海绵城市 | 让城市更会“呼吸”
来源 ：王晓璐城建水业
前言
临港地区北接浦东国际机场，南靠上海洋山深水港，毗邻中国第一座跨海大桥以及第一个国家级保税港，是上海“大浦东”发展架构中独具辅城作用的一个战略重地，是上海向世界展示“城市让生活更美好”的“生活着的展示馆”。
临港是上海首批三个海绵城市试点区域之一，也是上海首个国家级海绵城市建设试点地区。同时，浦东临港地区也是全国30个试点地区中面积最大的一个。其中南汇新城S7路也是临港地区海绵城市示范区内建设的样板工程之一。
项目背景
S7路是南汇新城北部地区的主干道路，对于临港地区具有重要意义：其南北向的通达性很好，交通功能重要，规划等级高；另外S7路为临港地区先期实施道路，功能定位为临港敏感主城区景观大道，是一种地区形象的象征，对于吸引人口、招商引资都起到一定作用。自临港地区成为海绵城市试点区域后，S7路又被赋予了新的使命。
改造目标
S7路工程范围南起自C3路，北至北护城河，全线道路总长约2.9km，道路红线宽度40~50m，设计全线跨越夏涟河、秋涟河和冬涟河三条河道。
海绵城市设计主要是结合道路工程、绿化工程和排水工程设计方案，设计低影响开发设施，对道路及其两侧绿化带范围内的雨水进行控制。根据《上海临港试点区海绵城市专项规划》和三年实施计划，S7路及其两侧绿带整体控制目标为：
（1）年径流总量控制率指标为85%，年径流污染控制率55%；
（2）5年一遇不积水，100年一遇不内涝，雨污分流率100%。
项目特色
本项目研究范围为S7路C3路至北护城河间道路和两侧绿地，占地面积约14.5公顷，该项目功能定位为临港敏感主城区景观大道，工程总投资为3.7亿。对本工程改造对象S7路进行了现状分析，可以发现S7路的在海绵城市改造方面具有以下2个优势：
（1）道路两侧绿地面积大，并采取下凹式绿地、雨水花园等措施；
（2）人行道已采用透水铺装。
但同时，S7路的海绵城市改造也存在以下2个难点：
（1）市政道路已实施完毕，中央分隔带和机非分隔带绿化正在实施，在海绵化的改造过程当中如何能够尽量减少对已建道路和绿化的扰动、减少废弃工程的产生；
（2）根据S7的现状道路断面，机动车道径流控制需求最大，但由于道路断面设置，将道路径流引入绿地需跨越机非分隔带、非机动车道和人行道，改造难度较大。
方案设计
S7路（源头控制技术示范段）（L12路-L19路），本路段采取的海绵城市工程措施主要包括人行道透水铺装工程（已建）、两侧绿化带下凹式绿地（已建）和雨水管道末端调蓄设施（改建）。
S7路（源头+末端控制技术示范段）（L11路—夏涟河）。本路段采取的海绵城市工程措施主要人行道透水铺装工程（已建）、绿地植草沟（改建）、雨水花园（改建）和前置湿地（已建）。
采用的海绵城市设施主要包括以下几种：
植草沟：植草沟可用作收集、输送雨水的生态设施，也可通过土壤过滤处理雨水径流，本工程中植草沟为转输型植草沟，设置在道路旁绿化带，主要功能为将雨水径流输送至雨水花园。
雨水花园：雨水花园指具有一定的调蓄容积，且可用于调蓄和净化雨水径流，一般设置在下凹式绿地中央或交叉处。本工程雨水花园下凹20cm用于蓄水。
前置湿地：前置湿地是一个综合的生态系统，能够调蓄和净化雨水径流，其作用机理包括填料介质拦截吸附、生物降解和植物生长吸收等。本工程的前置湿地设置在河道前端，用以对道路径流蓄存和净化。
S7路（源头控制技术示范段）技术路线
S7路（源头+末端控制技术示范段）技术路线
平面布置
S7路（源头控制技术示范段）通过机非分隔带开口、透水人行道下设置排水口，将机动车道和非机动车道产生的径流引导进入道路两侧绿地，通过道路两侧绿地内的植草沟，自高向低汇入绿地内的雨水花园和前置湿地，在雨水花园内下渗后进入雨水花园底部的透水盲管，缓排进入市政雨水管道。
S7路（源头控制技术示范段）平面布置
S7路（源头+末端控制技术示范段）通过绿地内下凹式绿地，对人行道和绿地内雨水径流进行收集；对于机动车道和机非分隔带产生的径流，则通过市政雨水管道进行收集后，排入管道末端离线式调蓄设施，在雨停后缓排进入河道。
S7路（源头+末端控制技术示范段）平面布置
总结
海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，简单来说，就是让城市像海绵一样，在下雨时吸水、蓄水、净水，需要时将蓄存的水释放加以利用，让水与城市的关系变得更有“弹性”。临港地区海绵城市的建设，不单单在“面子”上好看，更是“里子”工程。S7路海绵城市工程的建设是一次针对已建城市道路，进行海绵化改造的专项雨水技术探索与优化，进一步思考和实践了如何让城市像一块巨大的海绵，发挥吸水、蓄水、渗水、净水的功能，让我们的城市，更会呼吸。
文字采编 / 王晓璐
编图排版 / 许云骅
校对审核 / 高原 徐连军
湿塘设计计算示例
2017-12-05中国给水排水
1. 基础资料
现计划在某地块设计一湿塘，已知集水区总面积20000 m2，其中硬质下垫面（道路、硬质屋顶和地面）总面积15000m2，透水铺装地面3000m2，绿地2000m2。土壤渗透系数为3.63×10-7m/s，年平均降雨日数为144天。湿塘水用于日常的绿地浇洒，用水量定额取3L/m2/d，雨天及冬季不浇水。地块附近无河道，湿塘溢流出水接市政雨水管网。
2. 参数计算
2.1 流量确定
一般降雨事件径流量Q1和极端降雨事件径流量Q2的计算分别取重现期为10年和100年，降雨历时分别取15 min和13 min。
综合流量径流系数α按下表加权平均求得0.73。
设计流量计算如下：
式中：Q—设计流量（m3/s）;
α—综合径流系数;
i—暴雨强度（mm/min）；
A—集水区总面积（m2）。
2.2 沉泥区容积计算
前置塘沉泥区应定期进行清理维护，其容积应根据清淤周期和所汇入径流雨水的SS污染物负荷确定。本计算中清淤周期取每年一次。
式中：VS——沉泥区容积，m3；
AC——集水区面积，m2；
R——截留效率，一般取80%；
LO——沉淀负荷率，一般取1.6m3/hm2/年
FC——清理频率。
因此沉泥区容积可定为3 m3。
2.3 主塘规模计算
主塘永久水深取1.5m，主塘水面面积依照集水区面积的10 %，确定为2000 m2，储存容积和调节容积的计算如下所示：
(1) 储存容积
湿塘储存容积应按照“容积法”进行计算。按照年径流总量控制率为85 %的目标，可得该地块设计降雨量为34.0 mm，由此可计算储存容积：
V= 10HφF=10×34.0×0.73×2=496.4 m3
式中：V——储存容积，m3；
H——项目规定的年径流总量控制率所对应的设计降雨量，mm；
φ——综合雨量径流系数；
F——汇水面积，hm2。
因此，由储存容积和主塘面积共同确定储存深度为0.25m。
根据地块规划、降雨资料、蒸发量资料、地质资料和用水定额（如绿地浇洒、道路冲洗，本计算示例仅考虑绿地浇洒）等，可以分别计算出汇流雨量、蒸发量、用水量、渗漏量（均为年均值），由水量平衡计算公式可得水量差：
根据水量差可得到保障湿塘正常运行而必须的外排雨水量或需要的补水量。当水量差为正值时，表明需要外排；反之则需要额外进行补水。本设计示例中湿塘每年需要外排水量为3142m3。
(2) 调节容积
假设下游雨水管网设计过流流量为0.25m3/s，调节能力按照30 min（即可调节30 min内降雨）计算，调节容积的计算如下：
V= T (Qin－Qout)=1800×(0.575-0.25)=502.2m3
式中：V——调节容积，m3；
Qin——湿塘的入流流量，即一般降雨事件径流量Q1，m3/s；
Qout——湿塘的出流流量，等于下游雨水灌渠设计过流流量，m3/s；
T——计算降雨历时，按照实际设计要求确定，s。
由调节容积和主塘面积可计算得到调节深度约为0.3m。
2.4 溢流竖管计算
由于湿塘出水接市政管网，因此需对溢流竖管进行计算：
式中：Qout——下游雨水管渠设计过流流量，当出水排入河道时可取Q1，m3/s；
B——阻滞因子，取0.5；
Cw——流量系数，取1.66；
L——堰宽，即溢流口周长，m；
h——堰上水深，m。
Qout取0.25 m3/s，堰上水深h取0.2 m。从而可计算得堰宽（即溢流竖管周长）L为3.4 m，因此溢流竖管直径取1.1 m，溢流口设置格栅。
2.5排水孔尺寸计算
具有峰值流量削减功能的湿塘，其调节容积应在24~48h内排空，本计算实例取排空时间为48h。溢流竖管上的排水孔按照孔口出流公式计算：
式中：Q孔——孔口排放流量，即调节容积与排空时间之比，m3/s；
B——阻滞因子，取0.5；
Cd——流量系数，取0.6；
A——孔口面积，m2；
g——重力加速度，取9.80 m/s2；
h——水面与孔口中心的高度差，本计算中取0.1m。
排水孔截面按照正方形计算，边长需大于0.083m，因此，孔口尺寸可确定为0.1m×0.1m。
2.6放空管计算
湿塘常水位容积应在24h内排空，放空管尺寸计算如下：
式中：Q放——排放流量，即永久容积与排空时间之比，m3/s；
B——阻滞因子，取0.5；
Cd——流量系数，取0.6；
A——放空管截面积，m2；
g——重力加速度，取9.80 m/s2；
h——常水位与孔口中心的高度差，m。
Q放为0.035m3/s，h为1.5m，可求得A为0.022m2，因此可确定放空管管径为100mm。
转载：未来的海绵城市
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把『海绵城市』写进生态建设的结尾，它是你唯一想要的了解！
来源： 中国给水排水
海绵城市，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。
今天，小编就以几个实际案例详细说明，并在最后附送景观元素结构图~
一、城市住宅区海绵策略
住宅区的景观用地应考虑结合海绵城市设计方法，在有限的绿化面积里，采用下渗、滞留、净化的策略，缓解城市居住区的洪涝灾害。
1、传统住宅区——宅间雨水花园
传统住宅区中的绿地可以改造成下沉式宅间雨水花园，用来收集周边硬质铺装的雨水。
2、传统住宅区——停车场雨水花园
传统住宅区中的停车场可以改造成透水植草砖生物滞留带，用来收集周围雨水。
3、传统住宅区——活动场地
传统住宅区中的树池可以改造成滞留式生态树池，用来收集开放场地中的雨水。
4、传统住宅区——宅间道路
传统住宅区中的宅间道路和绿化带可以改造成透水路面和生物滞留池，用来收集道路上的雨水，避免路面雨水沉积对居民生活造成影响。
5、传统住宅区——车行道
传统住宅区中的车行道考虑机动车荷载，一般不建议使用透水路面，而是利用道路两侧绿化带收集、消纳路面雨水径流。
6、新型住宅区——地库顶板小区园路
7、新型住宅区——地库顶板小区广场
高层住宅区中的硬质广场可以结合透水铺装、排水明沟及生物滞留设施，设计成一个集收集、净化、储存雨水于一体的良性循环系统。
8、新型住宅区——地库顶板小区绿地
二、绿色屋顶海绵策略
雨洪来临时，建筑屋顶产生的径流是导致城市内涝的重要原因之一。因此，将城市的建筑屋顶改造为绿色屋顶能有效缓解城市雨水径流压力。
一方面，通过海绵城市结构来收集、储存雨水，并利用雨水进行浇灌，可以节省各种能耗；
另一方面，绿色屋顶将形成良好的城市景观，提升城市的整体绿化率。
绿色屋顶策略中，表面种植绿色植被，用以吸收雨洪期间多余的雨水径流，通过植物根系净化过滤，将雨水收集到雨水桶进行存储回用；
绿色屋顶底层有轻质土层、防根系穿透层、排水层以及防水层等多层结构保护，同时能保护建筑表层，多样植物搭配的绿色植被层可以吸收建筑热量，缓解城市热岛效应。
1、开敞型绿色屋顶
绿色屋顶设计有基本结构层，同时屋面坡度大于2度，以有效汇聚、收集雨水。
2、密集型绿色屋顶
密集型绿色屋顶荷载承受能力较高，能够种植覆土较高的乔木、灌木，打造景观体验丰富的屋顶花园。
3、低荷载坡屋顶
屋顶结构顶板荷载不能满足绿色屋顶结构和植物荷载，其坡度较大，绿色屋顶结构容易滑落，抗风性较低，不能实施绿色屋顶。
可以增加屋檐排水槽、雨水管、雨水桶等结构，组成坡屋顶雨水收集系统。
三、城市道路海绵策略
城市道路运用海绵城市设计策略，在收集利用道路雨水径流、污染排放等方面可产生巨大的经济、生态和美学效益。
1、生态树池
树池的标高一般比路面低一些，用以收集、初步过滤雨水径流。就行道树而言，一系列连贯的树池可以被设计成潜在的收水装置，最大限度地发挥收集、过滤雨水径流的作用。
2、生物滞留池
生物滞留池是一种窄的、线性的、配置丰富景观植物、具有规则形状（常为长方形或正方形）的下凹式景观空间，具有垂直的池壁和平缓的纵向坡。
3、道路渗井
在空间极为受限的邻里街道，因为没有有利条件设置生物滞留设施，通常采用设置渗井的方式来实现海绵城市。
4、道路中心隔离带
道路中心绿化作为常见的道路绿化形式，在海绵城市建设上有很大的潜在利用价值。
道路两侧的滞留池和中心绿化在本来没有联系的情况下，结合道路横坡的现状，可整合为一个新的排水绿化生态系统，是一个可以用来应对道路积水的新策略。
5、立体交通
采用入水口初期弃流、入水口拦截装置、高架下滞留池设计等方式。
6、生态停车场
生态停车场是一种具备环保、低碳功能的停车场，具有高绿化、高承载的特点，同时使用年限也长于传统停车场，生态停车场可与生物滞留池及植草沟结合设计。
四、城市公园绿地海绵策略
把城市公园绿地中的海绵设施连成系统能够有效传输和消纳雨水，在强降雨时能有条理进行处理、消化雨水径流，同时层级净化雨水径流中的污染物。
在收集绿地周边区域雨水时，若植草沟不能直接引流，可以通过设计地下管道，引流至绿地公园进行雨水消纳，地下管道与海绵设施相互结合。
1、城市公园道路
2、雨水花园
3、大型下凹绿地
4、斑块绿地
五、大面积硬质场地海绵策略
常规硬质工程雨水管理，并未对雨水有害后果做出相关回应，排放方式仅是简单地将污染问题从一个地方转移到另一个地方。
根据海绵城市相关理论，城市内部大面积硬质场地在暴雨期间，应有效解决快速排水问题，减少地表径流，在一定情况下，增加净水与蓄水功能，增加生态效益。
1、无地下空间广场
2、附带地下空间广场
3、商业街区
下面简单列举常见的几个景观元素：
1、透水铺装
透水铺装分类：透水砖铺装、透水水泥混凝土铺装、透水沥青混凝土铺装、嵌草砖、园林铺装中的鹅卵石、碎石铺装等。
1）透水铺装对道路路基强度和稳定性的潜在风险较大时，可采用半透水铺装结构。
2）土地透水能力有限时，应在透水铺装的透水基层内设置排水管或排水板。
3）当透水铺装设置在地下室顶板上时，顶板覆土厚度不应小于600mm，并且应该设置排水层。
▲ 上图为透水砖铺装典型结构示意图
2、绿色屋顶
也称种植屋面、屋顶绿化等，根据种植基质深度和景观复杂程度，可分为简单式和花园式。
基质深度根据植物要求及屋顶荷载确定，一般简单式绿色屋顶基质深度不大于150mm，花园式绿色屋顶在种植乔木时基质深度可超过600mm。
▲ 上图为绿色屋顶典型结构示意图
3、下沉式绿地
下沉式绿地有广义和狭义之分，广义的下沉式绿地泛指具有一定调蓄容积，且用于调蓄和净化径流雨水的绿地，包括生物滞留设施、渗透塘、湿塘、雨水湿地、调节塘等。
我们这里讲狭义的下沉式绿地，其主要满足以下几点：
1）下沉式绿地下凹深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性能确定，一般为100~200mm。
2）一般设置溢流口（如雨水口），保证暴雨时径流的溢流排放，溢流口顶部标高一般应高于绿地50~100mm。
▲ 上图为狭义下沉式绿地典型结构示意图
4、生物滞留设施
是指在地势较低的区域，通过植物、土壤和生物系统蓄渗、净化径流雨水的设施。
分为简易型生物滞留设施和复杂型生物滞留设施，按应用位置不同又称为雨水花园、生物滞留带、高位花坛、生态树池等。
1）对于污染严重的汇水区应选用植草沟、植被缓冲带或沉淀池等对径流雨水进行预处理，去除大颗粒污染物并减缓流速。
2）屋面径流雨水可有雨落管接入生物滞留设施，道路径流雨水可由路缘石豁口进入。
3）生物滞留设施用在道路绿化带时，若道路坡度大于1%，设置挡水堰/台坎，减缓流速并增加雨水渗透量。用在靠近路基部分时，应进行防渗处理，避免对道路路基稳定性造成影响。
4）生物滞留设施内应设置溢流设施，可采用溢流竖管、雨水口等，溢流设施项一般应低于汇水面100mm。
▲ 上图为简易型生物滞留设施典型构造示意图
▲ 上图为复杂性生物滞留设施典型构造示意图
5、渗透塘
用于雨水下渗补充地下水的洼地，具有一定的净化雨水和削减峰值流量的作用。
1）渗透塘前应设置沉砂地、前置塘等预处理设施，去除大颗粒污染物并减缓流速。有降雪的地方，应采取弃流、排盐等措施防止融雪剂侵害植物。
2）渗透塘边坡坡度（垂直：水平）一般不大于1:3，塘底至溢流水位一般不小于0.6m。
3）渗透塘排空时间不应大于24小时。
4）渗透塘应设置溢流设施，并与城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统衔接，渗透塘外围应设置安全防护措施和警示牌。
▲ 上图为渗透塘典型构造示意图
6、雨水湿地
利用物理、水生植物及微生物等作用净化雨水，是一种高效的径流污染控制设施。
雨水湿地分为雨水表径流湿地和雨水潜流湿地，一般设计为防渗型以便维持雨水湿地植物所需要的水量。
一般由进水口、前置塘、沼泽区、出水池、溢流出水口、护坡及驳岸、维护通道等构成。
1）进水口和溢流水口应设置碎石、消能坎等消能设施，防止水流冲刷和侵蚀。
2）前置塘对径流雨水进行预处理。
3）沼泽区分为深沼泽区和浅沼泽区，是雨水湿地主要净化区。浅沼泽区水深范围一般为0~0.3m，深沼泽区水深范围一般为0.3~0.5m。水生植物依据不同水深进行种植。
4）雨水湿地的调节容积应在24小时内排空。
5）出水池主要起到防止沉淀物的再悬浮和降低温度的作用，水深一般为0.8~1.2m，出水池容积约为总容积（不含调节容积）的10%。
7、调节塘
也称之为干塘，以削减峰值流量功能为主。一般由进水口、调节区、出口设施、护坡及堤岸构成。
1）调节区深度一般为0.6~3m，塘中可种植水生植物以减小流速，增强雨水净化效果。塘底设计成可渗透时，塘底部渗透面距离季节性最高地下水位或岩石层不应小于1m，距离建筑物基础不应小于3m（水平距）。
2）调节塘出水设施一般设计成多级出水口形式，以控制调节塘水位，增加雨水水力停留时间（一般不大于24小时），控制外排流量。
3）调节塘应设置护栏、警示牌等安全防护与警示措施。
▲ 上图为调节塘典型构造示意图
8、植草沟
指种有植被的地表沟渠，可收集、输送和排放径流雨水，并具有一定的雨水净化作用，可用于衔接其他各景观元素、城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统。
除了转输型植草沟外，还包括渗透型的干式植草沟和湿式植草沟，可分别提高径流总量和径流污染控制效果。
1）浅沟断面形式宜采用倒抛物线形、三角形或梯形。
2）植草沟边坡坡度不宜大于1:3，纵坡不应大于4%。纵坡较大时应设置为阶梯型植草沟或在中途设置消能台坎。
3）植草沟最大流速应小于0.8m/s，曼宁系数宜为0.2~0.3.
4）传输型植草沟内植被高度应控制在100~200mm。
海绵城市建设遵循生态优先等原则，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，最大限度地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。
文章来源于生生景观、水工网，版权归原作者所有。
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