浅谈重庆海绵城市（低影响开发雨水系统）设计

牟文亿

（重庆市设计院有限公司，重庆 400015）

1 海绵城市背景简介

城市的传统开发建设模式，呈现快排模式径流特征，阻断了原有雨水自然循环，随着城镇化进程加快导致水环境方面积累了深层次的矛盾。由于不透水屋面和地面随着城市化的进程而持续不断地快速增加，能够吸收雨水的地面和水面急剧减少，地下水的渗入更是匮乏（蒸发下渗减少），从而导致地表径流的不断增加。

不透水区域太多，把大量原本能够涵养水源的林地、草地、湖泊、湿地给占用了，切断了自然的水循环以及地下水供给，改变原有的水文特征，导致城市内涝、干旱、黑臭河体、热岛效应、雾霾等城市病，也同时带来水资源方面几大痛点：水多（内涝）、水少（地下水资源流失）、水脏（径流污染）。

（1）国家层面：2014 年 12 月31 日，根据习近平总书记关于“加强海绵城市建设”的讲话精神，以及相关对应出台法规政策要求，国家财政部、住建部和水利部联合进行了海绵城市建设试点工作，通过竞争性评选，确定了16 个城市为第一批试点城市，包括了重庆的两江新区悦来新城。

（2）重庆层面：①试点先行。“1+3”试点，即：1 个国家级试点区域两江新区悦来新城；3 个市级试点区域万州区、璧山区、秀山县。②逐步推广。2018—2020 年，有条件的区县、园区。③全面推进。2020—2030 年，全市所有区县全面推进海绵城市建设，不仅包括新建项目，也包括城市更新等项目。

2 海绵城市及低影响开发（LID）

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”。海绵城市建设概念宏观，主要包括低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统等，如图1 所示。

图1 海绵城市系统概述

以上3 个系统并不是孤立的，也没有严格的界限，三者相互补充、相互依存，是海绵城市建设的重要基础元素。共同构成绿色雨水基础设施加传统的灰色雨水基础设施的海绵城市体系。

低影响开发：低影响开发是基于模拟自然水文条件原理，采用源头控制和延缓冲击负荷的理念，通过构建微型分散式生态处理技术（模拟未开发前）实现雨水径流总量和污染控制。尽可能维持场地开发后的水文特性与开发前基本一致，目的改善城市生态系统。

设计通过几个具体性的技术指标去控制，和传统设计的区别是其为带有指标目标性的设计。其中用到的6 大技术：渗、滞、蓄、净、用、排，采用的数学模型主要为容积法、加权平均。

3 主要控制指标

（1）年径流总量控制率←→生态，对降雨量进行控制，减少雨水外排。

（2）年径流污染物削减率←→水环境，对控制的降雨量中的污染物进行削减。

（3）径流峰值控制←→水安全，新建项目，在2 年一遇24h 降雨条件下，开发后外排雨水峰值流量不高于开发前。重点是通过控制降雨量延缓雨水径流峰值。

（4）雨水资源化利用率←→水资源。雨水回用，提高雨水资源化利用率。

其中径流总量控制是手段，污染物削减是目的。

以上4 个指标全国大多城市设计均为刚性。考虑重庆市降雨特点呈现以下两个主要方面：①经多年平均统计，重庆市每年降雨天数为130~140d，约占全年日历天的1/3。②日降雨类型分类（日降雨量）：小雨（0.1~10mm）、中雨（10~25mm）、大雨（25~50mm）、暴雨（50~100mm）。经统计重庆市日降雨量为小雨、中雨的比例达90%，日降雨量为大雨和暴雨的比例约10%。重点控制大概率的中、小降雨；外加重庆地形坡度较大，故重庆除悦来四个指标均为刚性外，考虑，对其余区域径流峰值控制以及雨水资源化利用率设置为推荐性指标。

4 主要概念和常用设施

（1）年径流总量控制率：为多年平均不外排的雨量（即渗透、蒸发、过滤、吸收等各种受控雨量）与降雨量的比值，应注意是按多年日降雨量进行统计，而不是按每场降雨量进行统计。海绵设施是对所有日降雨量的全部或部分进行控制。

（2）年径流污染去除率：区域内的年径流总量控制率与实现年径流总量控制率的设施（即海绵城市建设设施）对污染物（以SS 计）的平均去除率的乘积。

SS 去除率数据主要采用自美国流域保护中心（CWP）的研究数据。

（3）雨量径流系数：设定时间内降雨产生的地表径流量与降雨量之比。雨量径流系数直接影响设计调蓄容积。雨量径流系数主要用于设施控制容积计算，控制容积计算采用的降雨参数是设计日降雨厚度（mm）。

（4）流量径流系数：形成峰值流量的历时内产生的地表径流量与降雨量之比。流量径流系数主要用于设施溢流能力及管道过流能力计算，设计流量采用的降雨参数是暴雨强度（L/s·hm2）。

采用的主要控制容积法公式为式（1）。

式中：V——设计调蓄容积，m3；H——设计降雨量，mm；φ——综合雨量径流系数；F——汇水面积，hm2。

（5）重庆地区常用设施：①绿色屋顶（green roof）。在高出地面以上，与自然土层不相连接的各类建筑物、构筑物的顶部以及天台、露台上由覆土层和疏水设施构建的绿化体系。（注：绿色屋顶主要适用于12 层以下、40m 高度以下的中高层和多层、低层建筑）[1]。②透水铺装（pervious pavement）（需注意和景观透水铺装差异）。可渗透、滞留雨水的地面铺装，包括透水砖、透水混凝土、透水沥青、嵌草砖、鹅卵石和碎石等铺装[1]。③生物滞留设施（bioretention cell）（重庆地区常用雨水花园）。通过植物、土壤和微生物系统滞蓄、去除雨水径流中的污染物的人工设施，包括雨水花园、生物滞留带、生态树池等[1]。④植草沟（grass swale）。种有植被的地表沟渠，可收集、输送和排放径流雨水，可用于衔接其他各单项设施、城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统[1]。

5 主要设计内容和步骤

5.1 主要设计内容包括设计说明和设计图纸

（1）设计说明：设计依据、项目概况、参数选取、LID 雨水系统流程、选用措施、计算表格、监测设计、施工说明、运行维护、主要工程量表等；景观植物部分包括LID 设施种植范围、植物选择、配置要求、注意事项、种植要求、苗木要求等[3]。

（2）设计图纸：下垫面分析图、场地竖向设计图、场地雨水径流组织图、汇水分区划分图、LID 设施平面布置图、LID 设施服务范围图、场地（LID）排水设计图、雨水利用系统平面布置图（视项目是否设置）、监测系统点位布置图、消防与LID 设施关系图、设施大样图等；景观部分图纸：LID 设施种植设计总平面图、LID 设施植物配置总平面图等[3]。

5.2 主要设计步骤

（1）下垫面分析，涉及下垫面分析图、场地竖向分析图。

总图（景观图纸基础上）详细分析项目区域各下垫面的类型、范围、面积等。

主要有硬质屋顶、硬质铺装（含道路）、屋顶绿化、绿化（实土、架空）、透水铺装、雨水花园、植草沟、水景等。CAD 图纸填充、表格统计面积计算。

（2）汇水分区划分，涉及汇水分区划分图。

汇水分区应根据场地竖向及场地雨水管道的排水出口等合理划分，通过汇水分区划分初步确定场地雨水的流向。

（3）服务范围划分（初算确定容积式海绵设施位置），对应LID设施平面布置图、LID 设施服务范围图。

（4）雨水径流组织，对应场地雨水径流组织图、场地（LID）排水设计图。

（5）年径流总量控制率及污染物削减率指标分解，对应设计说明中的雨水花园调蓄计算表。

（6）容积海绵设施规模计算，对应设计说明中的设施单元详表。

（7）容积海绵设施溢流能力校核及排空时间计算，对应设计说明中的溢流口设计、雨水花园排空时间。

（8）各类海绵城市平面图及构造大样的绘制，对应设施大样图等。

6 与景观、建筑等相关专业配合

海绵城市设计中应尽量前置景观设计，这样能控制主要海绵设施等不会产生较大更改并能和实现海绵设施与景观效果协调，其中主要包括下列与其他相关专业的配合：

（1）与景观专业配合。需景观专业提供绿化、透水铺装、屋顶绿化的范围、面积，并满足《低影响开发雨水系统设计标准》（DBJ50/T-292—2018）[1]中的“5.1.3 新建项目的透水铺装比例不宜小于40%，改、扩建项目的透水铺装比例不宜小于20%”“5.1.4新建项目下凹式绿地占绿地面积的比例不宜小于20%”“5.1.5新建项目绿色屋顶面积占可绿化屋面面积比例不宜小于30%”；以及《居住建筑节能65%（绿色建筑）设计标准》（DBJ50-071—2020）[2]中的“9.2.2 合理利用场地空间实施低影响开发设施，且硬质铺装地面中透水铺装面积的比例达到50%”。

（2）与土建专业配合。屋顶绿化需提前提供荷载给结构专业，如轻质成品屋顶绿化（简单式绿色屋顶）则需结构按150kg/m2以上预留荷载。

（3）设置绿色屋顶需提前提资给排水专业预留屋顶给水点，如需执行绿色建筑则还需给排水以及绿建专业补充屋顶绿化节水灌溉措施等。