LID在山地别墅区防洪设计中的应用与探讨

任黎明　熊昌宇

(江西省建筑设计研究总院,江西 南昌　330046)



LID在山地别墅区防洪设计中的应用与探讨

任黎明熊昌宇

(江西省建筑设计研究总院,江西 南昌330046)

介绍了山地别墅的概念及特点，并以江西省山地别墅为分析对象，从山体排水水量计算、排水收集、存储、利用等方面，探讨了海绵城市建设技术在山地别墅区防洪设计中的应用，有利于保证山地别墅的安全性。

山地别墅，山体排水，海绵城市，防洪设计

1　概述

山地别墅是指尽量保持山地原生态植被，让建筑物尽量不破坏山地环境，依托于山地地形建造的别墅。山地别墅作为别墅的一种形式，既适合我国的地理特征又顺应时代的发展，迎合了现代人对居住环境高品质的追求。在山地别墅建造过程中，通过对山体原生态最大限度的保护，做到因地制宜、相得益彰，使得建筑与环境融为一体。

南方地区山地别墅的主要水源是降雨。中国现阶段的山体别墅开发还处在发展期，在景观营造过程中，往往对破坏水平衡的危害性认识不够深，缺乏对水体破坏引发的突发事件的有效措施。部分别墅区人为开挖改变山体的排水方式以及水流方向，破坏自然原有的地表径流和渗透的排水渠道，从而引发山洪灾害。

江西山地别墅区一般均位于山腰，建设区外的汇水区域均大于1 km2以上，暴雨期及梅雨季节雨水对别墅区的影响较大，重点需要防护山洪的爆发及引流。

海绵城市是指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[1]。海绵城市建设应遵循生态优先的原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度的实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。建筑小区径流雨水应通过有组织的汇流和转输，结合小区绿地和景观水体优先引入以雨水渗透、储存、调节等功能的设置低影响开发设施。

本文立足于江西区域，对海绵城市建设技术(LID)运用于山地别墅区山体排水设计进行分析和探讨，以期将山体排水防治的理念转变为山体排水防用。

2　山体排水设计

2.1山体排水水量计算探讨

1)我国流域很多，一般无实测径流资料，且雨量资料较短缺，因此小流域的设计洪水一般采用推理公式或地区经验公式[2]。江西区域内多采用公路科学研究所经验公式(汇水面积小于10 km2)：Qp=KFn，其中，K为径流模数；n为面积参数；F为汇水面积。

2)采用室外排水规范雨水量Q=qφF，其中，F为汇水面积；q为暴雨强度；φ为径流系数[3]。

本文以江西南昌某别墅区为例，对两种计算方式进行分析探讨。根据地形地势，该别墅区地块外山体汇水面积区域为0.96 km2。

a.依据城市防洪设计手册，采用公路科学研究所经验公式计算，别墅区位于郊区无泥石流，山洪重现期采用10年，K=17，n=1，经计算水量为16.15 m3/s。

b.依据室外排水设计规范体系，采用南昌地区暴雨强度公式，重现期按3年考虑，径流系数按绿地考虑采用0.2，降雨历时考虑山势较陡参照屋面情况，按5 min考虑，则计算水量为10.67 m3/s。

由上述计算可以看出，采用山洪经验计算公式值大于采用室外排水规范计算值。且若方法2)径流系数不变的情况，即便两者公式采用同样重现期，方法1)得到的数值仍大于方法2)。若将方法2)径流系数改变至土路面0.3时，则计算值接近于方法1)。但方法1)的缺点为地区性区别较少，山体的植被及绿化情况无区别。

通过几个工程现场情况与计算值核实，采用方法1)计算所得的数值基本等同于历年冲刷现状土沟的排水能力。因此，本文认为对于江西地区山地别墅区山体排水应采用山洪的计算体系计算，采用室外排水计算体系(径流系数取0.3)，根据不同地区暴雨强度公式进行复核。

2.2山体排水收集

山区、半山区、山坡植表破坏区暴雨以后径流很快大量集中，造成危害，治理的措施主要为植物措施和工程措施相结合的方法[2]。植物措施主要有种植造林和合理播种等，工程措施主要有进行沟头保护、修筑塘坝、截水沟、排洪渠、山洪沟等。为了保护山地别墅区免受山体排水影响，一般工程做法均在别墅区的受水面设置截水沟，截水沟采用浆砌片石或砖砌。

海绵城市建设技术(LID)概念引入后，截水沟设计采用植草沟，植草沟曼宁系数采用0.25，流速控制于0.6 m/s，断面采用梯形，种植草皮，草皮控制高度为0.1 m，h=500 mm，i=1∶3，b1，b2根据水量计算得出。断面形式如图1所示。

采用该方案设计后，减少了工程造价及施工难度(片石运输及破碎)，受到业主及施工单位的认可，工程实施后效果明显，运行稳定。

2.3山体排水存储与利用

山地别墅山体排水截水沟收集后进入景观水体(一般位于小区中部)或排洪渠，景观水系多采用钢筋混凝土硬化，出于小区人员安全考虑，水系水深均设置于0.5 m～1.0 m深，水量调节功能

有限。海绵城市建设技术(LID)概念引入后，工程设计中均建议业主设置塘坝，用于存储、净化雨水，后续用于小区内部景观水系补水。塘坝设计时结合景观及渗透塘功能要求进行，分为前置塘和蓄水区。

塘坝设计断面参考渗透塘的做法，仅将渗透塘的透水土工布换成防渗土工布，具体设计为：边坡坡度采用1∶3，塘底至溢流水位3.5 m，塘底部由上至下分别设计为300 mm种植土，防渗土工布、300 mm过滤砾石层。塘坝设置3个水位，分别为放空水位、景观水系补水水位、洪水溢流水位。

2.4水量平衡计算分析

江西区域内山地别墅区一般在无雨季节时均有泉水或山体渗出水，但水量较少用于小区内景观水系补水较少。小区景观水系跌落高差较大，采用循环水成本较高，因此设计推荐均采用自然水系与雨水储存补充。本文以某别墅区为例进行水量平衡分析。

江西南昌市某小区山体汇水面积0.96 km2，景观水系正常水深0.5 m(雨季1.2 m)，景观水域总面积5 600 m2，景观水系正常出水口宽0.5 m，溢流出水堰上水头0.05 m。

1)根据江西山体植被情况及水利部门经验，干旱期山体产水量每平方千米约100 m3/d，则正常山体产水量Q产=96 m3/d。

2)鄱阳湖流域平均年水面蒸发量1 100 mm/年[4]，7月～9月占全年的50%计，最大日蒸发量Q蒸=1 100×0.5×(5 600+2 694)/3/1 000/30=50 m3/d。

3)景观水系日出水量按不淹没式矩形堰计算Q出=949 m3/d，由此干旱季节日缺水量为Q补=949+50-96=903 m3/d。

4)最长未下雨历时按15 d计，则需要Q′=13 545 m3。

设计塘坝有效景观补水水深按3.0 m，塘坝面积为2 694 m2，调节容积Q=8 082 m3，景观水系调节容积Q=0.7×5 600=3 920 m3。通过分析计算，一般情况下该小区设置塘坝储水后水量基本满足平衡关系，在特殊干旱季节或年份需要适当补水。

3　结语

山地别墅区暴雨期及梅雨季节山体排水处理不当可能引发山洪，危害极大。在工程设计中应以实地山体植被情况为准，从安全角度出发，以海绵城市建设技术为依托，对山体排水应采用储存利用，在排除山洪隐患的同时产生一定工程效益，在防治的同时积极做到防用。

[1]住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)[Z].2014.

[2]GB 50014—2006，室外排水设计规范[S].

[3]给水排水设计手册第七册:城镇防洪[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社，2014.

[4]闵骞.鄱阳湖水面蒸发量的计算与变化趋势分析[J].水资源研究，2006(26):2.

Design analysis and discussion of mountain villa drainage by LID

Ren LimingXiong Changyu

(JiangxiProvinceArchitecturalDesign&ResearchGeneralInstitute,Nanchang330046,China)

The paper introduces the concept and characteristics of mountain villa. Taking the mountainous villas in Jiangxi as the analysis objects, the paper explores the application of the sponge urban construction technique in the flood-control design of the mountainous villas from the mountainous drainage water volume calculation, drainage collection, storage and utilities, so as to ensure the safety of the villas.

mountainous villas, mountainous drainage, sponge city, flood-control design

1009-6825(2016)19-0120-02

2016-04-15

任黎明(1982- )，男，硕士，工程师;熊昌宇(1982- )，男，工程师，注册环保工程师

TU992

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