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曾捷:海绵城市绿色建筑的场地雨水设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-05-06   来源:畅言网
海绵城市和绿色建筑对雨水都有要求,特别是海绵城市。海绵城市始终围绕着雨水来做设计,对水生态、水环境、水资源、水安全和水文

海绵城市和绿色建筑对雨水都有要求,特别是海绵城市。海绵城市始终围绕着雨水来做设计,对水生态、水环境、水资源、水安全和水文化五方面提出不同要求。绿色建筑对雨水的要求主要体现在节地与室外环境、节水与水资源这两个指标上。其中节地与室外环境又从三个方面进行了细化,包括对原有生态的保护、对雨水污染物的减排和对雨水径流的减排;水资源利用则要求把景观水体设计为生态水体。

从2015年开始,海绵城市成为了城市建设的一大热点,去年4月国家公布了16个试点海绵城市,海绵城市开始广为大家所熟知,不少业内人士也开始关注;去年10月,国务院办公厅发布《2015国务院推进海绵城市建设的指导意见》(简称75号文),对海绵城市建设提出了更高的要求,除4月份公布的16个试点城市之外,到2020年,全国20%的城市建成区实现70%的年径流总量控制率,到2030年,有80%的城市建成区达到70%的控制目标。

再来说绿色建筑的发展情况。从2006年中央颁布《绿色建筑评价标准》,到2008年我国才出现首批10个绿色建筑,而到去年年底,我国有近4000个建筑获得绿建标识,发展十分迅速。

海绵城市和绿色建筑对雨水都有要求,特别是海绵城市。海绵城市始终围绕着雨水来做设计,对水生态、水环境、水资源、水安全和水文化五方面提出不同要求。绿色建筑对雨水的要求主要体现在节地与室外环境、节水与水资源这两个指标上。其中节地与室外环境又从三个方面进行了细化,包括对原有生态的保护、对雨水污染物的减排和对雨水径流的减排;水资源利用则要求把景观水体设计为生态水体。

海绵城市对雨水的利用体现为六个字:渗、滞、蓄、净、用、排,这六个字体现了我们对雨水的态度先是“渗、滞、蓄”,“净、用”,最后才是“排”。海绵城市能够充分发挥场地的生态系统对雨水的吸纳消化作用,最终实现自然积存、自然渗透、自然净化。在“渗、滞、蓄、净、用”的环节中,还存在着生态设施与灰色设施的区别。以“渗”为例,绿地可以实现雨水入渗,渗水管、渗井等灰色设施也能实现这个功能。海绵城市和绿色建筑都要求先考虑使用生态设施,当场地空间和下渗能力不够时再考虑使用人工设施。“渗、滞、蓄、净、用、排”体现了生态优先、绿色优先的理念。

目前,我国的海绵城市真正形成规模、实现功能的还非常少,很多经验都是从绿色建筑实践中总结出来的,有三个设施经常被用到:下凹式绿地、雨水断接和景观水体。

先说下凹式绿地,从狭义上讲,下凹10公分的绿地就是下凹式绿地,从广义上说,下凹式绿地还包括雨水花园、植草沟等。下凹式绿地是为了实现雨水的渗、滞、蓄、净、排,但在实践过程中也出现了一些问题。

首先是竖向问题。传统景观园林习惯将绿地设置在高地,使绿地高于地面,这种设计不管是在小区里还是在道路边比比皆是,一旦下雨,绿地只能消纳落在 其中的雨水,道路和场地上的雨水则接收不到,难以充分发挥绿地的功能。有的竖向设计存在另一个问题,即绿地确实下凹了,但在绿地与道路之间设置了排水沟(槽),使得道路和场地上的雨水在进入绿地之前就被排水沟(槽)截留,无法进入绿地,这种方式也很难发挥下凹式绿地的作用。还有一种情况是既设计了植草沟,也做了下凹式绿地,但这些设施不光高于周边道路,甚至高于周边的绿地,道路的雨水被马路牙子截留流走,绿地里的雨水也进入不了“高高在上”的植草沟里,这些都是景观专业在做场地设计时容易忽视的问题。

怎样才能做好下凹式绿地设计呢?第一,要设计好雨水径流的途径,想办法使雨水进入下凹式绿地,先解决雨水来源问题,最大限度地收纳场地内的雨水。一般情况下一个建筑场地的绿地率均在30%左右,这30%的绿地不能只消纳自己场域内的雨水,还要消纳剩下的70%场地内的降雨。要做到这一点,就要做好竖向设计,通过设计,使屋面、地面、广场的雨水能够通过重力流的形式进入绿地,注意在坡度较大的地方做一些跌水设计,避免水土流失。过程中要注意绿色设施有先,灰色设施辅助。在设计之初,先计算好场地内的径流总量和绿地的渗透能力,南方很多地方是黏土土质,入渗能力较差,这种情况就可以借助雨水渗透管、雨水渗透井的方式来加强入渗。第二,海绵城市70%的径流控制率,主要是针对大概率的小降雨情况,但毕竟还会出现小概率的大降雨情况,此时,如何保证雨水排放的安全,也是我们要关注的。在做下凹式绿地的时候,还要做好溢流口,以能安全排放场地内的所有雨水为设计目标。

下凹式绿地设计看起来似乎很简单,但在实际操作中出现了很多匪夷所思的设计,因此,竖向设计一定要跟水专业、园林景观专业保持良好的联系与沟通。

第二种措施是雨水断接,这种断接是对传统雨水系统的改良。

传统的雨水系统目的是安全排放雨水,屋面、场地内的雨水都直接进入市政管网,而绿色建筑和海绵城市不光追求安全排放,还要做到生态,把雨水留在场地里,通过对传统雨水系统里的原有管道进行断接,把进入市政管网的雨水截断,使之先进入绿地、水景景观和雨水花园等设施,经过入渗,再把多余的部分排放到市政管网里。

对屋面雨水的断接就是把雨水管接入地面生态设施,利用这些设施进行入渗。对地面雨水的断接则更好理解,即把所有硬质铺装地面的雨水集中起来先引入绿地,经过绿地入渗和净化处理后,再通过溢流口进入雨水管道里。

雨水断接要注意消能。也就是说,当雨水进入生态设施里时可能具有很高的势能,尤其是屋面雨水,很可能会冲坏地面植被,可以借助卵石沟来消解能量。雨水断接最重要的是安全引流,我们把雨水引入绿地之后,也要让它们能安全地排放出去,因此在绿地里还要设置雨水口。

第三个要分享的是景观水体。

景观水体实际上是开发商非常愿意设计的元素,有景观水体的楼盘,售价一般都非常高,可见老百姓对景观水体非常欢迎。在海绵城市建设和绿色建筑建设中,景观水体除了好看以外,还有雨水管理方面的功能,对雨水“滞、蓄、净、用”。景观水体可以用于绿化灌溉、道路冲洗、冲厕、洗车等。

景观水体的设计包含四个方面,第一,充分发挥景观水体的调蓄功能,实现雨水利用最大化。在城市建设和项目建设中都会建设雨水收集池,北京强制要求每一万平米场地要建300立方米的调蓄容积,如果有景观水体,利用水面的起伏和水位的变化,就可以很容易地实现这300立方米的调蓄容积。需要注意的是,景观专业在做驳岸设计时要考虑水位的变化不至于造成景观毁坏,水面积的变化主要体现在水面蒸发上,建议形式为冬天是旱溪,夏天是水面。如果已经有了景观水体,我们建议不要再建雨水池,因为雨水池的的生态效果、水资源利用效果均不如生态景观,后期运营、维护的费用高,风险大,而且雨水池里的水是一潭死水,水体容易变臭变质,达不到收集利用的目的。

第二,场地竖向设计要利用重力流汇集雨水。在我审过的绿色建筑项目的图纸里,有百分之七八十的项目都是用常规的雨水管道把雨水收集好,在项目的最低点设一个雨水池,再用泵把水泵到景观水体里。这样的做法既不经济也不美观,之所以会出现,原因之一是甲方通常会在设计完成后,管网系统都设计好了,甚至都施工完了,再说要做绿色建筑,怎么办?只好用泵,这种现象并不鲜见。还有一个原因可能是我们的设计人员过分地依赖主动技术,用管网、水池、水泵等人工的处理方式才会做设计,而对生态设施不了解、不擅长。要想做好重力汇流,需要总图专业与景观专业、水专业进行很好的配合。

第三,通过对径流的设计,用径流的植被、土壤来削减径流污染物。这些设施包括绿地、植草沟,使雨水在进入景观水体之前就得到很好地净化处理。当水量较大、污染物较多时,还可以设置截污沟或前置塘对径流进行降解。

第四是水体的自净功能,通过动植物设计和水生动植物的投放,使景观水体具有自净功能。水体要想具有自净能力,首先要具有适合水生动植物生长的环境,可以设计一些生态驳岸、非硬质的池体,使动植物有很好的生长环境。通过水生动植物对水体的净化实现水体自净。如果污染物较大,还需要通过人工施氯的方式对水体进行净化。

最后,我想给大家解释一下年净流控制率在绿色建筑与海绵城市建设中怎么实现。

在《绿色建筑评价标准》里,我们第一次把年径流总量空置率纳入设计标准,在《海绵城市设计指南》里,把年径流总量控制率作为一个非常重要的指标。可能有人会觉得年径流总量控制率达到70%是不是非常难?其实全年降雨中有很多是大概率的小雨,只要生态设施做得好,完全有能力消纳这些雨水。举个例子,北京一个10000平米的建筑项目,按照下垫面情况,综合径流系数为0.513,我们对这个项目选择的年径流控制指标为85%,按照北京的情况,意味着我们设计的径流控制为32.5毫米,那么这个场地要控制的雨量就是 325立方米。如何消纳这325吨的水?实际上,有48%的水量可以通过入渗消纳,也就是156吨,而下凹式绿地能收纳的年径流为90吨,这个项目有个1000平米的景观水面,假设水位的波动为8公分,算下来,有80立方米的调蓄,这几个数值相加,已经完全把这325吨水消纳了。

通过这个案例,我们可以看到,当项目的下垫面性质比较好的时候,入渗可以控制住降雨的很大一部分,再辅助以一些地形控制,又可以消纳一部分水体,还可以通过雨水花园、旱溪、干塘的方式来实现。

最后做一个小结,不管是绿色建筑还是海绵城市,雨水设计的关键在于设计理念的转变,要视雨水为资源,视雨水为环境的重要因素,而不是麻烦和废物。构建低影响开发系统,是实现绿色建筑和海绵城市的最佳效益点和关键点。

 
 
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