海绵城市是指通过加强城市规划建设管理, 充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用, 有效控制雨水径流, 实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》 (国办发[2015]75号) 指出:通过海绵城市建设, 综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施, 最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响, 将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年, 城市建成区20%以上的面积达到目标要求;到2030年, 城市建成区80%以上的面积达到目标要求。

海绵城市建设应从“源头减排、过程控制、系统治理”着手^[1,2]。产汇流的形成主要集中在各类建筑、设施、道路等硬质下垫面, 源头减排指最大限度地减少或切碎硬化面积, 充分利用自然下垫面的滞渗作用, 减缓地表径流的产生, 控制雨水径流污染, 涵盖了建筑与小区、道路桥廊、公园广场、工业及其他建筑等方面^[3]。过程控制指通过优化绿、灰设施系统设计与运行管控, 对雨水径流汇集方式进行控制与调节, 延缓和降低径流峰值, 减缓雨水共排效应, 从而降低排水强度和收排压力, 也提高了排水系统的利用效率。系统治理指海绵城市建设不能碎片化, 无论是“山水林田湖”生命共同体的横向系统, 还是“上下游、左右岸”的纵向系统, 要整个系统统筹考虑。根据海绵城市的建设要求, 实现雨水径流控制, 充分发挥生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用, 恢复生态, 实现区域协调。以水环境目标为导向建立完整的污染治理设施系统, 构建从产汇流源头及污染物排口, 到管网、处理厂 (站) 、受纳水体的完整系统。

建筑与场地指建筑 (工业与民用) 及园区, 包括建筑与小区、历史文化街区、城市广场等。建筑与场地作为城市占地最多的功能区域, 是海绵城市建设源头减排的重点, 应作为雨水渗、滞、蓄、净、用的主体, 实现源头流量和污染物的控制。

海绵专项设计应根据项目所在区域的位置特征 (气象资料和地质情况) 、规划要求、周边条件、景观方案等结合该区域雨水的重点问题, 按照上位规划有关要求和控制指标, 合理制定符合该项目特点的措施及系统组合, 以达到海绵城市的目标要求, 涉及给排水、建筑 (总图) 、景观、道路、结构、电气等多个专业, 应与主体工程设计同时开展。给排水专业为海绵城市设计的技术主导专业, 应围绕海绵建设的总体控制目标采用水量和水质模型进行模拟计算, 确定达到目标所需的总蓄水容积和设施规模。建筑 (总图) 、景观、道路专业在总图设计中应合理的布置海绵相关设施, 控制标高并美化环境。园林专业根据需要选配适合的植物。在建筑 (总图) 、景观、道路专业方案确定后, 给排水专业还需要对各项设施进行核对, 复核是否满足海绵城市上位规划提出的控制指标要求。其他专业在总图控制下进行相关设计, 各专业互相配合确保海绵建设顺利实施。

《海绵城市建设评价标准》已于近日发布并将于2019年8月1日起实施, 其将海绵城市建设效果从项目建设与实施的有效性、能否实现海绵效应等方面进行评价, 评价内容与要求分为年径流总量控制率及径流体积控制、源头减排项目实施有效性、路面积水控制与内涝防治、城市水体环境质量、自然生态格局管控与城市水体生态岸线保护、地下水埋深变化趋势、城市热岛效应缓解等七大方面。其中关于建筑与场地的海绵城市建设评价要求主要有4点。

(1) 雨水年径流总量控制率及径流体积控制。新建建筑与场地不得低于“我国雨水年径流总量控制率分区图”所在区域规定下限值, 及其所对应计算的径流体积;既有建筑与场地经技术经济比较, 不宜低于“我国雨水年径流总量控制率分区图”所在区域规定下限值, 及其所对应计算的径流体积。采用“容积法”, 依据雨水年径流总量控制率所对应的设计降雨深度及控制范围, 计算得到所需控制的径流体积。

(2) 径流污染控制。新建建筑与场地雨水年径流污染物总量 (以SS计) 削减率不低于70%, 既有建筑与场地雨水年径流污染物总量 (以SS计) 削减率不低于40%。

(3) 径流峰值控制。排水及内涝防治设计重现期下, 外排径流峰值流量不得超过开发建设前或更新改造前原有径流峰值流量。

(4) 可渗透地面率不得低于70%。

新建建筑与场地海绵建设是规划管控^[4], 以保护好生态格局, 修复水生态、保护水环境、涵养水资源、保障水安全、复兴水文化为目标导向, 完成透水铺装、下凹绿地、调蓄设施的指标要求, 从而实现雨水年径流总量控制。

既有建筑与场地海绵改造要以问题为导向, 以解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体治理等突出问题为主要目标, 结合完善市政基础设施城镇棚户区和城乡危房改造、老旧小区节能改造及环境和生活设施有机更新等相关目标, 推进区域整体治理, 实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”, 同时达到绿色、环保宜居的要求。

历史文化街区要结合保护区修复改造, 在不破坏原有风貌的前提下, 重点解决保护区积水、漏雨、雨污分流等问题。严格保护历史文化街区内的河道、湖泊、水系, 不得随意改变历史形成的水域范围、走向、边界等。条件具备时, 可采取措施恢复具有重要意义的历史性河湖水系。

新建项目首先应明确项目类别, 进行项目分析, 包括项目自然条件、市政条件、规划控制条件等, 同时对项目下垫面情况、地下室范围、场地竖向高程和排水系统进行分析。根据海绵目标和项目需求制定设计思路。然后, 应对上位规划指标按汇排水分区进行分解计算, 明确每个分区需要解决的雨水径流总量控制率、径流污染控制率等指标, 对各分区指标进行叠加校核, 是否满足目标要求。最后, 对所需指标进行设施化落地, 应充分结合现状地形地貌与建筑布局进行场地设计, 保护并合理利用场地内原有的湿地、坑塘、沟渠。优化不透水硬化面与绿地空间布局, 建筑、广场、道路周边宜布置可消纳径流雨水的绿地^[1]。建筑、道路、绿地等竖向设计应有利于径流汇入雨水控制与利用设施。在不影响整体景观效果的基础上满足上位规划指标, 并对最终设施容积等指标进行复核, 新建项目海绵专项设计流程见图1。

项目现状分析是既有项目海绵改造的第一步, 也是十分重要的一步。只有充分了解现场情况, 认真分析, 才能制定出最切合的海绵改造方案。对既有项目海绵改造应充分了解项目排水的基本条件、项目的下垫面现状、建筑形式、屋面做法及结构承载力等, 结合屋面铺装修整、环境美化、及使用功能提升等目标, 经过方案比较选择适宜的设施达到目标。现状分析主要包括以下3个方面:

(1) 下垫面分析。现状屋面问题及形式, 屋面是否为坡屋面, 是否为绿化屋面。屋面雨水管的排放方式、排口位置。分析铺装透水性, 道路交通、停车位、体育设施等功能是否缺失。

(2) 竖向分析。场地竖向分布, 是否为凹地, 是否为易涝区, 是否在行洪通路等。

(3) 排水现状分析。屋面雨水的排水形式, 现状管线是否有混接的情况, 现状管网是否满足市政管网的排水标准。对建筑与场地内的排水分区进行分析等。现场调研应充分, 管网和地下设施应测绘复核。

在完成现状分析后, 针对既有问题, 因地制宜地提出改造思路和海绵方案设计, 满足海绵目标和项目需求。既有项目海绵专项设计流程见图2。

建设海绵型建筑与小区, 应因地制宜, 采取屋顶绿化、屋面雨水断接至绿地、透水铺装、雨水调蓄与收集利用、植草沟等措施, 通过有组织的汇流与转输, 经截污等预处理后引入绿地内的以雨水渗透、储存、调节等为主要功能的低影响开发设施, 提高建筑与场地的雨水积存和蓄滞能力。改变雨水快排、直排的传统做法, 推行雨水的收集、净化和利用, 减轻对市政排水系统的压力。实施雨污分流, 控制初期雨水污染, 排入自然水体的雨水经过岸线净化;结合雨水利用、排水防涝等要求, 科学布局建设雨水调蓄设施。建筑与小区海绵专项设计技术路线见图3。

有景观水体的建筑与小区, 景观水体宜具备雨水调蓄功能, 景观水体的规模应根据降雨规律、水面蒸发量、雨水回用量和全年水量平衡分析确定。雨水进入景观水体之前应设置前置塘、植被缓冲带等预处理设施, 同时采用植草沟转输雨水, 降低径流污染负荷。景观水体宜采用非硬质池底及生态驳岸, 为水生动植物提供栖息或生长条件, 并通过水生动植物对水体进行净化, 必要时可采取人工土壤渗滤等辅助手段对水体进行循环净化。

历史文化街区应完善市政管线和设施。当市政管线和设施按常规设计与历史建筑及历史环境要素的保护发生矛盾时, 应在满足保护要求的前提下采取工程技术措施加以解决。

当多种市政管线采取地下敷设时, 因地下空间狭小导致管线间、管线与建 (构) 筑物间净距不能满足常规要求时, 应采取工程处理措施以满足管线的安全、检修等条件, 例如共同沟、增加管线强度、加强管线保护等措施, 并对所采取的措施进行技术论证后确定管线净距。

排水体制在满足上位规划的基础上, 应注重与城市排水系统相衔接, 有条件的情况下宜采用雨污分流。改造后雨水管线排水能力不低于区域市政雨水管网排水能力。

历史文化街区内小型市政基础设施应采用户内或适当遮蔽, 其外观和颜色应与所在街区的历史风貌相协调。

城市广场作为城市公共空间, 承担着交通、人员应急、疏散、休闲等重要职责, 因此安全性要求高, 有条件时应提高排水防涝标准。旧城区城市广场如果周边条件不足时, 宜增加其海绵建设指标贡献度与周边项目统筹考虑。

实土区广场排水可采用U型线性渗排水沟, 雨水在排放过程中不断下渗, 来不及下渗的雨水排至调蓄池;非实土区域广场雨水可通过不透水排水沟排至调蓄池。当有雨水回用需求时, 排水沟雨水经过弃流、截污后排至雨水收集池。广场周边绿化带内宜采用具有截污渗水功能的环保雨水口, 雨水优先进入绿地下渗, 超入渗能力的雨水则溢流至环保雨水口进一步入渗, 排至雨水调蓄池或雨水收集池。广场海绵专项设计技术路线见图4。

当地下空间与市政综合管廊共构建时可利用管廊结构空间做雨水调蓄设施, 作为服务周边区域排涝措施 (见图5) 。另外可利用进入地下空间的汽车坡道出入口下方设置雨水调蓄池, 就地处置雨水, 加大调蓄空间, 避免雨水进入^[5]。

下沉广场防洪标准应按不少于50年一遇, 宜按100年一遇24 h降雨量进行校核, 并应设置超标雨水排放系统, 防止水患。雨水排水系统应独立设置。低于周边道路标高区生成的雨水应设泵提升排放。雨水系统应考虑低影响开发与排涝功能的结合, 低影响开发系统能处置的小重现期降雨应能入渗, 下凹绿地等滞蓄或收集回用, 超标准降雨应溢流至排涝系统予以排放 (或调蓄制约) 。下沉广场地面要低于与其连通的建筑室内标高, 并满足建筑通则的要求, 防止积水流入室内。进入下沉广场的出入口以及下沉区域周边要进行标高控制, 防止非下沉区域雨水汇入下沉广场 (见图6) 。

屋顶绿化分为花园式屋顶绿化和简单式屋顶绿化。满足绿色、环保、节能、雨水利用技术、生态效益和景观突出的要求。综合考虑屋面荷载、节能设施等因素, 通过屋顶绿化缓解城市雨洪压力、展示建筑节能效果, 体现绿色建筑理念。

屋面雨水宜采取雨落管断接排至室外绿地或设置集水罐等方式将屋面雨水引入周边绿地内或就地收集利用。屋顶坡度较小的建筑有条件时宜设绿化屋面。

通过地面竖向控制, 有利于径流汇入海绵设施, 使雨水在低凹的绿地滞蓄或经过透水铺装后排除, 增加雨水的入渗量和滞留功能。

道路两边、建筑物周边以及道路分隔带等处绿地应设计为下凹式, 便于接纳道路、屋面雨水, 应有将道路雨水引入绿地的措施。

雨水口宜设置在道路两边的绿地内, 雨水口应高于绿地地面并低于路面标高, 超出入渗能力的雨水应以溢流方式进入雨水口。

人行道、非机动车道及广场庭院应采用透水铺装地面, 当降雨强度小于透水铺装的渗透能力时, 雨水就地入渗;当降雨强度超过透水铺装的渗透能力时, 径流雨水宜采取措施将其引入周边下凹式绿地。

渗透管-排放系统是兼有雨水输送及雨水入渗功能的设施。雨水通过雨水口进入带渗透功能的雨水井和管道内, 在输送过程中得到进一步入渗。周边土壤满足入渗条件的非机动车道、庭院、绿地或道路分隔带可采用渗透管-排放系统。渗透管-排放系统应满足场地内的外排水设计标准, 低于外排水设计标准的雨水径流均应在场地内自行消纳, 其排水流量、水力坡度及下游管道高程关系等均应满足排水要求。

在道路铺装周边设植草沟滞蓄入渗并转输雨水。在条件允许的区域设生物滞留设施入渗并净化雨水, 并可起到调蓄作用。

给排水专业需要做专项方案、系统设计、指标分解、海绵设施规模计算以及指标复核等工作。设计图纸内容包括:①海绵设施及排水平面图;②雨水系统纵断面图 (管线及设施) ;③雨水设施平剖面图;④节点详图:雨水调蓄设施、生物滞留设施、雨水回用设施、溢流井、沉泥井以及弃流井、雨水口等详图。详图中还应包括其他专业 (如建筑、道路、景观) 与海绵设施相关的排水做法, 例如道路排水、透水铺装排水、下凹绿地排水、屋顶绿化排水、生物滞留设施 (雨水花园) 滞蓄和排水、植草沟排水、雨水立管断接等。

建筑 (总图) 专业应在上位规划的指导下, 结合雨水专项指标确定总平面布置, 并合理确定下凹绿地、透水铺装、屋顶绿化、生物滞留设施等海绵设施的位置;合理确定竖向标高;注重环境美观和环境提升。设计图纸内容包括:①总平面图应标出并采用不同的图例标出现状河道水面、排水渠等以及雨水泄洪等有关的地形、地下车库和地下构筑物、建筑屋面、硬化道路、透水铺装、下凹绿地、调蓄设施、生物滞留设施等, 并注明相应的面积或容积。②应标注室外场地的地面标高, 明确周边道路与拟建工程室外地面高程关系。③节点详图:屋顶绿化、透水铺装、渗排水设施、河岸等做法。

道路专业应根据上位规划, 结合雨水专项规划确定道路与隔离带的标高关系、雨水口布置、道牙豁口位置, 合理采取半透水和全透水路面、人行道等措施, 满足海绵城市的控制要求。按照蓄水设施规模合理确定下凹绿地、植草沟、生物滞留设施等海绵设施位置, 采取措施保障行车和行人安全。在特殊道路 (兼有排涝功能时) 设计时, 应按照专项规划要求控制道路标高等, 并采取措施保证行洪安全及设施运行的要求。设计图纸内容包括:①市政道路海绵设施平面布置图;②道路、绿化隔离带高程控制平面图;③透水路面做法详图、道牙豁口做法详图等。

景观专业应根据雨水专项规划、总平面图设计的要求, 及结合当地气候特点, 美化和处理好各海绵生态设施的空间布局和植被选择, 以及兼顾生态美观、环境改善提升的目标。设计图纸内容包括:①下凹绿地做法 (深度控制、种植要求) ;②透水铺装做法、地下室顶板疏水做法、其他相关设施的材料做法;③生物滞留设施、植被浅沟、植被缓冲带、景观水体做法详图;④种植种类应与下凹绿地相协调, 种植土高度应满足下凹及排水要求。

结构专业应根据雨水下渗、滞蓄、排空、承载力等要求确定道路铺装基础、雨水调蓄设施基础、管道基础、河道生态堤岸基础等做法、屋顶绿化结构荷载校核以及相关基础的开挖、回填做法等。设计图纸内容包括:①景观水池结构大样图;②雨水水池结构大样图;③非标雨水检查井结构大样图。

电气专业在配合海绵设施配电同时还应具有报警、自动化控制、远程控制等内容, 实现智能化控制。另外由于海绵设施雨水停留时间较长, 应采取措施保障用电安全。设计图纸内容包括:①景观水池电气设计图;②雨水水池电气设计图;③雨水处理间电气设计图。

(1) 海绵城市建设是贯穿整个城市建设的重要组成部分, 海绵城市不是一个独立的专业, 海绵城市建设工程也不是一项单独的“工程”, 而是在具体工程建设中体现海绵城市建设的理念和思路。

(2) 为规范海绵城市建设效果的评价, 《海绵城市建设评价标准》已于近日发布并将于2019年8月1日起实施。建设项目应根据其评价内容与要求制定海绵专项设计目标, 科学、合理、规范的进行海绵城市建设。

(3) 本文结合海绵试点城市工作实践经验, 在国家标准图集《海绵城市建设设计示例》的研究基础上总结提炼而来, 阐述了海绵城市专项设计的思路、方法及图纸内容。由于时间和经验有限, 本文内容供大家参考, 希望对进行海绵专项设计有所帮助, 不足之处还望反馈。