浅谈海绵城市在工业总图设计中的应用The Application of Sponge City in Industrial Map

贾凡,JIA,Fan

摘 要：近年来随着经济的快速发展，我国城市化水平随之越来越高，“城市看海”现象备受公众热议。工业是城市发展的重要组成部分，我国653个设市城市工业用地占比均值为16.84%。工业总图设计应顺随新兴趋势，通过“渗、滞、消、净、用、排”以及其他技术控制手段，减少城市发展和建设对生态环境的影响。本文基于海绵城市在工业总图设计中应用的实践经验，对具体案例进行分析，探究海绵城市的意义与措施。

关键词：工业总图设计 海绵城市 生态环境

1.建设背景

2014年10月住房和城乡建设部发布《海绵城市建设技术指南--低影响开发雨水系统构建(试行)》提出海绵城市建设-低影响开发雨水系统构建的基本原则，明确了低影响雨水系统建设在城市规划、工程设计、建设、维护和管理过程中的要求和方法。

习近平总书记多次强调：建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市；在建设城市排水系统时，应优先保留有限的雨水，更多地利用自然力量排水；坚决纠正“重地上、轻地下”“重高楼、轻绿色”的做法，在注重地下管网建设的同时，又要自觉降低开发强度，保持和恢复适当比例的生态空间。

工业项目因占地面积大，在生产存储及运输过程中会产生污染物，而厂区内绿化面积小，厂房多为钢结构屋面，屋顶绿化面积小，所以工业总图设计中进行海绵城市设计必须因地制宜，根据场地现状分析结果，综合考虑项目区土壤特征、地下水位、下垫面分布特性、建筑及管网分布情况、绿地和景观水体分布情况等，选用合适的海绵设施。做到降雨时渗水、蓄水、消污、净水，减轻市政排水管道负荷的同时可回收雨水进行二次利用，有效解决工业项目径流污染高，雨水径流量大的问题。

2. 建设原则与目标

2.1建设原则

“规划引领、生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设”

各级市和有关专业规划部门应落实海绵城市建设内容，科学划定蓝线和绿线；

保护河流、湖泊、湿地、池塘、沟渠和自然生态设施，优先利用自然排水系统，自然蓄积、自然渗透、自然净化，工程与非工程相结合，提高防灾减灾能力; 根据自然地理条件、水文地质特征、水资源、降雨、水环境保护、防涝治涝等要求，选择最适宜的海绵设施; 在各类开发建设项目中，严格执行规划目标的要求。

2.2建设目标

工业总图中，硬质下垫面较多，尽可能在设计层面上合理规划布置海绵城市设施。从生态系统的整体性出发，充分利用原有地貌、自然植被、绿色湿地等天然“海绵”的功能，既不造成内涝压力，也不切断正常径流，对雨水径流过程进行控制和调节,可缓解降低径流峰值。

工业总体规划中的海绵城市设计采用绿色建筑和低影响开发建设的手段，并与区域雨水排放控制系统相结合，实现雨水径流控制的要求，分解责任和资金的同时，也将市政管网等排水设施的压力从源头得到分解。

3. 某工业总图海绵城市设计案例分析

3.1项目概况

本项目位于安徽省马鞍山市经济技术开发区银塘单元。项目用地面积9.9公顷，主要功能包括各生产车间、综合站房、仓库、实验室、变电站及其附属道路、绿地、停车场等。

3.2设计思路

根据场地现状分析结果，并综合考虑项目区土壤特征、地下水位、下垫面分布特性、建筑及管网分布情况、绿地和景观水体分布情况等，本次设计采用雨水花园、透水铺装、植草沟等作为本次海绵城市建设的主要设施，具体设计思路如下图所示。（补充思路图3-1）

图3-1

3.3设计依据、目标及计算过程

3.3.1设计依据

马鞍山市海绵城市相关要求及现行国家、行业、地方海绵城市相关法律、法规、标准和规范性文件，作为此次设计的依据。

3.3.2设计目标

根据本项目《马鞍山市海绵城市规划设计导则（试行）》及马鞍山市相关建设标准中的海绵城市相关要求，本项目海绵城市建设控制指标为：

1）总图设计中合理规划雨水系统，削弱污染源，实现雨水资源利用，降低项目开发对水文和水环境的影响，年径流总量控制率达到75%（对应设计降雨量23.3mm）；

2）年径流污染控制率50%（以SS计）；

3）在地下雨水收集池中设置必要的水处理设施，满足回收利用水资源的要求，用于清洁路面及景观用水。

3.3.3计算过程

1）设计降雨量与年径流总量控制率对应关系

综合考虑场地区域的水文、地址、气候等因素，在明确海绵建设的定位和目标的前提下，因地制宜开展海绵设计工作。马鞍山市年径流总量控制率与设计降雨量（日降雨量）的关系对应关系见表3.3.3-1所示。根据《马鞍山市海绵城市专项规划（2017-2030年）》，马鞍山市年径流总量控制率规划目标为 75%，对应设计降雨量23.3mm。

年径流总量控制率（%）	60	65	70	75	80	85	90
设计降雨量（mm）	13.8	16.3	19.4	23.3	28.8	36.2	47.4

表3.3.3-1数据出自《马鞍山市海绵城市规划设计导则（试行）》

2）设计调蓄容积

利用容积法设计调蓄容积计算公式：V=10HΨF，式中：V=设计调蓄容积；H=设计降雨量，对应23.3mm； Ψ综合雨量径流系数，对应取值见表3.3.3-2；                  F汇水面积，根据图中汇水面实际面积取得。

汇水面种类	雨量径流系数Ψ0	本项目采用系数Ψ	汇水面面积
			汇水 分区1	汇水 分区2
硬屋面、未铺石子的平屋面、沥青屋面	0.80～0.90	0.85	17483.01	33598.95
混凝土和沥青路面及广场	0.80～0.90	0.85	11287.62	22834.12
绿地	0.15	0.15	5719.99	8075.78
合计			34490.62	64508.85

表3.3.3-2 数据出自《室外排水设计标准》（GB50014-2021）

3）各汇水分区海绵设施规模

根据下垫面分析及汇水分区划分图，对海绵城市建设后各汇水区下垫面数据              进行提取，并计算各汇水分区在年径流总量控制率75%对应设计降雨量2              3.3mm下的调蓄量，综合径流系数由各汇水面加权平均，需要控制容积=综                合径流系数*总降雨量（汇水面积*设计降雨量*0.001），计算见表3.3.3-3。

汇水分区	调蓄需求
	总面积（m2）	综合径流系数	年径流量控制率	设计降雨量(mm)	需要控制容积 （m3）
1	34490.62	0.734	75%	23.3	589.79
2	64508.85	0.762	75%	23.3	1145.88
总计	98999.47	0.752	75%	23.3	1735.68

表3.3.3-3

3.4海绵设施设计

根据设计思路、径流路径组织关系及相关计算，借助地形竖向标高设计，因地就势，因地制宜地布局海绵设施，增强项目区的雨水净化、消纳、蓄滞能力，实现海绵城市建设目标，海绵设施总图布置图（图3.4-1）如下所示：

3.4.1下沉式绿地

本次总图设计中下沉式绿地总面积7002.49m2，主要布置于道路与厂房之间的绿化带内，用于净化、滞蓄、缓排地表雨水。

下沉式绿地由蓄水层、种植土层组成，溢流井与就近排水管道相连。其中，蓄水层深度0.13m，溢流高度0.05m；种植土层厚度0.3m，种植土层由50mm厚有机肥料和250mm厚有机介质层组成，满足下渗要求。当下沉式绿地紧邻道路布置时，需沿下沉式绿地表面包裹SBS防水卷材，厚度不小于5mm，以防止雨水冲刷路基。

综合考虑下沉式绿地滞水深度及下渗层组成，选用抗逆性强、节水耐旱、抗污染、耐水湿的乡土植物，以乔灌草结合为主，如狗牙根、鸢尾、千屈菜、香蒲、花叶蒲苇、芦竹、醉鱼草等。

3.4.2雨水调蓄池

设计2处雨水调蓄池，每个汇水分区一处，设置在雨水排水管道末端与市政雨水系统连接之前。  雨水调蓄池设置进水口与厂区雨水管道连通，在池内液位达到所需的调蓄容积时关闭闸门。在非雨天，根据情况择时排放，先打开闸门让池内水自流排放，不能自流排放部分再开启池内潜水泵排放存水。

3.5海绵城市设计的效益

3.5.1年径流控制总量达标评估

通过海绵设施建设，项目地块设计雨水径流控制总量达到1747.32m3，本项目设计年径流总量控制率约为75.14%，满足本项目海绵城市建设年径流总量控制率75%的指标要求，与传统模式相比可有效减少排水官网等主要工程量，降低工程成本，对城市建设有重大意义。计算过程见表3.5.1-1。

汇水分区	分区面积m2	硬质屋面m2	硬质路面及硬质铺装	透水铺装		绿地			设计降雨量
			m2	其他透水铺装	生态植草砖停车位	绿化	雨水花园	下凹绿地	mm
场均雨量径流系数	/	0.85	0.85	0.3		0.15			/
1	34490.62	17483.01	11287.62	0	0	4300.09	0	1419.9	23.3
2	64508.85	33598.95	22834.12	0	0	2493.19	0	5582.59	23.3
总计	98999.47	51081.96	34121.74	0	0	6793.28	0	7002.49	23.3

表3.5.1-1

汇水分区	场均雨量径流系数	各汇水分区内所需控制容积m³	下凹绿地调蓄容积	地下水池调蓄容积	海绵设施控制容积总量	设计实际控制	本项目设计年径流总量控制率
						降雨量
			m³	m³	m³	mm
1	/	/		/	/	/	75.14%
2	0.73	589.79	184.59	241.8	426.39	16.84
总计	0.76	1145.88	725.74	595.2	1320.94	26.86
	0.75	1735.68	910.32	837	1747.32	23.46

表3.5.1-1续表

3.5.2大幅节省治污费用

通过海绵设施建设，项目地块雨水径流污染控制率均可达到60.114%，满足本项目海绵城市建设年径流污染控制率50%的要求，能够极大程度节省治污费用，计算过程见表3.5.2-1。

序号	LID设施	设施规模	设施控制量	污染物去除率	调蓄量占比	加权污染物去除率	本项目设计
		m2	m³				年径流总量控制率
1	下凹绿地	7002.49	910.3237	0.8	0.52	41.68%	/
2	地下水池	270	837	0.8	0.48	38.32%	/
3	合计	/	1747.3237	0.8	1	80.00%	75.14%
年径流污染物削减率(年SS总量去除率)						60.114%	/

表3.5.2-1（年SS总量去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对SS的平均去除率）

4. 结语

工业总图设计中采用海绵城市设计可以达到协调人类成产生活、城市规划建设和生态环境发展相协调的目标。合理规划设计海绵城市设施可以利用原有水纹的自然属性，充分发挥水生态的系统效应，促进多物种和谐共生,有利于局部空间小气候的改善。

结合实际项目观察，海绵城市应用可以减少城市内涝，塑造优美健康的生态环境，使绿化景观不仅服务于城市交通，还能进行生态保护，有效降低雨水径流峰值，极大程度的削减污染物，进而使地下优质水资源得到补充，实现城市自然水循环，降低碳排放，进而实现“碳达峰”、“碳中和”。

参考文献：

[1]赵向阳，路旭，胡慧欣,等. 中国城市工业用地占比及其影响因素研究[J]. 规划师, 2019（11）50-56.

[2]张家丽. 海绵城市在工业厂区设计中的应用[J]. 产城：上半月, 2020(2):2.

[3]张甘林. 武汉市某工业厂区海绵城市方案设计实例探究[J]. 浙江建筑, 2020, 37(1):4.

[4]海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)-北京：住房城乡建设部，2021年10月.

[5]国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见，国办发75号北京国务院办公厅，2021年10月.