海绵城市设计方案研究 以宁波市某新建小区为例孙秀丽(广州市住宅建筑设计院有限公司上海分公司,上海201106)摘要:以宁波市江北慈城新区某住宅小区项目的海绵城市设计为例,简要介绍了宁波当地海绵城市的相关规定在实际工程中的应用,并给出了年径流总量控制率和年径流污染削减率等相关指标的计算方法,为该地区新建工程项目海绵城市的推进提供参考㊂关键词:海绵城市;年径流总量控制率;年径流污染削减率中图分类号:T U992文献标识码:A文章编号:1002-8471(2022)S1-0328-04 D O I:10.13789/j.c n k i.w w e1964.2021.09.28.0003引用本文:孙秀丽.海绵城市设计方案研究 以宁波市某新建小区为例[J].给水排水,2022, 48(S1):328-331.S U N X L.P r o j e c t d e s i g n a n a l y s i s o n s p o n g e c i t y:A c a s e s t u d y o f a n e w l y-b u i l d i n g h o u s i n g s i t e i n N i n g b o c i t y[J].W a t e r&W a s t e w a t e r E n g i n e e r i n g,2022,48(S1):328-331.P r o j e c t d e s i g n a n a l y s i s o n s p o n g e c i t y:A c a s e s t u d y o f a n e w l y-b u i l d i n gh o u s i n g s i t e i n N i n g b o c i t yS U N X i u l i(G u a n g z h o u R e s i d e n t i a l A r c h i t e c t u r e D e s i g n I n s t i t u t e C o.,L t d.,S h a n g h a i b r a n c h,S h a n g h a i201106,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n g a s p o n g e d e s i g n o f a n e w l y-b u i l d i n g h o u s i n g s i t e i n C i c h e n g n e w d i s t r i c t o f N i n g b o c i t y a s a n e x a m p l e,t h e a p p l i c a t i o n o f t h e r e l e v a n t t e c h n i c a l d o c u m e n t s o f s p o n g e c i t y i n p r a c t i c a l p r o j e c t s i s b r i e f l y i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r.T h e c a l c u l a t i o n m e t h o d s o f t h e a n n u a l r a i n f a l l v o l u m e c a p t u r e r a t i o n a n d t h e a n n u a l t o t a l S S r e m o v a l r a t e a r e a l s o p r o v i d e d,i n o r d e r t o p r o v i d e s o m e r e f e r e n c e f o r t h e c o m p r e h e n s i v e p r o m o t i o n o f s p o n g e c i t y c o n s t r u c t i o n i n n e w p r o j e c t s i n t h i s c i t y.K e y w o r d s:S p o n g e c i t y;A n n u a l r a i n f a l l v o l u m e c a p t u r e r a t i o n;A n n u a l t o t a l S S r e m o v a l r a t e1项目概况本项目位于宁波市江北慈城新区,项目类型为建筑与小区新建项目㊂总用地面积3.74万m2,由洋房及叠拼住宅组成㊂本项目地下室顶板覆土为1.2m㊂江北慈城新区,位于宁波市区西北部,属于热带季风气候区㊂4月至7月易形成长历时锋面雨,降水较多,俗称 梅雨 ;每年8月至9月间,常有台风侵入,暴雨强度高㊁历时短㊁总量大,极易造成洪涝灾害㊂2建设目标建筑与小区海绵性设计的主要目的是削减外排雨水峰值流量和径流总量,减少雨水径流污染,实现雨水的资源化利用㊂根据‘浙江省海绵城市规划设表1 年径流总量控制率与设计降雨量T a b .1 C o r r e s p o n d e n c e t a b l e b e t w e e n a n n u a l r a i n f a l l v o l u m e c a p t u r e r a t i o n a n d d e s i gn e d r a i n f a l l 多年平均径流总量控制率/%505560657075808385879095设计降雨量/m m9.411.313.115.017.820.724.727.830.233.238.553.9计导则(试行)“,新建区应以目标导向为主,因地制宜选取合理的指标体系及目标取值[1]㊂要通过合理调整下沉式绿地率㊁透水铺装率㊁绿色屋顶率等 引导性指标 ,以及各种措施组合㊁优化达到年径流总量控制率和年径流污染削减率的要求㊂2.1 年径流总量控制率年径流总量控制率是海绵城市建设的重要刚性指标[2]㊂根据项目当时适用的‘宁波市海绵城市规划设计导则“(2017甬D X -13),建筑与居住小区年径流总量控制率不低于80%[3],对应设计降雨量为24.7m m ,可参照表1㊂2.2 年径流污染削减率根据项目当时适用的‘宁波市海绵城市规划设计导则“(2017甬D X -13),项目年径流污染总量(以年T S S 总量去除率计)削减率不宜小于60%[3]㊂3 设计方案目标可达性分析3.1 综合径流系数不同种类下垫面的径流系数应根据实测数据确定,当缺乏资料时,可参照表2取值㊂综合径流系数应按下垫面种类的加权平均基数,并应核实下垫面种类的组成和比例,见式(1)㊂ψz=ðF iψi F(1)式中ψz综合径流系数;F 汇水面积,m2;F i 汇水面上各类下垫面面积,m 2;ψi 各类下垫面的综合雨量径流系数㊂本工程各类下垫面雨量径流系数:绿地取0.15;下沉式绿地㊁水面取1;花岗岩铺砌路面取0.8;建筑屋面㊁沥青路面取0.8;透水铺装路面取0.3,最终计算得,本项目的场地综合径流系数约为0.59㊂3.2 汇水分区划分根据项目场地的标高㊁管网布置情况,将场地分为8个汇水分区,见图1㊂3.3 年径流总量控制率(1)渗透㊁渗滤及滞蓄设施的径流体积控制规模表2 径流系数T a b .2 T a b l e o f r u n o f f c o e f f i c i e n t汇水面积种类雨量径流系数Ψc 流量径流系数Ψm 绿化屋面(绿色屋顶,基质层厚度ȡ300m m )0.30~0.400.40硬屋面㊁未铺石子的平屋面㊁沥青屋面0.80~0.900.85~0.95铺平石子的平屋面0.60~0.700.80混凝土或沥青路面及广场0.80~0.900.85~0.95大块石等铺砌路面及广场0.50~0.600.55~0.65沥青表面处理的碎石路面及广场0.45~0.550.55~0.65级配碎石路面及广场0.400.40~0.50干砌碎石或碎石路面及广场0.400.50非铺砌的土路面0.300.40绿地0.150.25水面1.001.00地下建筑覆土绿地(覆土厚度ȡ500m m )0.150.25地下建筑覆土绿地(覆土厚度<500m m )0.30~0.400.40透水铺装路面0.29~0.360.40下沉广场(50年及以上一遇)0.85~1.00应按式(2)㊁式(3)计算:V i n =V s +W i n(2)W i n =K ˑJ ˑA ˑT s (3)式中V i n渗透㊁渗滤及滞蓄设施的径流体积,m3;V s 设施有效滞蓄容积,m3;W i n渗透与渗施降雨过程中的入渗量,m 3;K 土壤渗透系数,m /h ,本工程取0.1m /h ;J水力坡度,一般取1;A 有效渗透面积,m2;T s 降雨过程中的入渗历时,h,本工程取2h㊂雨水调蓄池容积分配按照所服务的各个汇水分区的径流总量进行分配㊂(2)年径流总量控制率计算㊂以径流总量和径流污染为控制目标进行设计时,设施具有的调蓄容积一般应满足 单位面积控制容积 的指标要求,设计调蓄容积一般采用容积法进行计算,见式(4):表3 年径流总量控制率T a b .3 C a l c u l a t i o n o f a n n u a l r a i n f a l l v o l u m e c a pt u r e r a t i o n 汇水分区编号总面积/m 2海绵设施统计雨水花园/m 2有效蓄水深度/m设施顶部蓄水容积W p /m3设施降雨过程入渗量V s /m 3雨水调蓄设施有效容积V h /m 3设施径流体积控制规模V /m 3控制后综合径流系数控制降雨量/m m 年径流总量控制率/%1区6332286.50.1542.97542.9885.950.6421.275.92区71451640.1516.424.60147188.000.5746.292.73区48704450.1544.566.75 111.250.5640.890.84区46265000.155050.00100.000.5737.989.65区2625109.50.1516.42521.9038.330.6223.578.96区36562030.1530.4540.60 71.050.5932.986.97区3251136.50.1520.47527.3047.780.6124.179.58区49384430.1544.335.4479.740.5827.883.2汇总374432287.50.15200.75309.57147594.580.5926.982.4V i n =10ˑΨc ˑh y ˑF (4)式中V i n渗透㊁渗滤及滞蓄设施的径流体积,m3;Ψc 雨量径流系数;h y 设计降雨厚度,m m ;F 汇水面积,h m 2㊂根据计算,本项目实际年径流总量控制率可达82.4%,满足建设目标要求㊂图1 汇水分区划分F i g.1 D i v i s i o n o f c a t c h m e n t 3.4 年径流污染削减率因本项目雨水均通过下沉式绿地调蓄控制,根据‘宁波市海绵城市规划设计导则“中的 海绵城市设施污染物去除率 表格,下沉式绿地㊁雨水的污染物去除率(以T S S 计)取80%㊂因此,本工程年径流污染削减率计算:年径流污染削减率=年径流总量控制率ˑ海绵城市设施对T S S 的平均去除率为:82.4%ˑ80%=65.9%,满足规划目标要求㊂年径流总量控制率计算如表3所示㊂3.5 雨水资源利用率本项目采用雨水回用系统,直接收集屋面雨水作为室外绿化浇水㊂本工程绿地面积约为13871m 2,道路(铺装)面积约为10672m2㊂3.5.1 雨水回用系统用水量 雨水回用收集系统的用水量计算如式(5)所示:Σq i n it ȡW 2(5)式中q i日用水定额,m 3/d ;n i 用水数量,m 2;t用水时间,取1d ;W 2 雨水日可利用量,m 3/d㊂绿化总面积(用水数量)为13871m2,道路(铺装)面积约为10672m 2,绿化日用水量(用水定额)为2L /(m 2㊃d ),道路(铺装)的平均日浇洒用水定额参照绿化取值㊂根据上述用水量,收集回用日用水量为:(2ˑ13871+2ˑ10672)ː1000=49(m 3)3.5.2 雨水设计径流计算宁波市24h 最大降水量参见表4㊂根据‘建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范“(G B 50400-2016)计算雨水设计径流总量如式表4宁波市24h最大降水常用典型频率T a b.4T y p i c a l f r e q u e n c y t a b l e o f24-h o u r m a x i m u m p r e c i p i t a t i o ni n N i n g b o c i t y重现期/年123510203050100宁波52.583.2105.1121.5148.3174.3193.1207.8232.7 (6)所示:W=10ˑΨcˑ(H y-2)ˑF(6)式中W 雨水设计日径流总量,m3;Ψc 雨量径流系数,硬屋面㊁未铺石子的平屋面㊁沥青屋面,取0.80;H y 1年重现期最大日降雨厚度,宁波市降雨量按52.5,m m;(H y-2) 考虑初期弃流径流厚度2m m;F 屋面汇水面积,h m2㊂由式(6)可得出屋面所需汇水面积为F=3640 m2(其中W取3d用水量)㊂3.5.3雨水回用水池容积本工程雨水储水池计算容积按雨水回用系统的日用水量的3倍取值,为147m3㊂设置于地下室,室外雨水管网配套初期雨水弃流装置,并设置雨水回用处理设施,处理后的雨水用于室外绿化用水㊂3.5.4雨水资源利用率雨水收集回用系统的年可用雨水量按式(7)计算:W a=(0.6~0.7)ˑ10ˑΨcˑh aˑF(7)式中W a 项目的年可用雨水量,m3;Ψc 雨量折减系数,0.65;h a 年降雨厚度,1433.4m m;F 实际汇水面积,37443m2;0.6~0.7 可收集回用的降雨量系数㊂故求得年可用雨水总量W a为226760m3㊂绿化年用水量定额为0.28m3/(m2㊃年),道路的浇洒用水定额可按0.5L/(m2㊃次)计算,道路年冲洗次数按照30次㊂实际年用水量为:W u=0.28ˑ13871+0.5ˑ10672ˑ30/1000=4043.9m3㊂故本项目的雨水资源利用率为式(8):R u=(W uːW a)ˑ100%(8)式中R u 非传统水源利用率,%;W u 雨水资源设计使用量,m3/年㊂故:R u=(W u/W a)ˑ100%=4043.9/226760 =1.8%4结论本项目严格按照海绵城市设计方案及施工图要求,测算海绵指标,年径流总量控制率为82.4%,年径流污染物削减率65.9%,满足控制目标要求㊂(1)建筑与小区应充分利用自然条件设置雨水调蓄设施,在雨水管渠附近有景观水体㊁天然洼地等,可作为雨水径流高峰流量调蓄设施,否则需建造调蓄池等雨水调蓄设施㊂(2)海绵城市的建设需要排水㊁园林景观㊁建筑㊁结构等多个专业相互配合,项目初期阶段,即需考虑好海绵设计所需要的条件,如覆土厚度㊁雨水调蓄池体积和在项目中的位置等,以免后期阶段发现问题难以弥补㊂(3)初期雨水一般溶解了空气中的大量酸性气体㊁汽车尾气㊁工厂废气等污染性气体,降落地面后,又由于冲刷屋面㊁沥青混凝土道路等,使得前期雨水中含有大量的污染物质,因此应注意净化初期雨水,削减径流污染㊂(4)海绵设施的建设和使用不是一蹴而就的,下沉绿地㊁植草沟等海绵设施一般都兼具绿化景观和排水系统的双重角色,这需要长期的维护保养㊂一般情况下,初期雨水弃流设施需在每年雨季之前每月检修一次;透水铺装建议每年2次检修㊁疏通其透水能力;下沉绿地㊁植草沟等其他海绵设施需在每年雨季前和雨季中各检修一次㊂参考文献[1]浙江省海绵城市规划设计导则(试行)[S].[2]宁波市住房和城乡建设委员会文件[S].[3]宁波市海绵城市规划设计导则(2017甬D X-13)[S].[4]宁波市海绵城市规划设计导则(2019甬D X-08)[S].[5]17S705海绵型建筑与小区雨水控制及利用[S]. [6] G B/T51345-2018海绵城市建设评价标准[S].ʻ通信作者:孙秀丽,女,1986年出生,山东诸城人,硕士研究生,工程师㊂E-m a i l:980838063@q q.c o m收稿日期:20210928。