临沂市海绵城市建设中雨水回收系统设计：以东风东关片区改造为例

党东雨 刘群

临沂市海绵城市建设中雨水回收系统设计：以东风东关片区改造为例

党东雨 刘群*

（临沂市园林局,山东 临沂 276000）

以山东省临沂市东风东关片区改造为例，将海绵城市建设要求融入到园林景观建设中。通过对临沂当地降雨量的分析，制定区域降雨控制管理目标，采取了屋顶绿化、透水铺装、下凹式绿地、植草沟、渗井渗管、车库顶板处理、雨水回收利用系统和植物绿化等措施。雨水回收利用系统工程完成后，通过夏季的几场大到暴雨的检验，实现降雨后片区道路雨水下渗明显、无积水，基本达到规划设计的目标要求，该方法将有助于海绵城市在临沂市的推广应用。

东风东关；海绵城市；径流控制；调蓄措施

自从习近平同志2013年提出建设海绵城市以来，国家相关部门组织开展了海绵城市建设试点工作（财政部等, 2014）。海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。海绵城市建设的工作目标，即综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用（国务院办公厅, 2015）。当前国家提出了全面落实海绵城市建设，并要求老城区要结合棚户区和危房改造、老旧小区有机更新等同步实施。本文以山东省临沂市东风东关片区改造为例，通过分析临沂市降雨量数据，制定降雨量控制管理目标，以区域为单位，采取各种措施，从源头层层控制，构建低影响开发的雨水系统，取得了良好的效果，为临沂市在旧城改造中进行海绵城市的建设探索出一套可行的方法。

1 研究区概况

临沂东风东关片区是临沂最古老的历史文化核心区，同时又是滨水景观居住区，辖东关、东风、朝阳3个社区和28个市直、区直单位家属院，住户4 317户。片区共分为A、B、C、E、F 5个区（图1），规划总用地面积45.9万m2，小区绿化总面积为10.8万m2，屋顶绿化总面积为4.8万m2，绿地率达32%，为临沂市重点棚户区改造项目。

2 降雨量及雨水控制分析

临沂气候属温带季风区大陆性气候，气候适宜，四季分明，光照充足，雨量充沛，雨热同季。全年平均气温14.1℃，极端最高气温39℃，最低气温－24.1℃，年平均降雨量863.4 mm，全年无霜期200 d以上。

2.1 降雨控制量分析

根据临沂市气象局提供，临沂城区1951—2015年平均降雨量为863.4 mm，超过46 mm的年平均降水日数为3.4 d。按照山东省住房和城乡建设厅“关于公布设区城市年径流总量控制率对应设计降雨量数据的通知”，我们结合临沂实际降雨量和东风东关片区项目地理位置及建设要求，选择的设计目标为年径流总量控制率达到85%以上（对应设计降雨量46.0 mm）。

以东风东关片区F区为例。F区占地6 000 m2，绿地率32%，绿地面积约2 000 m2。根据临沂的年平均降水量863.4 mm，F区年降雨量5 180.4 m3。按照年径流总量控制率达到85%计算，控制降雨量4 403 m3。按照一次46 mm降雨量，F小区共降雨276 m3。

2.2 雨水控制量分配

按照一次46 mm降雨量，F小区276 m3降水量的分配，主要是按照植物本身截流、蒸发、地面枯枝落叶截流、下凹式绿地下渗蓄水、地下蓄水池蓄水等多种形式分配。

2.2.1 地下蓄水池蓄水 地下蓄水池设计蓄水量为200 m3，当超过设计蓄水量时，即可通过溢流口排到市政管网。

2.2.2 下凹式绿地下渗蓄水 以F区2 000 m2绿地为例，设计截留下渗雨水量最少76 m3。按照总绿地面积约30%、平均下凹深度15 cm计算，可达到90 m3蓄水量。也就是说当下凹式绿地面积600 m2、平均深度15 cm时完全满足蓄水76 m3的条件。

2.2.3 植株本身截留量 花草树木覆盖地面，当雨水降落时，首先冲击树木花草枝叶，当自然降雨时，将有15%～40%的水量被树木树冠截留或蒸发。

2.2.4 枯枝落叶截流 枯落物的吸水率多为其干重的2～3倍，最大吸持水量一般在雨量1～5 mm之间（王佑民, 2000）。

2.2.5 屋顶种植土截留 根据我们测算东风东关片区屋顶绿化15 cm厚的种植土每平方米存蓄雨水15 L左右，雨水滞留在种植层中。

以上这些措施，截留降雨量远远大于设计降雨量46 mm。

图1 临沂东风东关片区分区规划平面图Fig. 1 Dongfeng Dong Guan district planning of Linyi plan

3 雨水回收系统规划设计思路

3.1 雨水回收系统设计理念

3.1.1 园林景观设计与雨水回收利用设计的结合

海绵城市设计的关键在于雨水回收利用设计，因此在园林景观设计中，增加了一个造园要素—雨水回收利用。视雨水为重要资源，将景观规划设计与之有机地结合起来。

3.1.2 地形处理理念的转变 园林景观设计在地形处理上，习惯将绿地抬高，一是增加景观效果，二是有利于排水，以便雨后及时恢复使用，防止绿地内涝。而按照海绵城市的要求，为了实现雨水的渗、滞、蓄、净、排，就必须设计下凹式绿地，因此在处理微地形时，做好地形的竖向设计，控制下凹绿地最低点高程要低于路面，以便于接受道路和广场的雨水，发挥绿地的蓄水功能。

3.1.3 做好排涝设计 小区85%的径流控制率，主要是针对1年中小于46 mm大概率的小降雨量而言，但还有大于46 mm的3.4 d的大降雨量。因此，一定要做好小区多余雨水的排放，防止内涝。在做雨水回用系统总体规划设计时，将溢流口对接市政管网，以保证在大降雨量的情况下小区内多余的雨水能够安全排放。

3.2 雨水控制原则

（1）生态优先的原则。通过发挥场地生态系统对雨水的消化吸纳作用，最终实现海绵城市建设自然积存、自然渗透、自然净化的功能要求。

（2）分区控制的原则。东风东关片区共分为A、B、C、E、F 5个小区，以区域为单位，采取分别控制、各自消纳的原则。

（3）各种措施综合运用的原则。雨水“渗、滞、蓄、净、用、排”的综合运用。以“渗”为例，下凹式绿地可以实现雨水下渗，加以渗管、渗井等设施的应用，再以地形辅助控制，下渗可以控制很大一部分降雨量。

4 雨水回收系统工程调蓄措施

在保证整个片区园林景观效果不变的条件下，结合园林景观设计方案，根据东风东关片区的具体情况，通过各种低影响开发设施的建设，实现海绵城市建设的要求，具体措施如下。

4.1 屋顶绿化

屋顶绿化在设计时，首先选择抗风、耐干旱、耐高温等适合粗放管理的植物，如佛甲草等种植材料；在对建筑屋顶进行荷载计算的基础上，确定选用新型轻质材料，如草炭土（草炭土与园土以1:1的比例组成混合基质）、宝绿素作为栽培基质，其下设无纺布过滤层、16 mm高凹凸型排（蓄）水板卷材以及耐根穿刺防水层。

为了更有效地收集雨水，减少地表径流，在设计施工时，一方面，在地面一层设置高于地面约3～4 m3的水池，将部分雨水收集储存，干旱时自流灌溉绿地;另一方面，也可将部分建筑屋顶的落水管与雨水井相连接，雨水可直接进入雨水管渠。

4.2 植草沟、渗井、雨水管渠的设置

植草沟是绿地内高程最低，具有排水及收集雨水功能的沟溪。东风东关片区进行海绵城市设计时，将植草沟结合到下凹式绿地的整体设计当中，通过地形整理控制高差，并从硬化地面向绿地1～1.5 m范围内，按照4%的坡度自然放坡过渡至植草沟（图2）。

绿地、道路、广场雨水汇集于植草沟，首先向周围土壤渗透，土壤饱和后进入最下层车库顶板渗排水系统。植草沟内来不及下渗的雨水通过埋设于植草沟最低点中的渗井进入雨水管道，从而进入蓄水池集中调蓄处理。植草沟不仅能够收集、输送和排放径流雨水，而且具有一定的雨水净化作用。

图2 植草沟、下凹式绿地断面样图Fig. 2 Sectional drawing of grass ditch, concave herbaceous field practices

图3 植草沟Fig. 3 Grass ditch

植草沟的设计，不仅要满足海绵城市的要求，其走向还要具有“美感”，即按照园林景观溪流的轮廓为自然式的曲线设计，或萦回于岩石山谷间，或环绕亭榭建筑旁，要有分有合，有收有放，形成大小不等的水面或宽窄各异具有艺术美的“溪流”(图3)。

4.3 下凹式绿地建设

传统绿地通常高于道路边缘,并塑造出微地形，而下凹式绿地其高程低于周围硬化地面高程100～200 mm，按照总绿地面积的约30%、平均下凹深度15 cm计算，包括植草沟、汪塘、人工湿地等。雨水汇入下凹式绿地下渗储存，超过绿地蓄渗容量的雨水经溢流口排入市政雨水管网（图2）。

4.4 透水铺装的应用

采用透水砖进行道路广场的地面铺装，贯通孔隙达到近18%，一般情况下透水率可达到200 L/（m2•min）。地面铺装的基础采用两种形式施工：一是采用新型材料透水混凝土作垫层，上铺1:6水泥细石找平层；二是采用混凝土打孔透水处理，孔与孔间距50 cm，孔内放置碎石，上铺1:6水泥细石找平层（图4）。

4.5 车库顶板渗排水系统布设

东风东关片区园区整个区域大开挖，现在所有区内场地道路均位于车库顶板上。经过测算加强荷载，确定在车库顶板上做渗排水系统（图5）。系统由下到上为：30 cm厚碎石层，其内铺设HDPE聚乙烯复合渗排水管（图6），管道渗孔为270°朝上收集雨水，90°不带渗孔汇集导排雨水；土工布（过滤作用）；10 cm厚清水沙（过滤作用）；110 cm厚种植土（可结合园林地形整理调整覆土厚度）。

图4 混凝土打孔透水处理Fig. 4 Concrete drilling water

图5 车库顶板渗排水系统断面图Fig. 5 Sectional drawing of garage roof seepage drainage systems

4.6 雨水回收利用系统的安装

雨水回收利用系统主要体现海绵城市工程雨水蓄、净、用的功能。从雨水回收利用工艺流程图可以看出，前期采用截污、弃流、过滤的预处理方法，将水汇集进入PP蓄水模块，可蓄水200 m3；后期经过地埋式一体机过滤消毒的处理工艺，处理后的水既可回用于绿化灌溉、道路冲洗等。

4.7 植物配置

东风东关片区在植物造景上，主要是以自然式种植为主，适地适树，选用乡土树种，常绿树种与落叶相结合，以植物造景为主，结合海绵城市建设的基本要求，利用园区内的地形高差，做到竖向上有起伏变化。植草沟是下凹式绿地内的最低点，是雨期主要的汇水面，植物选择主要以萱草、千屈菜、美人蕉、狼尾草、马蔺、玉簪、鸢尾等耐淹、耐污能力强的粗放管理型乡土植物为主。园林植物既能够营造优美的园林景观，又可以起到生物滞留、净化的功能。

图6 渗排水管施工现场Fig. 6 Seepage drainage pipe construction

图7 6月23日15时降雨34.7 mm时道路现场Fig. 7 Road with a rainfall of 34.7 mm on June 23 at 15 o'clock

图8 6月23日16时降雨45.3mm时植草沟现场Fig. 8 Grass ditch with a rainfall of 45.3 mm on June 23 at 16 o'clock

图9 6月23日17时降雨50.3mm时植草沟现场Fig. 9 Grass ditch with a rainfall of 50.3 mm on June 23 at 17 o'clock

图10 6月24日道路现场Fig. 10 Road on June 24

5 雨水回收效果评价

临沂市东风东关片区园林景观设计及海绵城市改造设计于2015年12月完成。2016年5月 A、B、C、F 4个区已完成施工，其调蓄雨水的效果初显。根据临沂市气象局国家级自动气象站雨情报告，至2016年9月12日6时，临沂全年累计降雨666.6 mm，占全年降雨量的77.20%。在2016年6月23日06时—6月24日06时，临沂市区24小时累计降雨量76.8 mm。根据观察，6月23日15时，集中降雨34.7 mm时（图7），绿地内植草沟、道路有积水。到16时降雨45.3 mm（图8），积水下渗明显；17时降雨50.3 mm（图9），积水下渗明显。直至第二天6时，24小时累计降雨量76.8 mm（图10），绿地内除部分植草沟有少量积水，道路、广场均无积水现象。

6 结语

临沂市东风东关片区海绵城市的建设，不仅提升了该片区的园林景观效果，还达到雨水下渗回收利用的预期目的，实现年径流总量控制率在85%以上。通过此次海绵城市的建设，有效地探索出了海绵城市建设与园林景观有机结合的路子，对海绵城市的建设和推广起到了良好的示范作用，工程实施完成后得到社会各界的高度评价。

财政部, 住房城乡建设部, 水利部. 2014. 财政部、住房城乡建设部、水利部关于开展中央财政支持海绵城市建设试点工作的通知（财建〔2014〕838号）[EB/OL].2014-12-31.中国政府网，http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/ tongzhigonggao/201501/t20150115_1180280.html。

国务院办公厅. 2015. 国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见（国办发[2015]75号）[EB/OL].2015-10-11.中国政府网，http://www.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/ zhengcefabu/201510/t20151016_1507043.htm。

李峥生.2006.城市园林绿地规划与设计[M].北京：中国建筑工业出版社

王佑民. 2000.中国林地枯落物持水保土作用研究概况[J] .中国水土保持学报, 14(4):108

习近平. 2013. 习近平在中央城镇化工作会议发表重要讲话[EB/ OL].2013-12-16.新华网，http://www.hq.xinhuanet.com/ focus/2013-12/16/c_118567236.htm

The Design of Rainwater Collection in Building a Sponge City of Linyi: A Case Study of Dongfeng Dongguan District Redevelopment

DANG Dong-Yu LIU Qun*
（Linyi Municipal Bureau of Gardening，Linyi 276000，Shandong ）

The redevelopment of Dongfeng Dongguan district of Linyi City was taken as an example to indicate the requirement for integration of building sponge city into gardening and landscaping. According to the local rainfall in the district, a district rainfall control and management goal was developed, which will take measures like roof greening, permeable pavement, sunken green areas, grass growing ditches, seepage wells and pipes, garage roof treatment, rainwater collection systems and growing plants. After the completion of the rainwater collection and reuse project, the system has been tested by a few heavy rains during the summer, the rainwater was quickly infiltrated on the roads in the district and no water-logging was occurred, achieving the objectives of the planning and design requirements. The measures will help to extend applications of the concept of building sponge city in Linyi.

Dongfeng Dongguan; Sponge city; Runoff control; Regulation measures

10.3969/j.issn.1673-3290.2017.02.03

2017-01-10

党东雨（1963—），男，山东临沂人，高级工程师，临沂市园林局副局长，主要从事园林工程管理与园林规划设计。E-mail：dangdongyu@126.com。

*通讯作者：刘群（1982—），女，山东临沂人，工程师，临沂市园林局园林景观设计师，主要从事园林规划设计。E-mail：66334850@ qq.com