工业厂房海绵城市施工控制技术研究

王凯 吴明亮 柳川

海绵城市的规划与建设重在地表的透水及自然蓄水能力设计。工业厂房可通过建立一套相对完整的自然生态系统实现对雨水的收集和再利用，提高雨水资源的利用率，同时也能解决工业园区雨季的排水压力，实现工业厂房用水相对平衡。本文从海绵城市规划与建设理念入手，探讨了工业厂房海绵城市施工控制技术。旨在为海绵城市的建设与施工提供一些参考。

近些年来，国内城市淡水资源紧缺，该问题在大部分人口集中的城市普遍存在。为了解决该问题，同时加快低碳城市的建设，2012年4月在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中，北京建筑大学代表提出了“海绵城市”的建设概念。2013年，总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话明确指出“要优先将优先的雨水留下，优先利用自然的力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。海绵城市的建设与规划自此也成为我国城镇化建设的主要方向。

一、海绵城市的建设要求

海绵城市的建设理念是基于低影响开发的雨水系统，它强调通过建设小型的自然控水设施来提高城市的自然水文功能，缓解城市硬化导致的洪峰地表径流增大及城市环境污染问题，同时提高雨水资源的利用率。海绵城市建设要求通过建设城市绿地、花园、渗透路面等配套设施，将城市雨水系统将湖、河、池塘等自然水系相关联，构建城市海绵体，使城市能够像海绵一样自由的呼吸。因而，生态建设是海绵城市建设的核心要求。它的建设具体有以下几方面重点要求：（1）争取将70%的雨水通过积蓄、渗透保持在当地；（2）利用人工工程和自然环境恢复来留住城市雨水；（3）通过区域整治收集雨水，减小地表径流，增加雨水下渗，综合治理城市雨水系统；（4）要求总体规划、分布实施建设海绵城市，由海绵区域向海绵城市过渡；（5）要求呈现建设部门全面规划、全面建设、全面启动。

二、工业厂房与海绵城市的关系

工业厂房是城镇化建设的重要组成部分，它是城市区域的一部分。将工业厂房建设为海绵工厂是规划和建设海绵城市的第一步。工业厂房作为海绵城市建设的单元，只有将工业厂区的雨水系统及生态建设搞好，才能逐渐的扩大目标，实现海绵城市整体化建设的目标，提高城市的自然蓄水能力和自然渗水能力。海绵工厂作为海绵城市的一部分，就像一个微缩版的海绵体。开发海绵工厂与海绵城市的规划类似，重点在于利用低影响的基础设施来提高厂区的自然积存、自然渗透、自然净化能力，提高工业厂区的生态功能和可持续循环用水。最终将多个类似海绵工厂的单元雨水系统相连，构成生态功能较强的海绵城市。因此，工业厂房是海绵城市的组成单元，它与海绵城市是相互依存的关系、共同存在的关系。

三、基于工业厂房建设海绵城市的重要性

传统的工业厂房建设对于生态环境的影响较大。基于工业厂房建设海绵城市是一种低影响的统筹建设模式。简言之，就是通过科学规划和布局，在工业厂房区域内建设下沉式绿地、植草沟、雨水湿地、透水铺装、多功能调蓄等低影响的设施设备及组合式雨水系统，使工程成为一个城市海绵体。海绵工厂的建设有利于提高工厂的自然蓄水、自然渗水能力，它作为城市海绵体的一部分，能够积存大量的雨水资源，同时对雨水资源实现工业再利用，节约水资源，缓解城市排水压力。海绵工厂的建设是提高城市生态系统自然修复功能和强化城市水资源利用的关键，同时也是工厂走低碳、生态可持续发展路线的必要路径。基于工业厂房海绵城市的建设对于城市吸纳集中降水、充分利用雨水、缓解城市雨季内涝压力有着重要的意义，它对于促进城市生态与经济共同发展有着重要的作用。

四、基于工业厂房海绵城市施工控制技术的实施

1.项目概况

某工业厂区总占地面积373333.33m2，硬化不透水面积超过90%。利用SWMM模型对厂区区域概念化。厂区总共划分为八分排水单元，设置八个排水节点、一条自然河流、一个出水口。根据现场实测和CAD工程图显示结果，各汇水区的流域的概化结果如下表1所示：

表1 各汇水区的流域的概化结果

2.低影响开发的技术选择

（1）地表产流的计算

降雨经过损失变成净雨的过程就叫做地表产流，它等于各排水区域的流量总和。计算公式为R1=P-E，R1表示不透水地表产水量，P表示降雨量，E表示蒸发量。

（2）降雨设计

降雨设计参考暴雨模型法中的CHN法和PC法。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中的相关标准，暴雨强度的计算公式为q=167A1(1+Clgp)/(td+b)n。A1表示重现期一年的设计降雨量，C表示雨量变动参数，P表示设计降雨重现期，td表示降雨历时，b、n表示常数，q表示一定降雨历时td内单位面积上超过频率为P的平均雨深。

（3）地表污染物积累公式

根据《海绵型工业园区关键技术与设计方案研究》中的公式，污染物积累量公式为B=min(C1+C2TC3)，其中C1表示最大累积量，C2表示累计率常数，C3表示时间常数，t表示时间变量。当污染物累积与实践形成函数关系时，累积停止。此时B=C1(1-e-C2t)，其中C1表示最大累积量，C2表示累计率，t表示时间变量。

（4）LID（低影响开发技术）设计参数

低影响开发技术主要包括渗透管渠、透水铺装、蓄水池、下凹式绿地、植草沟、雨水花园、绿色屋顶等技术。根据该厂区的实际流域面积，下凹式绿地师的产流系数设计为0.5左右时透水地表比例最大。透水管渠应与透水铺装技术相结合，应用在厂区的停车场区域、工业园区和居民区的人行道区域，其中渗透铺装的比例要求超过30%以上才能满足较高的自然渗透效果。根据厂区屋顶平面设计的情况，可对厂区的屋顶进行改造，设置绿色景观来提高屋顶雨水自然积存、蓄水和渗水的能力。在屋顶设置绿色景观，屋顶西南角位置设置集中屋面雨水收集区域，通过集中雨水收集区间屋面雨水引入路面雨水网。这部分收集的雨水可用于路面冲洗、绿化带浇水、混凝土拌和水等用途。在工业厂房的西南角靠近生产车间的位置设置蓄水池，该蓄水池与屋顶雨水系统、路面雨水网相连，集中收集工业厂区内的雨水，用于工业循环用水再利用。

3.海绵厂区建设的效果分析

在工业厂房区域内采用低影响开发技术建设城市海绵体，使工厂厂房区域内的雨水通过屋顶、地表的生态设施集中收集，丰富了工业厂区水生态修复功能和自然蓄水能力。经过一年的测试，最终结果显示该工业厂区内的雨季时地表径流得到有效控制，地表污染物明显较少，厂区范围内的地下水得到有效的补充。

4.海绵厂区低影响开发的优势及前景

海绵厂区低影响开发的优势在于有限利用了生态系统的功能实现了厂区内雨季地表径流的控制和自然渗水的增量化。利用海绵体生态设计可以有效的调节地下水，控制地表污染物，提高降雨的利用率。这对解决未来城市水资源短缺问题、城市雨季内涝和提高雨水综合利用率，建设城市生态系统意义深远。未来，绿色理念是城市建设与发展的指导理念，而工业厂房海绵城市施工技术完全符合城市生态与经济共同发展的目标，因此在未来城市建设与规划方面有着广阔的应用前景。

五、结语

当前，水资源紧缺问题已经成为影响城市发展的关键问题，这一问题随着城市化进程的加快更加突出。工业厂房海绵城市的建设是解决传统城市建设中多径流、少下渗造成的水资源浪费的有效途径。将工业厂房及工业园区建设为海绵厂房及海绵厂区，能够极大程度提高工业厂区的自然渗水、蓄水能力，进而实现对雨水资源的再利用。这种基于自然生态体系的建设对生态环境的影响较低，同时又能节约雨水资源，改善城市生态环境，一举多得。在施工控制上，重点在于提高工业厂房建设区域的自然蓄水能力和渗水能力，可通过建设生态滞留区、雨水花园、生态树池、植草沟等方式实现。地表以生态景观作为渗水层，下层设置导水管集中蓄水，既有效的预防了厂区内涝造成地表沉降或塌陷的问题，同时又大量收纳了地表径流的水，以此用于工业用水。