海绵城市理念的院区雨水系统改造工程

2022-09-21 16:43:32 来源:写作指导

海绵城市理念的院区雨水系统改造工程

【摘要】以某城市医院院区为研究对象,在对场地进行下垫面分析、竖向分析和雨水管网分析的基础上,运用海绵城市理念提出雨水系统控制目标和设计思路。通过对医院场地划分汇水分区进行水文水力学计算分析,确定雨水系统改造设施的规模和布局。采用低影响开发方式构建形成新的医院雨水系统,在评估设计的合理性后,对医院开发雨水系统设计提出建议。

【关键词】海绵城市;雨水系统;低影响开发方式

1引言

传统粗放的城市建设模式较少考虑环境保护问题,往往导致河流、湖泊和绿地等自然生态遭受不同程度的破坏,造成原本可以正常渗入地下的雨水形成地表径流,给城市排水系统带来较重负担,进而产生城市内涝和径流污染等环境治理“老大难”问题。海绵城市理念是以雨水的源头管控为核心,倡导构建低影响开发模式,实施分散管理对策,控制雨水径流和污染物,最大限度地利用自然方法来消解雨水的策略和方法。运用海绵城市理念对医院院区雨水系统进行改造,能够有效改善医院周边环境生态系统功能,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有更好的“弹性”,满足超标雨水的排放,实现良性水文循环[1-4]。

2工程概况

某医院位于我国沿海地区,医院地块地势逐渐由西南向东北倾斜,低洼较易受洪涝威胁,项目用地面积54873.2m2,规划建筑面积约88210.79m2,包括3层楼房3栋、4层楼房7栋、11层楼房5栋、1层办公用房1栋。地块区域内海绵城市建设指标需达到年径流总量控制率82%,相应的设计降雨量为45.64mm,雨水管道重现期标准为2年一遇。

3医院雨水系统现状分析

3.1下垫面现状分析

本工程范围内现状下垫面由植草沟、下凹绿地、普通绿地、屋面、透水铺装、非透水铺装等组成,其中绿化占比约50%,综合雨量径流系数约0.4(见表1)。

3.2场地现状竖向分析

本工程场区地形较平缓,起伏较小,原为滨海浅滩,基岩为白垩系青山群粉砂质泥岩。场区西侧为一处水塘,勘察期间未进行回填,水塘水面标高约1.1m。场地地势较平,场地北高南低,局部有人工堆土,首层建筑地面标高为5.70m,周边道路标高5.129~4.034m。地面标高高于周边道路标高1.0m,有条件泄流涝水至周边道路。

3.3周边水系及雨水管网分析

本项目排水采用雨污分流制。排水方式为“散排+溢流”排水的形式,汇水末端为地块南侧河道,南侧的市政管线。建筑雨落管、铺装、道路及绿地的雨水先汇入下凹绿地、植草沟,再由溢流雨水口收集通过管道汇入河道、市政管网。30年一遇暴雨重现期发生时,医院区内道路相对低点积水可在峰值后通过雨水篦收集排放,涝水可通过2条泄流通道排往周边道路,道路涝水汇入湖泊。医院区域内建筑物底层不进水,不产生内涝。

4建设思路

4.1设计流程

医院区域的绿色基础设施以源头控制为主,利用低影响开发设施对区域内雨水进行“渗、滞、蓄、净、用、排”等方面的设计,以实现海绵城市建设总体要求。具体设计流程:一是通过对医院所在区域水文特征、设计降雨条件等进行分析,结合规划用地、场地竖向和管网情况,划分子汇水分区;二是按照各汇水分区的特点、条件以及上位规划,选择适宜的海绵设施;三是按照子汇水分区核算径流控制量和设施规模,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1)。

4.2设施选择

根据本工程具体情况,选择的海绵设施包括植草沟、下凹绿地、透水铺装、蓄水池等。植草沟具有低建设维护成本的优点,可以收集雨水、释放雨水,并具有雨水净化功能的植物表面沟渠,它可以用来连接其他单项设施及城市雨水管道系统。下凹绿地指低于周边铺砌地面或道路在200mm以内的绿色空间。透水铺装指雨水下渗的设施,主要分为2种类型,缝隙式透水铺装和自透水铺装。建筑与院区内的透水铺装一般设置于停车位和景观道路处,有补充地下水、雨水净化、峰值流量削减的作用。透水铺装不计算径流调蓄空间,仅降低径流系数。

5详细设计

5.1设计控制容积计算

式中,V为控制容积,m3;F为目标设计降雨量,取28.64mm;φ为径流系数;H为计算汇水分区面积,m2;。根据项目用地条件和规模,参照下垫面雨量径流系数,计算项目区域雨量综合径流系数,约为0.4,则项目设计控制容积须不小于628.63m3(见表2)。

5.2子汇水区划分

为使海绵设施在雨水管理中发挥有效作用,根据位置条件、竖向分析和管网条件,将项目分为两个子流域。第1汇水分区34168m2,第2汇水分区20705.2m2。

5.3技术设计

本项目占地总面积54873.2m2,结合项目的用地性质、竖向和场地特点,在用地红线范围内布置植草沟、下凹绿地、透水铺装等海绵设施(见图2)。雨水经地面径流后,流进附近的下凹绿地或植草沟中,通过径流净化雨水。海绵设施通过植被和土壤下垫层的下渗后水质得到净化,径流被削减,降低洪峰流量,补充地下水。建筑排水断接落水管,建筑、路面雨水通过散排就近排入下凹绿地、植草沟中。楼前透水砖铺装就近以1%的坡度坡向楼间绿地,除下渗部分,其余就近排入下凹绿地或植草沟。超出下渗部分雨水通过溢流设施进行排水,通过溢流管网排入河道、市政管网中。

5.4总体布局

根据技术设计,项目共采用植草沟3842m2,下凹绿地5128m2,透水铺装2062m2,雨水调蓄池150m3。将小区道路内部雨水口延伸至LID设施内,布置溢流雨水口。

6达标分析

6.1设计降雨量分析

6.2年径流总量控制率分析

本项目第1汇水分区年径流总量控制率为77.79%,第2汇水分区年径流总量控制率为92.95%,加权平均后可保证本项目整体年径流总量控制率为83.51%,达到设计目标要求。

7结论

医院开发雨水系统设计应与市政、水利、建筑小区等规划相协调,在进行低影响开发雨水系统设计时,应先对绿地原有水文、地形、土壤、植被以及雨水系统现状等进行勘察调研,并分析总结存在的问题。结合海绵城市设计理念,应以城市绿地系统专项规划、雨水系统相关专项规划等为依据,考虑场地条件与特点,明确绿地雨水控制利用目标与指标。雨水系统应通过源头减排、中途转输、末端调蓄等途径,采用相应设施或设施组合达到控制雨水径流量,增加雨水渗透、储蓄、净化、利用的目标。已建绿地项目应在最大限度保护现有植被和文化历史景观的前提下,整合利用现有的雨水系统。通过调整场地内绿地与铺装比例,优化场地布局,增大或保持植被覆盖率,合理增加低影响开发设施,满足雨水控制目标和指标要求,增强雨水的滞留和渗透功能。

【参考文献】

[1]王文亮,李俊奇,车伍,等.海绵城市建设指南解读之城市径流总量控制指标[J].中国给水排水,2015,31(8):18-23.

[2]弓亚栋.建设海绵城市的研究与实践探索[D].西安:长安大学,2015.

[3]袁媛,王沛永.从防止城市内涝谈海绵城市建设的策略[J].风景园林,2016(4):116-121.

[4]马姗姗,许申来,薛祥山,等.城市在建小区海绵化实现思路的探讨[J].住宅产业,2015(12):39-42.

作者:余金子 单位:广东省人民医院 广东省医学科学院