建筑与小区海绵城市建设探讨

建筑与小区海绵城市建设探讨

摘要：通过某学校海绵城市设计实践，分析项目场地下垫面条件，将场地划

分为40个子汇水分区，结合景观打造方案、室外排水管网设计、场地竖向设计，

平面布局雨水花园、下凹绿地、植草沟等海绵基础设施，采用容积计算法，分别

计算每个子汇水分区的实际控制降雨量，最后进行总体海绵指标达标分析，外排

径流总量控制率与面源污染控制率满足控制指标要求。

关键字： 低影响开发 年径流总量控制率 面源污染削减率 低影响开发设施

1.海绵城市建设目标与技术框架

1.1海绵城市建设控制目标

海绵城市建设主要的目标是维持场地开发前后水文特征不变。这里的水文特

征主要指径流总量、峰值流量、峰现时间。通过下渗减排、集蓄利用、调蓄错

[1]

峰等措施，减小峰值流量、延缓峰值时间，通过下渗减排、集蓄利用等方式，控

制外排径流总量，实现开发后水文特征值接近于开发前的目标。

1.2控制指标分析

1、径流总量控制

径流总量控制海绵城市建设最主要的控制指标，一般采用年径流总量控制率

作为控制目标。场地内累计全年得到控制的雨量与全年总降雨量的比值，即为年

径流总量控制率。年径流总量控制率与设计降雨量为一一对应关系。项目实践

[1]

中通常采用将年径流总量控制率目标分解为单位面积控制容积，即为容积计算法。

2、径流污染控制

氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）、重金属等。城市径流污染物中，SS往

往与其他污染物指标具有一定的相关性，因此，一般可采用SS作为径流污染物

控制指标。

工程设计中，年SS总量去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对SS

的平均去除率，通过控制年径流总量控制求得面源污染去除率。

3、径流峰值控制

海绵城市设计中，场地雨水优先进入低影响开发设施，超过重现期的雨水通

过海绵雨水口溢流排入室外雨水管网。因此，在建筑与小区室外雨水管网设计重

现期、综合径流系数选择时，仍应按照《建筑给水排水设计标准》第5.3.12条

选择。

2.某学校海绵城市设计实践

2.1项目概况

某学校（一期）用地面积203730.75m，总建筑面积74062.90m，其中地上

22

69953.15m，地下4109.75m，包括教学区，生活区、后勤区三个区块。

22

1、气象水文地质条件

所在地区属于大陆性季风气候，年最大日降水量135.2mm，多年平均降雨量

574.9mm，地下水位标高较高，冻土深度0.60m。

2、场地条件

（1）用地类型

下垫面类型包括建筑屋面、道路、硬质铺装、绿地、景观湖水面等，其中绿

地占比约39.8%，综合雨量径流系数0.58。地下车库位于大礼堂东侧，占地面积

4109.75m，地下车库覆土深度0.80m。

2

（2）场地竖向

设计范围内地形整体高差不大，场地标高在3.75m-4.55m，场地内没有低洼

地块，单体室内外高差0.30、0.45，南北两个出入口处与市政道路均有0.30m的

高差。

（3）水系及排水管道系统

人工湖水系将三个功能区块连通，人工湖水面面积共计29233.05m，水系边

2

缘地表径流经过植被缓冲带净化后流入水系内，补充景观水系。室外排水管网雨

污分流制，结合功能区块分区，室外雨水管网按照分区就近排入市政雨水管网，

共四个接口接入市政，室外雨水管道设计重现期为3年。

（4）雨水立管与消防车道

建筑屋面雨水由87式雨水斗收集，雨水立管在室外地面以上断接，雨水进

入建筑周边海绵雨水设施，共有雨水立管约263根。

根据建筑总图，沿校区周圈布置消防环形车道，消防车道净宽6.0m，内庭院

设置消防车回车场，小高层扑救面设置的消防车登高面荷载一般为20KN/m，小

2

区内大面积广场经常有小车行走，在此类荷载较大的车行路面做透水路面造价较

高，使用效果不尽理想，因此海绵设施布置应避开此类消防车、小车通行路线。

2.2设计目标

本地块海绵设计控制指标见表2。

表2 海绵设计控制指标

控制性指标引导性指标

用地

类别

面源污

年径流染削减率综合下凹透水铺

总量控制率（以SS径流系数式绿地率装率

计）

教育

用地≥40%≥50%

（A）

80%≤0.≥50

（29.5mm）40%

其中：80%径流总量控制率对应的设计降雨量为29.50mm，暴雨强度公式

式中：q一设计暴雨强度〔L/(shm)〕；

2

t一降雨历时(min)；

P一设计重现期(年)。

2.3工程设计

1、设计流程

首先对降雨条件等进行分析，根据场地用地、竖向、室外管网情况，划分子

汇水分区。按照子汇水分区平面布局LID设施，核算设施规模、径流控制量，通

过雨水转输设施实现相邻汇水区之间的转输调配，采用低影响开发设施和传统雨

水管道相结合的方式，共同组成完整的工程技术体系。见图3。

[2]

图3 设计流程图

2、技术方案选择

海绵设计方案应以落实控制指标为目标，不同用地类型的海绵设计方案应因

地制宜的根据项目特点、周边环境、现状评价等条件确定。本项目有市政中水水

源接入，用于绿化浇洒、道路冲洗、冲厕以及人工湖补充水，因此不考虑雨水回

收利用系统。本地块用地类别为A类用地，用地区域用水量大（一期最高日用水

量420.77m/d）、径流污染轻、除大礼堂东侧有人防车库其余场地均无地下室，

3

可改造绿化面积大。屋面雨水断接进入建筑周边LID设施，道路、硬质铺装雨水

漫流进入海绵设施或人工湖，透水铺装、普通绿化涵养量以外的雨水形成径流，

先进入低影响开发设施，超过重现期的雨水溢流进入海绵雨水口，经雨水管网排

入市政雨水管网。技术流程图见图4。

[2]

图4 海绵城市技术方案流程图

3、低影响开发设施选择

海绵城市建设通过“渗、滞、蓄、净、用、排”手段，将场地内雨水渗透、

储存、调节、转输、净化、利用，通过各类技术的组合利用，实现径流总量控制、

径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标。实际项目设计中，应从

控制目标出发，结合气候、土壤及土地利用等条件，因地制宜地选择单项或组合

的低影响开发设施。

[3]

本项目地块绿地率39.8%，在普通绿地中结合景观布置下凹式绿化、雨水花

园，滞蓄、净化雨水，同时丰富景观效果。人工湖边人行小道、自行车停车场地、

机动车停车场地选择透水铺装，降低场地综合径流，水系边缘铺装和绿化的地表

径流经过植被缓冲带净化后流入水系内，补充景观水系，减少场地外排径流总量，

室外空间狭窄，无法设置大面积海绵设施处设置植草沟，收集、转输雨水。

划分子汇水分区主要目的是为后面低影响开发设施布置与水文计算做准备。

子汇水分区的划分需要在单体给排水、总图场地标高、室外景观设计、道路设计

图纸基础上进行，是一项繁琐的工作。

如汇水分区二十八，如图5，南北两个方向分别利用学员宿舍屋面分水线，

东侧利用消防车道中心线（消防车道为两坡），西侧以人工湖分界线为界，形成

一个封闭曲线作为一个子汇水分区。

图5 子汇水分区二十八LID设施布置图

通过梳理单体屋面雨水立管位置，结合单体屋面分水线、路面道路中心线、

铺装场地排水方向、人工湖分界线，本项目划分为40个子汇水分区（包括人工

湖汇水分区）

5、LID设施平面布局及规模

LID设施平面布置的目标是衔接和引导场地内屋面雨水、场地漫流雨水进入

低影响开发设施。如汇水分区二十八，3号学院宿舍屋面雨水断接经植草沟转输

进入雨水花园，2号学员宿舍屋面雨水接后流入建筑北侧雨水花园。两栋建筑中

间铺装漫流雨水进入松棠园下凹绿化，人工湖周边铺装广场坡向人工湖，人工湖

周边绿化涵养量以外的雨水排入人工湖。

同时，LID设施布置还应避让室外管线、室外构筑物（如室外消火栓、阀门

井、景观小品）、高大乔木，同时尽量避免靠近建筑物外墙，防止后期雨水渗漏

对基础稳定性造成影响。

本项目共设置透水铺装3579.5m，主要设置在人工湖边人行道、大礼堂左右

2

两侧的绿化庭院内、室外运动器械场地以及部分停车位上；共设置下凹式绿地

15329m，下凹深度100mm-200mm，做法详见图6；共设置雨水花园2501.8m，滞

22

水层厚度200mm，做法详见图7；主要布置在建筑、道路、硬质铺装广场周边，

就近收集屋面雨水立管断接后的雨水，道路、硬质铺装广场漫流的雨水，起到滞

蓄、净化地表径流的作用。在体育馆西侧、教工宿舍南北侧等空间不够设置大面

积下凹绿化等海绵设施，设置植草沟收集、转输雨水，共设置368.1m植草沟。

2

图6下凹式绿化做法详图

图7雨水花园做法详图

6、分区详细计算

以分区二十八为例，汇水分区面积共6847.7m，下垫面统计见表6。

2

表6子汇水分区二十八下垫面统计

项目面积（m）占比(%)雨量径流系数

2

屋面1454.00.85

21.23

非透水铺装1934.50.60

28.25

普通绿化2460.70.15

35.93

雨水花园210.50.15

3.07

下凹绿化732.30.15

10.69

植草沟55.70.15

0.81

合计6847.7100.000.43

设计降雨控制量V：

V=29.5×6847.7÷1000=202.01m

3

入渗实现的降雨控制量：V1= (1-0.43)×202.01=115.14m

3

LID调蓄容积：V2=0.2×210.5+0.1×732.3=115.33m

3

实际控制的降雨量：V3=115.14+115.33=230.37m

3

结论：V1+V2>V，实现径流控制率80%的目标要求

人工湖水面面积共计29233.05m，设计常水位3.40m，最高控制水位3.70m，

2

池底1.90m，景观水系总库容为38548.9m，其中调蓄库容为8895.9m。水系边

33

缘园路铺装和绿化的地表径流经过植被缓冲带净化后流入水系内,补充景观水系，

约53520m（含水面面积）下垫面降雨可流入人工湖内补充水系，因此，海绵城

2

市建设中人工湖调蓄容积V3=29.5×53520÷1000=1578.84m。

3

7、达标情况分析

1）场地综合径流系数0.57，径流系数控制目标：≤0.40。

表8 场地综合径流系数

雨量径流系

项目面积占比(%)数

屋面28934.214.200.85

透水铺装3579.51.760.23

非透水铺装60852.129.870.80

普通绿地62933.030.890.15

下凹式绿地15329.07.520.15

雨水花园2501.81.230.15

植草沟368.10.180.15

人工湖水面29233.0514.351.00

合计203730.75100.000.57

结论：不满足设计目标要求（鼓励性指标）。

2）年径流总量控制率，控制目标：80%（控制性）

年径流总量控制率80%，设计降雨控制量

V=29.5×203730.75/1000=6010.06m

3

场地综合径流系数0.57，入渗实现的降雨控制量：V1= (1-

0.57)×6010.06=2584.56m

3

LID调蓄容积：V2=2033.63m

3

人工湖调蓄容积：V3=1578.84m

3

V1+V2+V3=2584.56+2033.63+1578.84=6259.4m>6010.6m

33

结论：满足设计目标要求（控制性指标）。

3）面源污染控制率，控制目标：60%（控制性）

各种海绵设施面源污染去除率统计见表9。

表9 各种海绵设施面源污染去除率统计表

面源污染削减措施调蓄容积（m）SS去除率

3

透水铺装080%

雨水花园500.3675%

下凹式绿化1532.9075%

人工湖1578.8490%

容积加权平均去除率81.55%

面源污染（SS）削减率=年径流总量控制率×海绵设施组合对SS的平均去除

率=82%×81.55%=66.87%>60%

结论：满足设计目标要求（控制性指标）。

4）下凹式绿地率：控制目标≤50%（鼓励性指标）

下凹绿化面积15329.0m，绿化面积81131.9m，下凹式绿地率18.9%。

22

结论：不满足设计目标要求（鼓励性指标）。

5）透水铺装率：控制目标≥50%（鼓励性指标）

透水铺装面积3579.5m，硬化面积=屋面面积+透水铺装面积+非透水铺装面

2

积=28934.2+3579.5+60852.1=93365.8m，透水铺装率=3579.5/93365.8=3.8%，结

2

论：满足设计目标要求（鼓励性指标）。

8、内涝排放能力分析

室外雨水管道计算采用滨海新区暴雨强度公式，设计重现期3年，降雨历时

10min，径流系数0.60，屋面雨水断流排入建筑周边海绵设施，室外道路、铺装

雨水漫流进入海绵设施、人工湖，超过重现期的雨水溢流排入室外雨水管网，排

出口与市政管网管顶平接，排出口标高高于市政接口井标高，确保排水安全。

参考文献

[1]《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建（试行）》住房城乡

建设部

[2]《海绵城市规划设计案例集》，镇江市规划设计研究院，中国建筑工业

出版社

[3]《杭州市海绵城市建设低;影响开发雨水系统技术导则（试行）》杭州市

城乡建设委员会