海绵城市理念在房屋建筑中的应用与发展.pdf

绿色与节能 海绵城市理念在房屋建筑中的应用与发展邱玉发，王鹏，胡永亮，马文虎，马东祥（中国建筑土木建设有限公司）【摘要】海绵城市是一种低影响开发理念，通过源头控制、分散式、小规模的雨水管理措施，使城市建设尽可能维持或恢复自然生态水文环境，控制因暴雨产生的地表径流和径流污染问题。文章研究了海绵城市理念在房屋建筑中的应用与发展，在明确海绵城市概念内涵的基础上，从建筑总平面设计、场地竖向设计、围护结构设计、交通系统设计、绿化景观设计等方面出发，分析了房屋建筑工程低影响开发设计要点，解决城市雨洪管理难题，实现土地资源和水资源的高效整合利用，降低工程建设对生态环境产生的不利影响。【关键词】海绵城市理念；房屋建筑；应用发展；绿色建筑中图分类号：TU984.12 DOI：10.13655/ki.ibci.2024.03.033The Application and Development of Sponge City Concept in Housing ConstructionQIU Yu-fa,WANG Peng,HU Yong-liang,MA Wen-hu,MA Dong-xiang（China Construction Civil Engineering Co.,Ltd.）【Abstract】Sponge city is a low impact development concept.Through source control,decentralized and small-scale rainwater management measures,urban construction can maintain or restore the natural ecological and hydrological environment as far as possible,and control the problems of surface runoff and runoff pollution caused by rainstorm.The paper studies the application and development of the concept of sponge city in housing construction.On the basis of clarifying the connotation of the concept of sponge city,it analyzes the key points of low-impact development and design of housing construction engineering from the aspects of building general layout design,site vertical design,enclosure structure design,traffic system design,green landscape design,etc.,so as to solve the urban stormwater management problems,realize the efficient integration of land resources and water resources,and reduce the adverse impact of engineering construction on the ecological environment.【Keywords】sponge city concept;building construction;application development;green building1 引言海绵城市已经成为推动绿色建筑建设、低碳城市发展、智慧城市创建的重要指导思想，是现代绿色技术、社会、环境、人文等诸多因素的深度融合，不但能够实现水资源的整合利用，而且缓解了城市热岛效应，减少了城市内涝灾害的产生，将海绵城市理念运用在房屋建筑中，有利于突破工程建设发展瓶颈，提高房屋建筑的经济效益和生态效益。2 海绵城市理念内涵分析海绵城市是一种城市雨洪管理创新理念，使城市像海绵一样能够适应降雨环境变化，具有良好的雨水吸纳利用弹性，从而更好地应对自然灾害、满足发展需求。从生态系统的角度出发，通过构建水生态基础设施，结合运用多种科学技术，让雨水在海绵城市中自由迁移，渗水、滞水、蓄水、净水、用水、排水是海绵城市理念的集中体现。在进行建筑设计时，需要围绕这几个方面展开探索研究，利用各种屋面、墙面、路面、地面采集雨水，降低雨水汇流速度和峰值流量，调节雨水时空分布，并通过建设雨水处理设施和管网，实现雨水净化利用的目的，加快雨污分流管网工程建设。尤其是各类老旧小区的改造工程，充分体现人文关怀的设计原则，注重生态空间营造，坚持低影响开发，采用生态型设备设施，为海绵城市发展提供有力支持。3 海绵城市理念在房屋建筑中的应用与发展3.1 房屋建筑总平面设计海绵城市理念在房屋建筑中的应用首先要从总平面布置开始，全面掌握现场自然环境和施工条件，通过对建筑、道路、绿化的统筹安排，确定室外设施的位置和规模，管制地面渗透与径流方向，实现对雨水的有效控制和利用。遵循集约经济用地的基本原110 绿色与节能 则，处理好建筑与空间之间的关系，可以适当提高建筑层数，降低建筑密度，增加绿地面积，提供更多的雨水下渗空间，减少不透水面积，所以，紧凑型生态小区更符合海绵城市理念内涵。在规划设计总平面时，除了要集约经济利用土地，还应该充分尊重原有自然条件，尽量保留沟渠、坑塘、天然水面等水体，保证水源涵养区足够，可以将其设计为雨水调蓄设施，改造成雨水花园、景观水体，以丰富建设场地的生态性和生物多样性。充分利用建设场地现有条件，合理安排建筑、道路、绿地及其他设施位置，建筑、道路等不透水区域应该优先布置在透水性较低的高地上，相反，绿地景观、水体等应该优先布置在低洼地段，能够与自然生态相结合。在房屋建筑总平面设计时，应该尽可能缩减不透水面积，并降低不透水区域的连贯性，多设置一些透水性铺装地面，将雨水可以顺利导入到设计区域，结合场地要素和绿地景观优化布局。着重控制建筑地下空间的开发强度，尤其是在中心城区，虽然加强地下空间开发能够解决用地紧张问题，但是不利于地下水生态循环，地下空间开发强度应该与海绵城市相协调，严格控制相关技术指标，防止对地下水和雨水的循环利用产生过多干扰，通过增加顶板覆土厚度、设置导水盲管等方式，满足植物生长需求，为雨水下渗留有足够的空间和通道1。3.2 房屋建筑场地竖向设计竖向设计是建筑总图设计的重要组成部分，对海绵城市理念运用同样具有重要影响，特别是在地形复杂的山区房屋建筑中，当下雨时，在较大的地形坡度下，无论是直排入河流还是排入市政雨水管网，都会快速排走场地雨水，这不符合海绵城市理念。除了保证基本的安全性、经济性、适用性，还应该遵循自然水循环规律，保护现场自然生态环境，降低对土地的干扰程度。健康的原生土壤能够为植物生长提供良好环境，同时具备雨水蓄积和净化功能，能够有效过滤污染物。在以往的工程建设中，为了提高地基承载力，会对地基土壤进行加固，降低了土壤的渗透性，削弱了土壤的雨水存储、净化能力，还有的工程需要大规模的高挖低填，会破坏土壤结构层，造成水土流失。针对于此，房屋建筑场地竖向设计要充分利用原有地形地貌，选择合适的基础设计形式，尽可能减少挖填施工，根据自然坡度灵活采用平坡式、台地式、混合式的竖向设计方案，土方工程和场地施工要控制在建筑物基础等必要区域。合理处理道路与绿地之间的关系，一般情况下，道路、广场要高于绿地，能够使雨水顺利流入周边绿地，利用原场地地形，可以在局部设计成波浪形，以增强滞留、分散、渗透雨水的功能，尽可能减小坡度，延长波长，增加雨水径流时间，实现竖向层面的水资源自主循环。在室外排水管网设计时，采用新型雨水回用系统，改变以往单一的雨水快速排出模式，做好渗井、渗排管、蓄水池、深水井等地下设施设计，充分利用地下空间，有效收集雨水，并实现净化回用，用作景观绿化、车辆清洗、道路喷洒、水体补充等方面。3.3 房屋建筑围护结构设计围护结构是房屋建筑与自然环境交流的主要载体，包括屋顶和墙面，在运用海绵城市理念进行围护结构设计时，绿色屋顶、花园屋顶、绿墙等都是比较成熟的应用，能够从源头上减少雨水径流量，并且通过檐沟、收集管、蓄水池、雨水箱等设备设施的建造，实现了多途径的雨水收集利用。严格把控绿化覆盖率指标，充分考虑雨水资源对植物的浇灌作用，加强建筑荷载和防水排水计算分析。将过量雨水顺利排入屋顶排水层，考虑屋顶结构能否承受设计压力，尽可能避免大型、超重构件的使用，而且要考虑对防水层的影响，采用合适施工工艺，降低绿化屋顶对房屋结构和防水功能的影响，根据屋顶承重能力，选择合适的栽培材料，泥炭土、人造土等新材料的运用能够有效降低土壤重量。具有良好的保水保肥功能，能够保证蓄水效果和植物存活率。按照相关标准，绿色屋顶可以分为简式绿色屋顶和花园式绿色屋顶，从经济性、技术复杂性的角度出发，采用简式绿色屋顶更为实际，种植土厚度一般控制在10-30厘米左右即可，如果采用轻量化改良土或无机种植土，产生的屋面荷载相对较小，不需要对屋顶结构做特殊设计，而且也能够强化雨水管理效果，所以具有较强的推广可行性。简式绿色屋顶适用于种植地被植物、低矮灌木等品种，要充分重视高层建筑植物选配，考虑到防水保护的问题，需要控制植物根系生长，同时要保证抗风性、耐寒性、耐热性等方面要求，在保证存活率的前提下，尽可能做到错落有致、色彩协调、系统丰富，能够形成可持续发展的生态系统。相对于绿化屋顶而言，墙面绿化同样能够产生不错的集水蓄水效果，可以有效减少雨水地表径流，但在设计施工时存在一定的难度，应用相对较少。111 绿色与节能 绿墙主要由攀缘植物覆盖建筑外墙形成的，主要种植方式有花槽倾斜放置式、框架式、水培式、模块式等，通常以常绿植物为主，像常春藤、三叶地棉之类的都能够保持较长的绿化景观效果，而且对建筑保温隔热十分有利。框架牵引式绿墙是将植物种植在墙底部土壤，使用木质网格及金属框架作为植物攀缘牵引，不需要其他生长基质和灌溉措施，随着技术的不断成熟，在海绵城市理念的指导下，绿墙在房屋建筑中的运用将会越来越多。除了绿化屋顶和绿墙的设计，还可以在建筑物下面设置雨水桶等雨水收集设施，实现雨水的就地收集利用，但存储容积比较有限，应该加强建筑与周边环境的有效融合，在降雨量较大的情况下，绿色屋顶、绿墙等设计不能满足雨水处理需求，需要能够及时将多余雨水引入到周边绿地、花坛中，实现雨水整体综合管理目的2。3.4 道路交通系统规划设计在海绵城市理念指导下，建筑场地道路交通系统规划设计应该从减少不透水面积着手，缩减道路面积是重要途径之一，在满足基本交通需求的情况下，尽可能缩短路网长度，减少道路宽度，与传统方格路网相比，采用主干路与近端路相结合的循环棒棒糖路网设计，能够使场地道路面积减少1/4左右，同时，减少人行道面积，在人流量不大的道路，可以设置单侧人行道，甚至取消人行道，采用共享停车、立体停车、地下停车等多种方式，减少地面停车占用空间，适度增加绿色车辆停车位，满足新能源车停车需求，不但可以降低大气污染，而且也会减少燃油车对场地雨水的污染。采用透水铺装也是减少不透水面积的有效措施，已经获得了不错的应用效果，根据面材的不同，透水铺装主要包括透水混凝土、透水沥青、透水砖、水洗石、胶筑透水石、植草砖、鹅卵石等，显著增强了雨水渗透效率，从根本上解决了硬化路面破坏雨水循环的问题。在进行场地道路、广场、停车场等方面设计时，根据承载力需求，采取合适的透水铺装类型，一般情况下，地面停车场可以采用植草砖铺装，人行道、广场可以采用透水砖、透水混凝土铺装，行车道对承载力要求较高，需要对路面结构和材料运用加强设计，必须同时满足透水要求和承载力要求。除了交通系统主体组成部分的优化设计，还应该加强细节处理。路缘石是铺设在道路边缘的界石，会高出路面或与路面齐平，基于海绵城市理念需要加强整体的联系，通过相互协作对雨水径流进行处理和利用。所以路缘石的设计不应该成为雨水流向的障碍，需要通过透水材料立石预制开口，立石部分缺失立石的有效应用，在地势作用下引导雨水走向，将路面径流引入到周边绿地。3.5 建筑场地绿化景观设计场地景观绿化是雨水调蓄的关键所在，是建筑场地最佳的透水面。在以往的景观绿化设计时，绿地的竖向高度可能会比较高，那样会增强绿化效果，但是不能产生较好的蓄水作用。从海绵城市理念实践的角度出发，必须合理设计绿地规模、形状、分布结构，尽可能保留原有植被，适当增加绿地面积，根据相关研究表明，绿地规模提高10%，雨水径流会降低约5%，在面积一定的情况下，可以增加绿地分布，以减少雨水径流、降低峰值，提高绿地形状的复杂度，形状越不规则，绿地周长越长，与雨水接触范围越广，雨洪管理效果越好。采用下凹式绿地，下凹深度控制在5cm10cm左右，综合考虑土壤渗透力、植物耐水性等方面的要求，在适当区域做好详细设计。雨水花园有效结合了植物和微生物的净化功能，可以充分利用自然条件实现净化雨水、维护生态的目的，植草沟能够缓解水流的冲刷力，降低水流速度，通常作为雨水滞留、净化处理的重要措施，而且在技术上、经济上易于实现3。4 结语综上所述，海绵城市理念与绿色建筑发展存在着千丝万缕的关系，有利于推动房屋建筑工程的转型升级，为人们提供更加绿色、健康、宜居的生活环境。将海绵城市理念运用到房屋建筑中，能够提高不同区域对水资源的整合利用率，提升雨洪管理效果，减少城市内涝问题的产生，实现海绵城市与绿色建筑的深度融合，从而获得更好的综合效益。参考文献1 刘会芳，王瑜，王少康，等.海绵城市背景下的老旧小区改造研究以某老旧小区改造工程为例J.房地产世界，2023（9）：79-81.2 陈利恒，梁晓婷，王文韬.海绵城市理念下的建筑设计方案研究J.价值工程，2023，42（9）：51-54.3 何开远，彭赟，童愚，等.山地建筑海绵城市适宜技术分析与应用实践J.重庆建筑，2023，22（2）：37-39.112