海绵城市与房建工程探讨
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［摘要］海绵城市背景下的房建工程以构建生物滞留系统与构建雨水收集系统为关键，围绕这两套系统可以保障房建工程在施工过程中减少对自然环境的影响。围绕这两点对海绵城市背景下的房建工程技术进行探讨。
［关键词］海绵城市；房建工程
随着我国经济的高速发展，城市化水平不断提高，大量的人口聚集给城市房建工程提出了新的要求。而且近几年极端天气频发，给人们的生产生活带来了极大的困扰。在此背景下，海绵城市的理念再次受到人们的关注，经过科学的设计将水资源的循环利用应用于房建工程，一方面可以实现对自然资源的充分利用，另一方面可以避免极端天气对人们日常的生产生活的影响[1]。
1海绵城市的含义
海绵城市是我国在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中提出的一种城市雨洪管理概念，是指借助相关的配套设施实现雨水在城市中的自由迁移，避免突发的极端天气对城市居民的生产生活造成不良影响。我国为了推进海绵城市的建设专门制订了相关的政策。在房建工程中落实海绵城市的理念，需要从房建工程的多个方面来进行落实，其中主要包括构建生物滞留系统、雨水收集系统等，最重要的是要结合施工地点的生态环境，构建宜居的居住环境[2]。
2在房建工程中构建生物滞留系统
生物滞留系统指在地势较低的区域，通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水的系统，如图1所示。生物滞留系统是海绵城市中房建工程的重要一环，后续维护时需要注意生物滞留系统表面积、土壤渗透率系数及成层土等效渗透率系数以及排空时间控制。生物滞留系统表面积应根据GB51174—2017《城镇雨水调蓄工程技术规范》由生物滞留系统表面积计算公式计算得出Af=V/［fmt+dbcnr+dp(1-nz)］。其中Af是指生物滞留系统表面积（m²）；V是指调蓄容积（m³）；fm是指土壤入渗率（mm/h）；t是指降雨历时（h）；dbc是指生物滞留系统种植层和砾石层的总厚度（mm）；nr是指种植层和砾石层平均孔隙率；dp是指生物滞留系统表面蓄水层厚度（mm）；nz是指植物横截面积占蓄水层表面积的百分比。结合公式分析可知，降雨的下渗量、畜水层的蓄水量以及种植层和砾石层的蓄水量直接影响生物滞留系统表面积的大小。土壤渗透率系数及成层土等效渗透率系数也是生物滞留系统设计的另一个重要参数，生物滞留系统是多层结构，不同层的填充物不同，渗透率系数也存在差异。为了更好地表达生物滞留系统的渗透率问题，提出了等效渗透率系数的概念。等效渗透率的计算公示如下：ke=(dp+ds+dg)/(ds/ks+dg/kg)，公式中ke表示等效渗透系数（mm/h）；dg表示砾石层厚度（mm）；kg表示砾石层渗透系数（mm/h）。借助土壤渗透率公示可以帮助设计者更好地优化生物滞留系统，更好地实现反硝化功能。排空时间控制是生物滞留系统运行维护的重要参数，由于生物滞留系统运行过程中土壤渗透率系数可能随着时间而减小，也可能因为植物根系的生长而增大，因此无法通过控制土壤渗透率系数来有效控制排空时间，一般是借助系统底层的穿孔排水管来控制排空时间。穿孔排水管的设计需要借助公式a=V/［tfCdg(df+ds+dg-hs-hg)］来实现，其中a表示开孔面积（m²）；Cd表示孔口流量系数；g表示重力加速度（m/s²）；df表示生物滞留设施表面层平均蓄水厚度（mm），df=dp/2；ds表示生物滞留设施种植层厚度（mm）；hs表示种植层水头损失（m），可借助hs=kdds/ks计算；hg表示砾石层水头损失（m），可借助hg=kddg/kg计算；kd表示生物滞留设施外排能力（mm/h）；dg表示生物滞留设施种植层厚度（mm）；ks表示种植层土壤渗透系数（mm/h）。通过以上几种公式结合房建工程的实际需要就可以设计科学的生物滞留系统。以某生物滞留系统表面积计算为例，该系统服务面积为2000m2，雨量径流系数为0.6，设计降雨量为25mm，设计蓄水层厚度250mm，种植层厚度为400mm，平均孔隙率为25%，设计渗透系数为25，砾石层厚度为250mm，设计渗透系数为250，平均孔隙率为40%，排空时间不得超过24h，且不得低于12h。则其调蓄容积为V=2000m²×25mm×0.6=30m³；假定降雨历时3h，则其表面积Af（1）=30m³/(25mm/h×3h+400mm×25%+250mm×40%+250mm)≈57m²，Af（2）=(30m³×400mm)/［25mm/h×(250mm/2+400mm)×24h］≈38m²，取其中较大值为该系统的设计表面积。
3在房建工程中构建雨水收集系统
海绵城市也被称为“水弹性城市”，因为海绵城市具有适应环境变化的灵活性以及对雨水造成的自然灾害的抵抗力。因此在房建工程中要注重构建起雨水收集系统，下雨时，它会吸收、存储、渗透和净化水，并根据需要“释放”存储的水。因此一套完整的雨水收集系统应该包括雨水的收集、预处理、储蓄、净化、控制以及污水处理回用系统[3]。房建工程中的雨水收集需要通过提高人工铺设地面的渗透率来实现，比如常见的透水混凝土，在公共场所路面施工时大面积采用透水混凝土可以有效保障雨水渗入地下。在透水混凝土的施工过程中需要注意摊铺之后7d之内不得行走，避免混凝土内部的连接受力破坏；同时在混凝土终凝前要注意洒水养护。雨水的预处理主要是根据当地的法律法规，对雨水收集系统中所收集的雨水中对环境有污染的一部分弃流，从而消除雨水中包含的土层废弃物。雨水的储蓄系统需要结合当地的降雨量来设计，其容积一般约为平均降雨量的1.5倍。雨水净化系统是指借助物理、化学方法对收集到的雨水进行过滤除菌，经过这些步骤的雨水可直接流入收集池，收集池中应设立液位显示器用于对水位的实时检测。雨水控制系统是指能够对整个雨水收集系统进行检测和控制的系统，借助这套系统用户可以实现整个雨水收集系统的自动化工作，避免因降雨量过大导致的雨水收集系统异常的情况。污水处理回用系统由污水处理系统和回收利用系统两部分构成。雨水储蓄系统历经长期的浸泡，蓄水模块表层会粘附很多的污渍，此时可利用水的冲压冲击力开展內部清理，并将废水根据污水泵排入园林市政工程管网；为考虑使用人的多元化要求，依据雨水的储蓄量，个性化、针对性地设计雨水回收系统方案，以控制操纵系统的数据信号命令为准，利用离心水泵将清洁后的雨水送至各水点，如道路两旁绿化用水、园林景观用水、消防用水、地下室自动洗车等场景。
4基于自然环境开展房建工程
海绵城市理念的提出，极大地改变了传统的房建理念，借助海绵城市人们可以在保持经济发展的同时合理布局构建宜居环境。海绵城市的建设方向有2个。（1）尽量保持原有的生态系统，减少人类活动对其造成不良影响。（2）通过人为干预，恢复和修复已经被严重破坏的生态。在对人口稀少地区进行开发时，需尽量保持原有的生态系统，减少人类活动对其造成不良影响。以某开发区的建设为例，开发区占地面积约20km2，年平均降雨量为665mm，开发时为了保护环境专门在居住区、商业区、公园区之外开辟了生态保护区。其中在商业区建筑物密集，不利于采用促渗，可以采用雨水收集；居住区要从促渗减排两方面入手；公园区可以利用其独特的自然环境开展雨水的净化调蓄；生态保护区以水源涵养为主[4]。人口密集的城区原本的生态环境已经被严重破坏，通过人为干预，恢复和修复已经被严重破坏的生态，是房建工程的主要设计方向。以北京某安置房项目为例，工程建筑面积约18.9万m2，除了配套的住宅楼外还配备有相应的海绵设施安装和绿化种植。在工程建设过程中以“渗、滞、蓄、净、用、排”的方式利用雨水。首先是借助雨水调蓄池、透水铺装等方式收集雨水，其次是利用下凹绿地、植草沟、环保型雨水口等方式对雨水进行储蓄和净化，最后再通过给、排水管路将处理后的雨水应用于道路洒水、绿植灌溉、工业生产等各个方面。在此项目中硬质屋面面积9664m2，雨量径流系数0.9；沥青路面5796m2，雨量径流系数0.9；硬化铺装1985m2，雨量径流系数0.9；透水铺装7056m2，雨量径流系数0.4；普通绿地9329.5m2，雨量径流系数0.15；下凹绿地面积9329.5m2，雨量径流系数0.15；经过合理的规划，该项目的综合雨量径流系数0.49，完全符合DB11/685—2013《雨水控制与利用工程设计规范》要求。
5结束语
海绵城市下的房建工程必须考虑到人类活动对自然造成的影响，减少自然灾害对人类生产生活造成的影响。为了实现这一目标，在开展房建工程时，需要考虑到当地的实际自然环境。将水资源的循环利用与绿色能源充分应用于房建工程中，将人类可持续发展理念纳入房建工程的考虑范畴。
参考文献
[1]侯毅攀，马骞，牛兆丰.海绵城市雨水收集在房建项目中的具体应用[J].砖瓦，2021（4）：58–59.
[2]程习刚.“海绵城市”理念在通州区某建筑工程中的运用探究[J].建设科技，2020（7）：55–58.
[3]陈传帅.海绵城市雨水收集在房建项目中的具体应用[J].城市住宅，2020，27（4）：137–138.
[4]陈传帅.海绵城市绿色种植屋面在房建项目的运用[J].建材与装饰，2020（12）：104–105.
作者：方明明 姜云瑞 单位：中建二局第一建筑工程有限公司