道也应设置明确的非饮用水源标识,防止误饮事件发生。

结语

建筑与小区低影响开发雨水系统设计关乎居民的切身利益,需要综合平衡海绵管控指标与土地综合利用效率的关系,既要解决排水问题又要提升整体景观效果,获得最大化的环境效益、生态效益和社会效益。

新建项目应在用地布局时就纳入海绵理念,确保地块开发前后水文条件不变。对于绿地较少且管线庞杂的改造项目,项目设计前需要进行详细的实地调研确保底数摸排清晰后,再开展设计工作;项目设计应融合低影响开发设计及城市更新建设,达到小雨不湿鞋、大雨不内涝的建设效果,并同步进行景观提升改造,确保海绵城市建设惠及民生、深入民心。

建筑与小区项目中,降雨条件、绿地率、土壤地质情况等是最主要的影响因素。各地区在海绵城市建设中若遇到与建设模式不符的情况时,应因地制宜进行特殊处理,确保海绵城市建设顺利进行。