2020年4月10日-12日

展会地点:杭州国际博览中心

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发达城市老旧小区海绵城市建设工程探究!
发表时间:2019-09-05     阅读次数:

上海市科委“老旧小区海绵城市建设技术体系研究与示范”课题,结合上海地区老旧小区海绵城市改造需求,针对老旧小区特点进行海绵城市改造的研究。

存在问题

(1)存在雨污混接现象老旧小区由于建设年代比较早,一般内部的排水系统多采用合流制的排水体制,即使有些老旧小区采用分流制的排水体制,也存在错接、混接的现象。雨污混接后,一方面会造成污水通过雨水管道直接排入水体,污染河道水环境;另一方面,雨水进入污水管后可能造成污水管容量不足,在雨天容易导致污水冒溢,污染周边环境。另外老旧小区内阳台立管洗衣污水、小区景观换水等污水通过小区内雨水管道进入市政雨水管道,也会对城市水体产生不良影响。

(2)建筑密度大,可改造空间有限与近两年新建的住宅不同,由于当时建设理念所限,老旧小区总体来说总面积均比较小,人均面积也相对较少,建设时存在建筑密度大、绿化设施少等现象,为小区的海绵城市改造增加了很大难度。一方面,密集的建筑造成小区内硬化屋面比例较高,屋面径流量大;另一方面,小区的绿化面积少使得海绵城市改造空间非常有限。

(3)改造受住户意愿等因素限制老旧小区的海绵城市改造具有一定的局限性,受到住户意愿的影响比较大。例如在对绿地进行改造时,存在居民在公共绿地内种植蔬菜、搭建凉棚等现象,造成绿地改造不能落实 。另外,由于老旧小区长期存在停车难的问题,居民们提出将小区内绿地改造成停车位的意愿也比较强烈,对老旧小区海绵城市改造的方案均会产生较大影响。

(4)海绵设施的维护保养存在问题通过对部分老旧小区的调研,社区管理部门接受度比较高的还是施工和维护均较为简单的海绵城市设施,尤其是后期维护方便的特点。由于很多老旧小区都存在物业管理不到位的现象,海绵城市改造的成果维护保养将成为改造后老旧小区面临的最大问题。

设计要点

(1)雨污混接改造相比于新建小区,老旧小区的现状排水设施已存在能力不足、淤堵和损坏的现象。因此,在对老旧小区进行海绵城市改造时,应首先对小区内部现状的排水设施进行梳理,对于有条件进行雨污混接改造的,宜结合海绵城市的改造方案,先进行小区内部雨污混接的改造。

对现状排水管道情况较好的合流制老旧小区,考虑现状合流管管径较小,对现状合流管进行清淤养护,保留合流管为污水管,增排雨水管道,对小区内雨污水管道进行分流,分别接入市政污水和雨水系统。对存在阳台洗涤废水私接的建筑雨水立管,保留作为污水管用,并改接至污水管。对现状排水管道损坏较为严重的合流制小区,建议重排污水管,并增排雨水管道。

(2)屋面径流控制由于老旧小区建筑年代相对较久远,考虑房屋结构及荷载情况,同时也为减少后期养护,老旧住宅小区不建议实施绿色屋顶。降落在屋面的雨水可直接通过断接方式排入周围绿地内的海绵城市设施等进行雨水削污、下渗处理;当屋面雨水不能直接进入绿地时,屋面雨水可以直接断接进入雨水桶、高位花坛进行调蓄,也可以通过盲沟、植草沟能导入到绿地内的海绵城市设施。

(3)硬化路面径流控制

小区内破损的广场、停车场、道路等区域进行改造时,应优先设置为透水铺装,降低小区内道路的径流系数,从源头减少径流的产生。对于设置了透水铺装之后,路面所产生的径流雨水则可以通过开口路沿石-植草沟系统,进入周边绿化内下凹式绿地、生物滞留设施等进行处理。另外也可以结合小区实际,在广场、停车场的地下空间设置储水设施,进一步对雨水进行蓄存、回用。

(4)小区绿地海绵化改造

小区内的绿地是重要的雨水径流消纳场所,同时也是主要承担雨水径流总量控制的海绵设施载体。在小区的绿地内选用的海绵城市设施应具有尺寸小、使用简单、非结构性、低成本、易维护的特点,同时也要考虑到海绵城市设施的景观效果。一般来说,在老旧小区绿地内比较适宜选用的海绵城市设施主要包括雨水花园、下凹式绿地和植草沟。在设计时,需要尤其注意设施中植物的选择和搭配,使老旧小区通过海绵城市的改造,提升整体景观效果,受到居民的欢迎。

设计案例

(1)项目概况

项目位于上海市浦东新区,小区建于1994年,总用地面积为17300m2,建筑面积为5700m2,包括住宅、店面等,小区内建筑均为多层建筑,建筑栋距约13m,道路宽度3~6m。

小区内下垫面类型主要包括硬化屋面、硬化路面和绿地,其中屋面面积5700 m2,占总面积的33%;路面面积为4400m2,占总面积的25%;绿地面积7200m2,占总面积的42%。对小区下垫面统计结果显示,改造前小区下垫面的综合径流系数为0.59。小区屋面和路面径流系数高,是雨水径流的主要来源;小区内绿地所占比例较高,并且有集中的绿地和花园,可通过改造充分发挥其蓄存和滞纳雨水的能力。

(2)总体实施方案

1)控制屋面雨水径流:屋面雨水断接,新建渗透排水沟,蓄存和转输屋面雨水;

2)控制路面雨水径流:调整小区内道路竖向标高,车行道及人行道改为采用透水沥青和透水砖;

3)提高绿化蓄存雨水能力:结合绿地建设雨水花园、下凹式绿地、渗透沟,输送和蓄存屋面及路面雨水径流。

(3)具体实施方案

1)雨污混接改造

小区内部现状合流管总管损坏较为严重,因此保留小区合流管支管,对小区主干道下污水总管进行翻排,并接至小区外部道路市政污水管,污水出口增设污水专用检测井。小区内增排雨水管道并增设雨水口,新建雨水管接至小区外部道路市政雨水管。建筑南侧部分雨水管道存在阳台洗涤废水私接,保留作为污水管用,并改接至污水管。雨污水管道敷设后对被破坏的道路及绿化进行修复和补植,路面修复采用透水沥青和透水砖。

2)屋面雨水控制

小区屋面雨水径流占小区雨水径流总量的50%,控制屋面雨水径流的直接排放,可有效削减小区外排雨水量、延缓雨水径流过程。现状小区建筑北侧均采用明沟排水形式,屋面雨水立管直接接入明沟。雨天情况下,屋面雨水快速进入雨水管道,汇流时间短,产流量大,会对雨水管道产生较大的径流量和高峰负荷。

将现状建筑四周排水明沟改造为渗透排水沟,渗透排水沟具有渗透和转输的功能,能够使雨水在转输的过程中进行渗透,并就近汇入下凹式绿地。通过新建渗透沟,可充分蓄存和滞纳屋面雨水,削减径流污染,同时可有效改善小区环境卫生。


排水沟改造前后效果(左图为改造前明沟,右图为改造后渗透排水沟)3)小区道路改造小区内现状道路均为混凝土路面,道路宽度3~6m,标高4.2~4.4m。小区外市政道路标高4.52m,外部雨水存在流入小区风险。由于项目实施的雨污混接改造需破坏现状道路铺设管道,结合道路修复,改为采用透水性铺装材料,削减路面雨水径流。同时,结合现状适当升高道路路面标高至4.6m左右,使其高于小区绿化,从而利用绿地蓄存和渗透路面雨水。

主干道:主干道以车辆通行为主要功能,采用强度较高的透水沥青作为铺装材料,可有效改善小区雨天行车安全和居民通行环境。透水沥青路面总面积约2700m2。

支路:小区支路主要功能为居民通行,兼顾考虑部分车辆通行及停车。因此,采用透水砖作为铺装材料,道路面层和路基均采用透水性材质。道路沿石间隔一定距离设置溢流口,部分路面雨水可溢流至绿地,大部分雨水可通过路面和路基渗入地下,有效削减道路雨水径流总量。透水砖路面总面积约1400m2。

4)小区绿地改造

通过针对屋面雨水和路面雨水的改造措施,小区内现状绿地需发挥转输、蓄存和渗透雨水径流的作用。主要采用雨水花园和下凹式绿地的海绵城市措施。

雨水花园:在现状小区的集中绿地内分片做雨水花园,雨水花园的调蓄水位为500px,雨水花园的进水包括路面、绿地和路面的雨水,面积约400m2。结合雨水管道的改造,在雨水花园内增设溢流井,超过绿地蓄存能力的雨水可溢流至雨水管道,确保雨水排水安全,同时确保绿地植被正常生长。

小区雨水花园实景图下凹式绿地:在建筑四周,道路沿线分片做下凹式绿地,共计约870m2。下凹式绿地的调蓄水位为250px,下凹式绿地的进水包括屋面、路面和自身的雨水。结合下凹式绿地,新建渗透沟530m,在输送雨水的过程中进行蓄存和下渗;或接至雨水溢流设施,把过量的雨水排至雨水花园或市政雨水管网。

小区内中心花园面积约1500m2,包括1275m2集中绿地和300m2广场及道路。现状集中绿地以草坪为主,广场及道路大面积采用大块石铺砌路面。由于广场与绿地间被路沿石分隔,且广场标高高于周边地区,因此广场雨水会全部流至小区其他区域。

集中绿地:结合现状草坪,新建雨水花园,提高绿地雨水滞蓄能力。小区内其他区域的路面雨水可经植草沟输送至雨水花园进行蓄存和渗透,雨水花园内设置雨水溢流口。

广场:改造广场地面铺装材料,改为采用透水砖铺装,减少广场产生的雨水径流量。广场道路高侧石及挡墙处增加开孔,将雨水导入周边绿地。

通过以上措施,一方面可使广场消纳自身产生的雨水径流,另一方面采用透水性铺装,可极大改善居民雨天的活动空间。

效益分析

(1)社会效益

通过对道路铺装材料进行改造,小区综合径流系数可由0.59降至0.52。此外,结合海绵城市其他措施,新建雨水花园、下凹式绿地和渗透沟,合计可蓄存和渗透198m3雨水。

以2015年6月16日上海市一场暴雨为例(1小时降雨49.5mm)(陆家嘴站),现状小区外排雨水量496m3。海绵城市改造后,通过降低综合径流系数、蓄存和渗透雨水,预计可将外排雨水量可减少至251m3,单场暴雨的外排雨水量可减少约50%。

(2)环境效益

根据相关监测结果,海绵城市设施的年径流污染控制率可达40%。上海市初期雨水平均浓度COD约144mg/L,BOD5约70mg/L,SS约180mg/L。若按生活污水COD的浓度350mg/L计算,则海绵城市削减的径流污染量,折合相当于每年减少了4371吨的污水直接排河。

(3)生态效益

低影响开发设施的建设,能够在一定程度上增加小区绿化率,从而在局部调节城市小气候,改善物理环境,降低热岛效应。据相关研究结论,透水砖铺装路面的近地表温度比普通混凝土路面低0.3℃左右,近地表相对湿度大1.12%左右。

结语

老旧小区是各个城市中心城的重要组成部分,覆盖面积较广,因此在老旧小区内进行海绵城市改造能够从源头上减少径流的产生,进而促进市区污染物削减目标的实现和水环境的改善。因此,老旧小区海绵城市的建设对保证社会经济可持续发展和生态系统良性循环均具有积极作用,值得进一步的研究和实践。

杭州作为国际著名旅游城市,生活品质之城,在城市开发、建设过程中一贯秉承绿色、生态的建设理念。未来,杭州将构建“一芯、三轴、四片、多节点”的海绵城市空间格局。杭州市政府办公厅下发了《关于推进海绵城市建设的实施意见》,提出了“示范先行、四周辐射、点线成面、全面覆盖”的总体思路,通过科学规划和统筹建设城市水系统、园林绿地系统、城市道路系统、建筑与小区系统,推进海绵城市建设。到2040年,城市建成区全面达到海绵城市建设目标要求。

中国(杭州)海绵城市及地下综合管廊展会定于2020年4月10-12日在杭州国际博览中心(G20杭州峰会主会场)举办。展览会规划展览面积50000平米,集中展示海绵城市及地下综合管廊领域新技术、新工艺、新产品,为优秀品牌企业参与亚运建设、开拓并立足长三角市场,搭建供需对接、洽谈交流的有益平台。

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