1、0海绵城市海绵城市的定义,即城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生 1。国务院办公厅出台“关于推进海绵城市建设的指导意见”指出,采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施,将 70%的降雨就地消纳和利用 2。海绵城市的建设实际上就是雨水开发的一种低影响开发系统。低影响开发指在场地开发过程中采用源头、分散式措施维持场地开发前的水文特征,也称为低影响设计或 低 影 响 城 市 设 计 和 开 发。其核心是维持场地开发前后水文特征不变,包括径流总 量、峰值流量、峰现
2、时间等(见图 1-1)。从水文循环角度,要维持径流总量不变, 就要采取渗透、储存等方式,实现开发后一定量的径流量不外排;要维持峰值流 量不变,就要采取渗透、储存、调节等措施削减峰值、延缓峰值时间。发达国家 人口少,一般土地开发强度较低,绿化率较高,在场地源头有充足空间来消纳场 地开发后径流的增量(总量和峰值)。我国大多数城市土地开发强度普遍较大, 仅在场地采用分散式源头削减措施,难以实现开发前后径流总量和峰值流量等维 持基本不变,所以还必须借助于中途、末端等综合措施,来实现开发后水文特征 接近于开发前的目标。图 1-1 低影响开发水文原理示意图从上述分析可知,低影响开发理念的提出,最初是强调从
3、源头控制径流,但随着低影响开发理念及其技术的不断发展,加之我国城市发展和基础设施建设过 程中面临的城市内涝、径流污染、水资源短缺、用地紧张等突出问题的复杂性, 在我国,低影响开发的含义已延伸至源头、中途和末端不同尺度的控制措施。城 市建设过程应在城市规划、设计、实施等各环节纳入低影响开发内容,并统筹协 调城市规划、排水、园林、道路交通、建筑、水文等专业,共同落实低影响开发 控制目标。因此,广义来讲,低影响开发指在城市开发建设过程中采用源头削减、 中途转输、末端调蓄等多种手段,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术,实 1现城市良性水文循环,提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力,维持或
4、恢复城市的“海绵”功能。1 技术类型低 影 响 开 发 技 术 按 主 要 功 能 一 般 可 分 为 渗 透 、 储 存 、 调 节 、 转 输 、 截 污 净化 等 几 类 。 通 过 各 类 技 术 的 组 合 应 用 , 可 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 践 中 , 应 结 合 不 同 区 域 水 文 地 质 、水 资 源 等 特 点 及 技 术 经 济 分 析 , 按 照 因 地 制 宜 和 经 济 高 效 的 原 则 选 择 低 影 响 开发 技 术 及 其组合系统。低影响开
5、发设施选用一览表:技术类型(按主要功能)单项设施 备注透水铺装绿色屋顶下沉式绿地简易型生物滞留设施复杂型生物滞留设施渗透塘渗透技术渗井湿塘雨水湿地蓄水池储存技术 雨水罐调节塘调节技术调节池转输型植草沟干式植草沟湿式植草沟转输技术渗管/渠植被缓冲带初期雨水弃流设施截污净化技术人工土壤渗滤2 单项设施各 类 低 影 响 开 发 技 术 又 包 含 若 干 不 同 形 式 的 低 影 响 开 发 设 施 , 主 要 有 透 水 铺 2装 、 绿 色 屋 顶 、 下 沉 式 绿 地 、 生 物 滞 留 设 施 、 渗 透 塘 、 渗 井 、 湿 塘 、 雨 水 湿 地 、 蓄水 池 、 雨 水 罐 、
6、 调 节 塘 、 调 节 池 、 植 草 沟 、 渗 管 /渠 、 植 被 缓 冲 带 、 初 期 雨 水 弃 流设 施 、 人 工 土 壤 渗 滤 等 。低 影 响 开 发 单 项 设 施 往 往 具 有 多 个 功 能 , 如 生 物 滞 留 设 施 的 功 能 除 渗 透 补 充 地 下 水 外 , 还 可 削 减 峰 值 流 量 、 净 化 雨 水 , 实 现 径 流 总 量 、 径 流 峰 值 和 径 流 污 染 控制 等 多 重 目 标 。 因 此 应 根 据 设 计 目 标 灵 活 选 用 低 影 响 开 发 设 施 及 其 组 合 系 统 , 根 据主 要 功 能 按 相 应
7、的 方 法 进 行 设 施 规 模 计 算 , 并 对 单 项 设 施 及 其 组 合 系 统 的 设 施 选 型和 规 模 进 行 优 化 。2.1 透水铺装概 念 与 构 造透 水 铺 装 按 照 面 层 材 料 不 同 可 分 为 透 水 砖 铺 装 、 透 水 水 泥 混 凝 土 铺 装 和 透水 沥 青 混 凝 土 铺 装 , 嵌 草 砖 、 园 林 铺 装 中 的 鹅 卵 石 、 碎 石 铺 装 等 也 属 于 渗 透 铺装 。意 义 :1) 表 径 流 洪 峰 流 量 , 减 轻 排 水 压 力 。 由 于 透 水 性 沥 青 路 面 可 减 少 地 面 70% 80%的 径 流
8、 量 , 所 以 设 置 简 单 的 路 侧 排 水 沟 即 可 满 足 排 水 要 集 中 降 雨 时 透 水 路 面 能减 轻 城 市 排 水 管 线 的 泄 洪 压 力 , 减 少 地 下 的 排 水 设 施 的 建 设 投 入 。2)提 高 行 车 安 全 性 、 舒 适 性 。 透 水 路 面 下 雨 时 能 较 快 消 除 道 路 的 积 水 现 象 ,大 大 提 高 行 车 安 全 性 。 反 光 现 象 减 少 后 行 车 更 加 安 全 和 舒 适 , 尤 其 是 在 夜 间 , 效果 突 出 。3)环 保 效 益 良 好 。 透 水 路 面 具 有 良 好 的 生 态 环
9、境 效 益 , 主 要 体 现 在 :可 将 雨 水渗 入 地 下 , 自 然 补 充 地 下 水 资 源 , 有 利 于 植 物 的 生 长 , 维 护 地 下 水 。 经 过 路 面 和路 基 的 截 留 、 吸 附 、 物 降 解 等 作 用 , 净 化 径 流 , 使 其 水 质 更 好 。透 水 路 面 的 孔 隙 率 较 大 , 具 有 吸 音 作 用 , 与 常 规 路 面 相 比 可 减 少 行 车 噪 声 。4)缓 解 城 市 热 岛 效 应 。 透 水 路 面 可 以 起 到 隔 热 层 的 作 用 , 因 而 缓 解 热 岛 效 应 。据 报 告 , 透 水 路 面 温
10、度 维 持 在 35 40 , 而 常 规 密 级 配 沥 青 路 面 温 度 则 在 60 左右 。5)拥 有 系 列 色 彩 配 置 , 更 加 美 观 。 透 水 路 面 颜 色 中 较 丰 富 , 有 利 于 提 高 城 市市 容 市 貌 , 可 以 根 据 周 围 环 境 需 要 进 行 设 计 , 具 有 较 强 的 装 饰 性 。材 料 的 选 择渗 透 性 ( 透 水 ) 路 面 透 水 路 面 是 由 上 至 下 均 有 良 好 的 透 水 性 , 在 表 层 采 用 孔 隙率 高 的 耐 磨 材 料 ( 如 连 锁 砖 、 植 草 砖 、 水 泥 板 块 、 砌 石 、 透
11、 水 性 沥 青 ) , 并 以 透水 性 较 高 的 砂 石 为 基 层 , 则 降 水 可 由 表 层 面 材 间 的 缝 隙 渗 入 地 表 以 下 , 使 得 整 体而 言 具 有 良 好 的 透 水 性 能 。 一 般 透 水 性 路 面 的 透 水 能 力 为 正 常 土 壤 吸 收 雨 水 的 60倍 。对 于 透 水 性 路 面 , 其 主 要 性 能 参 数 是 透 水 性 、 抗 压 性 、 耐 磨 性 。 同 时 , 路 面下 基 础 层 的 蓄 水 度 和 土 壤 层 的 吸 水 能 力 也 是 此 种 路 面 渗 透 雨 水 的 能 力 的 相 关 因 素 。透 水
12、性 路 面 多 采 用 透 水 沥 青 混 合 料 、 透 水 水 泥 混 凝 土 、 透 水 路 面 砖 等 多 孔 材料 来 铺 装 面 层 。1.透 水 沥 青 混 合 料 :透 水 沥 青 混 合 料 常 用 于 路 表 磨 耗 层 , 兼 具 磨 耗 与 排 水 功 能 , 加 之 所 用 集 料 级3透 水 找 平 层 20-30mm透水基层 100-150mm透 水 底 基 层 150-200mm 土基PVC 排 水 管DN50配 为 空 隙 率 较 高 的 开 级 配 , 故 常 称 开 级 配 磨 耗 层 沥 青 混 合 料 (OGFC)。 透 水 沥 青 混 合料 所 用
13、粗 集 料 为 单 一 粒 级 且 用 量 较 大 , 而 细 集 料 与 矿 粉 填 料 用 量 很 少 , 从 而 形 成骨 架 空 隙 结 构 , 空 隙 率 可 大 于 20%。 透 水 沥 青 混 合 料 的 设 计 以 经 验 设 计 为 主 , 其排 水 、 降 噪 等 功 能 发 挥 的 关 键 在 于 空 隙 率 。2.透 水 水 泥 混 凝 土透 水 水 泥 混 凝 土 属 大 孔 混 凝 土 , 它 采 用 单 一 粒 级 的 粗 集 料 , 同 时 严 格 控 制 水泥 浆 用 量 , 使 其 恰 好 包 裹 粗 集 料 表 面 、 但 不 致 流 淌 填 充 其 间
14、空 隙 , 这 样 便 在 粗 集料 颗 粒 间 形 成 可 透 水 的 较 大 空 隙 。 透 水 水 泥 混 凝 土 通 常 不 加 砂 , 但 也 可 加 入 少 量砂 以 增 加 强 度 。3.透 水 路 面 砖目 前 我 国 透 水 路 面 砖 品 种 较 为 繁 杂 , 常 见 的 有 混 凝 土 透 水 路 面 砖 、 自 然 砂 透水 路 面 砖 、 陶 瓷 透 水 路 面 砖 等 , 其 设 计 、 生 产 方 法 不 尽 相 同 。 混 凝 土 透 水 路 面 砖和 自 然 砂 透 水 路 面 砖 是 将 粒 径 相 近 的 砂 、 石 颗 粒 用 无 机 胶 凝 材 料
15、或 有 机 粘 结 剂 搅拌 混 合 后 压 制 成 型 , 形 成 带 有 通 道 孔 的 砖 坯 , 再 经 养 护 而 成 ;陶 瓷 透 水 路 面 砖 是 将粒 径 相 近 的 陶 瓷 碎 粒 经 配 料 压 制 成 型 , 并 预 留 通 道 孔 , 烧 结 而 成 。 此 外 , 近 年 来多 孔 混 凝 土 透 水 路 面 砖 在 工 程 中 的 用 量 增 多 , 其 砖 体 透 水 孔 隙 的 形 成 不 是 靠 预 留通 道 孔 、 而 是 在 原 材 料 中 加 入 松 香 等 发 气 剂 , 发 气 剂 在 制 砖 过 程 中 因 体 积 膨 胀 而形 成 连 续 孔
16、隙 , 此 种 孔 隙 孔 径 较 小 、 分 布 较 均 匀 。4.植 草 格 在 人 行 道 和 停 车 场 地 面 , 非 连 续 拼 接 块 状 或 镂 空 的 植 草 砖 、 连 锁 砖 , 这 些 框格 状 镂 空 模 块 铺 在 较 厚 的 粗 砾 石 之 上 , 多 孔 的 可 渗 透 织 物 铺 设 在 砾 石 之 下 , 以 防止 土 壤 颗 粒 扩 散 进 入 砾 石 的 空 隙 之 中 。 模 块 中 间 植 草 , 使 雨 水 渗 透 到 土 层 , 使 地表 土 既 可 渗 水 又 可 接 触 空 气 、 阳 光 , 以 利 植 物 生 长 。 草 皮 砖 因 有
17、草 类 植 物 生 长 ,能 更 好 地 净 化 雨 水 径 流 及 调 节 大 气 温 度 和 湿 度 , 试 验 表 明 它 对 重 金 属 如 铅 、 锌 、铬 等 有 一 定 去 除 效 果 。 框 格 状 地 砖 铺 设 的 可 渗 透 路 面 , 基 本 不 存 在 堵 塞 问 题 , 它在 任 何 气 候 条 件 下 都 能 较 好 的 工 作 。 然 而 砖 块 会 因 为 受 过 多 车 辆 的 碾 轧 易 发 生 沉降 或 错 位 现 象 。注 意 事 项 :( 1) 透 水 铺 装 对 道 路 路 基 强 度 和 稳 定 性 的 潜 在 风 险 较 大 时 , 可 采 用
18、 半 透 水铺 装 结 构 。( 2) 土 地 透 水 能 力 有 限 时 , 应 在 透 水 铺 装 的 透 水 基 层 内 设 置 排 水 管 或 排 水 板 。( 3) 当 透 水 铺 装 设 置 在 地 下 室 顶 板 上 时 , 顶 板 覆 土 厚 度 不 应 小 于 600 mm, 并 应 设 置 排 水 层 。透 水 砖 铺 装 典 型 构 造 如 图 4-6 所 示 。透 水 面 60-80mm4图 4-6 透 水 砖 铺 装 典 型 结 构 示 意 图适 用 性 : 主 要 适 用 于 广 场 、 停 车 场 、 人 行 道 以 及 车 流 量 和 荷 载 较 小 的 道 路
19、 ,如 建 筑 与 小 区 道 路 、 市 政 道 路 的 非 机 动 车 道 等 , 透 水 沥 青 混 凝 土 路 面 还 可 用 于 机动 车 道 。透 水 铺 装 应 用 于 以 下 区 域 时 , 还 应 采 取 必 要 的 措 施 防 止 次 生 灾 害 或 地 下 水 污 染 的 发 生 :( 1) 可 能 造 成 陡 坡 坍 塌 、 滑 坡 灾 害 的 区 域 , 湿 陷 性 黄 土 、 膨 胀 土 和 高 含 盐 土 等 特 殊 土 壤 地 质 区 域 。( 2) 使 用 频 率 较 高 的 商 业 停 车 场 、 汽 车 回 收 及 维 修 点 、 加 油 站 及 码 头
20、等 径 流 污 染 严 重 的 区 域 。优 缺 点 透 水 铺 装 适 用 区 域 广 、 施 工 方 便 , 可 补 充 地 下 水 并 具 有 一 定 的 峰 值流 量 削 减 和 雨 水 净 化 作 用 , 但 易 堵 塞 , 寒 冷 地 区 有 被 冻 融 破 坏 的 风 险 。平面组合式透水模式组合式透水模式主要是采用两种类型的铺装材料,即透水铺装材料和不透水铺装材料相结合,在平面上组成不同的铺装图案,构成点、线、面三种生态化透水的铺装形式(图 11),通过透水点、透水带、透水面达到生态透水的目的。加一张全部全透水平面组合式透水模型图5设 施 维 护( 1) 面 层 出 现 破 损
21、 时 应 及 时 进 行 修 补 或 更 换 ;( 2) 出 现 不 均 匀 沉 降 时 应 进 行 局 部 整 修 找 平 ;( 3) 当 渗 透 能 力 大 幅 下 降 时 应 采 用 冲 洗 、 负 压 抽 吸 等 方 法 及 时 进 行 清 理 。相 关 规 范 : 透 水 砖 路 面 技 术 规 程 ( CJJ/T188) 、 透 水 沥 青 路 面 技 术 规 程 ( CJJ/T190) 、 透 水 水 泥 混 凝 土 路 面 技 术 规 程 ( CJJ/T135) 。 2.2 绿色屋顶概念与构造 绿色屋顶也称种植屋面、屋顶绿化等,根据种植基质深度和景 观 复 杂 程 度 , 绿
22、色 屋 顶 又 分 为 简 单 式 和 花 园 式 , 基 质 深 度 根 据 植 物 需 求 及 屋 顶 荷 载确定,简单式绿色屋顶的基质深度一般不大于 150 mm,花园式绿色屋顶在种植乔木时基质深度可超过 600 mm,绿色屋顶的设计可参考种植屋面工程技术规程 (J GJ155) 。绿色 屋顶的典型构造如图 4-7 所示。植物基质层排水口过滤层排水层 保护层排水管 建筑屋顶 防水层6图 4-7 绿色屋顶典型构造示意图适用性 绿色屋顶适用于符合屋顶荷载、防水等条件的平屋顶建筑和坡度15的坡屋顶建筑。优缺点 绿色屋顶可有效减少屋面径流总量和径流污染负荷,具有节能减排 的作用,但对屋顶荷载、防
23、水、坡度、空间条件等有严格要求。设施维护(1)应及时补种修剪植物、清除杂草、防治病虫害;(2)溢流口堵塞或淤积导致过水不畅时,应及时清理垃圾与沉积物;(3)排水层排水不畅时,应及时排查原因并修复;(4)屋顶出现漏水时,应及时修复或更换防渗层。2.3 下沉式绿地概 念 与 构 造 下 沉 式 绿 地 具 有 狭 义 和 广 义 之 分 , 狭 义 的 下 沉 式 绿 地 指 低 于 周 边铺砌地面或道路在 200 mm 以 内 的 绿 地 ; 广 义 的 下 沉 式 绿 地 泛 指 具 有 一 定 的 调蓄 容 积 ( 在 以 径 流 总 量 控 制 为 目 标 进 行 目 标 分 解 或 设
24、计 计 算 时 , 不 包 括 调 节 容积 ) , 且 可 用 于 调 蓄 和 净 化 径 流 雨 水 的 绿 地 , 包 括 生 物 滞 留 设 施 、 渗 透 塘 、 湿 塘 、雨水湿地、调节塘等。狭义的下沉式绿地应满足以下要求:(1)下沉式绿地的下凹深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能确定,一 般为 100-200 mm。( 2) 下 沉 式 绿 地 内 一 般 应 设 置 溢 流 口 ( 如 雨 水 口 ) , 保 证 暴 雨 时 径 流 的 溢 流 排放,溢流口顶部标高一般应高于绿地 50-100 mm。狭义的下沉式绿地典型构造如图 4-8 所示。7溢流口蓄水层 100-200mm
25、种植土 250mm原土接雨水管渠图 4-8 狭义的下沉式绿地典型构造示意图适用性 下沉式绿地可广泛应用于城市建筑与小区、道路、绿地和广场内。 对于径流污染严重、设施底部渗透面距离季节性最高地下水位或岩石层小于 1 m及距离建筑物基础小于 3 m(水平距离)的区域,应采取必要的措施防止次生灾 害的发生。优缺点 狭义的下沉式绿地适用区域广,其建设费用和维护费用均较低,但大面积应用时,易受地形等条件的影响,实际调蓄容积较小。2.4 生物滞留设施概 念 与 构 造 生 物 滞 留 设 施 指 在 地 势 较 低 的 区 域 , 通 过 植 物 、 土 壤 和 微 生 物 系 统 蓄 渗 、 净 化 径
26、 流 雨 水 的 设 施 。 生 物 滞 留 设 施 分 为 简 易 型 生 物 滞 留 设 施 和 复 杂 型 生 物 滞 留 设 施 , 按 应 用 位 置 不 同 又 称 作 雨 水 花 园 、 生 物 滞 留 带 、 高 位 花 坛 、 生 态树池等。生物滞留设施应满足以下要求:(1)对于污染严重的汇水区应选用植草沟、植被缓冲带或沉淀池等对径流 雨 水 进 行 预 处 理 , 去 除 大 颗 粒 的 污 染 物 并 减 缓 流 速 ; 应 采 取 弃 流 、 排 盐 等 措 施 防 止融雪剂或石油类等高浓度污染物侵害植物。(2)屋面径流雨水可由雨落管接入生物滞留设施,道路径流雨水可通过
27、路 缘石豁口进入,路缘石豁口尺寸和数量应根据道路纵坡等经计算确定。( 3) 生 物 滞 留 设 施 应 用 于 道 路 绿 化 带 时 , 若 道 路 纵 坡 大 于 1%, 应 设 置 挡 水 8堰 /台 坎 , 以 减 缓 流 速 并 增 加 雨 水 渗 透 量 ; 设 施 靠 近 路 基 部 分 应 进 行 防 渗 处 理 , 防止对道路路基稳定性造成影响。(4)生物滞留设施内应设置溢流设施,可采用溢流竖管、盖篦溢流井或雨水口等,溢流设施顶一般应低于汇水面 100 mm。(5)生物滞留设施宜分散布置且规模不宜过大,生物滞留设施面积与汇水 面面积之比一般为 5%-10%。(6)复杂型生物滞
28、留设施结构层外侧及底部应设置透水土工布,防止周围 原 土 侵 入 。 如 经 评 估 认 为 下 渗 会 对 周 围 建 ( 构 ) 筑 物 造 成 塌 陷 风 险 , 或 者 拟 将底 部出水进行集蓄回用时,可在生物滞留设施底部和周边设置防渗膜。(7)生物滞留设施的蓄水层深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能来确 定,一般为 200-300 mm,并应设 100 mm 的超高;换土层介质类型及深度应满 足 出 水 水 质 要 求 , 还 应 符 合 植 物 种 植 及 园 林 绿 化 养 护 管 理 技 术 要 求 ; 为 防 止 换 土 层介质流失,换土层底部一般设置透水土工布隔离层,也可采
29、用厚度不小于 100 mm 的 砂 层 ( 细 砂 和 粗 砂 ) 代 替 ; 砾 石 层 起 到 排 水 作 用 , 厚 度 一 般 为 250-300 mm, 可在其底部埋置管径为 100-150 mm 的穿孔排水管,砾石应洗净且粒径不小于穿 孔 管 的 开 孔 孔 径 ; 为 提 高 生 物 滞 留 设 施 的 调 蓄 作 用 , 在 穿 孔 管 底 部 可 增 设 一 定 厚 度的砾石调蓄层。简易型和复杂型生物滞留设施典型构造如图 4-9、4-10 所示。溢流口蓄水层 200-300mm覆盖层 50-100mm 原土接雨水管渠图 4-9 简易型生物滞留设施典型构造示意图9溢流口蓄水层
30、200-300mm树皮覆盖层 50-100mm换土层 250-1200mm防渗膜(可选) 接雨水管渠透水土工布或 100mm 砂层穿孔排水管 DN100-150 砾石层 250-300mm图 4-10 复杂型生物滞留设施典型构造示意图适用性 生物滞留设施主要适用于建筑与小区内建筑、道路及停车场的周边 绿地,以及城市道路绿化带等城市绿地内。对 于 径 流 污 染 严 重 、 设 施 底 部 渗 透 面 距 离 季 节 性 最 高 地 下 水 位 或 岩 石 层 小 于 1 m 及距离建筑物基础小于 3 m(水平距离)的区域,可采用底部防渗的复杂型 生物滞留设施。优缺点 生物滞留设施形式多样、适用
31、区域广、易与景观结合,径流控制效果好,建设费用与维护费用较低;但地下水位与岩石层较高、土壤渗透性能差、 地 形 较 陡 的 地 区 , 应 采 取 必 要 的 换 土 、 防 渗 、 设 置 阶 梯 等 措 施 避 免 次 生 灾 害 的 发 生,将增加建设费用。2.5 渗透塘概念与构造 渗透塘是一种用于雨水下渗补充地下水的洼地,具有一定的净 化雨水和削减峰值流量的作用。渗透塘应满足以下要求:(1)渗透塘前应设置沉砂池、前置塘等预处理设施,去除大颗粒的污染物 并减缓流速;有降雪的城市,应采取弃流、排盐等措施防止融雪剂侵害植物。( 2) 渗 透 塘 边 坡 坡 度 ( 垂 直 : 水 平 ) 一 般 不 大 于 1:3,塘底至溢流水位一般 不小于 0.6 m。(3)渗透塘底部构造一般为 200-300 mm 的种植土、透水土工布及 300-500 mm 的过滤介质层。(4)渗透塘排空时间不应大于 24 h。(5)渗透塘应设溢流设施,并与城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系