深圳国际低碳城场馆区（核心区）海绵园区建设工程实践

GXF360 2017-06-21

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深圳国际低碳城场馆区（核心区）海绵园区建设工程实践

□ 深圳市建筑科学研究院股份有限公司彭世瑾史敬华胡爱清罗刚张宇郭弘毅刘侃

摘要：本文以深圳国际低碳城核心区海绵园区建设工程实践为例，提出了基于低影响开发理念下，从生态诊断-平衡规划-建设实施-运营管理-实验研究的“五位一体”动态化规划建设的模式。通过运用科学的实验评估手段与方法，表明较传统开发模式，海绵技术在径流雨水的减量及消污方面具有明显的作用，可有效地解决园区的内涝和面源污染问题，为华南地区海绵园区建设适宜技术运用提供借鉴和参考。

关键词：海绵园区；生态诊断；低影响开发

1、引言

海绵城市是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[1]。海绵园区是指园区像海绵一样，通过综合运用“渗、滞、蓄、净、用、排”等技术措施，最大限度地减少园区开发建设对自然生态环境的影响，实现自然积存、自然渗透、自然净化的绿色、低碳、生态园区。

深圳国际低碳城项目肩负着为国家低碳发展探路，承担先行先试的历史使命，立足于保障区域生态格局，注重生态修复、加强生态建设。通过对现状的全面诊断，针对生境破碎化、水质劣化、暴雨问题等，构建生物安全格局、雨洪安全格局等绿色基础设施格局，形成自组织的生境网络组织系统、自循环的雨洪调蓄及水质净化系统等，海绵园区建设的理念贯穿园区规划、建设和运营的全过程。

2、工程概况

深圳国际低碳城位于龙岗坪地街道，深圳的东北门户、深莞惠交接的中心，处于深圳向东、向北拓展的战略通道上。深圳国际低碳城建设模式采用自下而上的实践路径，以1平方公里核心区作为低碳发展模式的“研发“阶段，以5平方公里拓展区作为低碳品牌塑造的“中试”阶段，最终实现53平方公里的全面输出推广。（图1）

图1 深圳国际低碳城区位图

本工程是深圳国际低碳城核心区(97.01公顷)内规划用地GQ08-03地块，工程占地面积约60000平方米，根据核心区土地利用情况、降雨、地形地貌、水文地质等条件，结合低影响开发技术设施的影响因素及成本，以“技术适应、经济合理、维护简单”为原则，本工程综合规划设计和建设多种源头就地分散雨水生态设施，如垂直绿化、雨水花园、绿色屋顶、透水铺装、浅草沟、雨水调蓄和滞留（流）设施（如雨水花园、雨水人工湿地等），而有效减少场地雨水径流产量与消减场地面源污染，以提升场地对雨水控制能力，进而提高场地的防洪标准。

3、设计理念

深圳国际低碳城核心区（以下简称“核心区”）全程以低影响开发理念完成从生态诊断-平衡规划-建设实施-运营管理-实验研究的“五位一体”动态化建设，以低影响开发建设为核心，将深圳国际低碳城建设成为宜居宜业、生态可续、亲水乐水，富足安乐、多元包容、低碳高效、体制活跃的新型生态城区，打造深圳低影响开发建设典范，争做国家生态文明标杆。

4、海绵园区规划建设实践

4.1 生态诊断

在核心区的海绵园区建设中以深入剖析核心区在内的启动区生态本底为指导，在规划初期，核心区开展大范围生态诊断，对区域内表层土渗透能力分布、地下水埋深分布、地下水水位分布、综合渗透系数分布等方面进行现场踏勘和软件模拟分析（图2），摸清区域内低影响建设条件，为低影响开发建设提供生态本底数据和建设依据。

图2 核心区生态诊断图

深圳国际低碳城位于丁山河西侧，为冲积平原，地势平坦，原状场地人工平整和清理痕迹比较明显，地块内生长了本地狗牙根、蕨类等植物，其土层为第四系松散堆积物，土壤属性为第四系粘性土、砾砂等粘性土壤，厚度一般在2.2～12.1米之间。

启动区原场地下垫面分布情况如图3所示以及各类下垫面面积比例如表1所示。

图3 核心区原场地下垫面覆盖情况示意图

表1 核心区现状各类下垫面面积比例表

现状下垫面面积（m2）比例（%）径流系数建成区1121645 45.5% 0.65山体、绿地712408 28.9% 0.15裸地474205 19.2% 0.30水体155722 6.3% 0.00合计2463980 100.0% 0.40

测算得核心区原场地地表综合径流系数约为0.40，则本工程低影响开发控制的总目标为建成后综合径流系数不超过0.40。

4.2 平衡规划

低影响开发的主要目标是在开发建设的同时尽量保持原场地的水文环境状态，以建成后尽量不增加雨水径流总量为目标，以综合径流系数为主要控制指标，基于生态诊断结果，因地制宜规划制定核心区各区域屋顶绿化、透水铺装、下凹绿地等低影响技术的分布（图4），以达到海绵园区低影响开发的总目标。

图4 核心区低影响规划格局图

4.3 建设实践

图5 下垫面铺装分布示意图

核心区低影响下垫面建设包括：15770平方米硬屋面、未铺石子的平屋面、沥青屋面；12920平方米混凝土和沥青路面；12779平方米块石等铺砌路面(透水路面)；70981平方米绿地；3000平方米水面。其中，绿地包括了3651平方米的雨水花园服务区及9600平方米的浅草沟服务区；块石等铺砌路面(透水路面)中1185平方米归属于浅草沟服区、389平方米归属于雨水花园服务区；135平方米的混凝土和沥青路面归属于浅草沟服务区（图5）。

在生态诊断和平衡规划的前提下，海绵理念贯穿于核心区建设全局，其中设置采用了垂直绿化、人工湿地、雨水花园、透水铺装、浅草沟、绿化屋顶等海绵技术，也探索了新型雨水口、雨水收集利用的运用，并同步启动了丁山河海绵型河岸的生态改造（图6）。

图6 核心区海绵技术分布示意图

（1）垂直绿化技术

作为深圳市建筑科学研究院股份有限公司的专利技术，垂直绿化技术首次在核心区大规模使用，该技术通过将特制的花盆悬挂在网架上为种植提供基础，也为实现可变外立面创造了条件，并通过滴灌技术和满溢后上下花盆的联动来完成对植物的灌溉。垂直绿化技术利用立体绿化及建筑自遮阳（形体、阳台、凸凹结构等）等尽可能降低建筑表面温度，为建筑本体提供建筑外部遮阳，以体现生态化建筑表皮。再在遮阳的同时，进一步利用植物的蒸腾作用改善周围环境的微气候，提高综合服务中心的热舒适性，同时利用绿化植物对于雨水的吸收作用，在一定程度上也能控制雨水径流。（图7）

图7 垂直绿化实景图

（2）雨水花园技术

结合场地原有地形地貌，于核心区三个场馆的中间部位，设置建造高雨水控制能力的的雨水花园，平时为活动区，下雨时路面水依靠标高差自流进雨水花园，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，并使之逐渐渗入土壤，涵养地下水，并给植物生长提供充足的水分，是一种生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。（图8）

图8 雨水花园实景图

（3）浅草沟技术

核心区道路的两侧应用微地形设置建设自然地带植物浅沟，并在底部铺设透水性较好的碎石层增强浅沟的渗水性。通过植被及碎石层孔隙对雨水的截滤起到减少地表径流的流量和速度，增加自然下渗，净化雨水的作用。（图9）

图9 浅草沟技术实景图

（4）人工湿地技术

图10 人工湿地实景图

结合核心区南侧原有塘坑，建设为具有调洪功能的园区生态湖，并设置表流式人工湿地，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，在吸附、氧化还原、生物降解等作用下，使水中污染物浓度降低，成功构建了湖体的生态水质维护体系，实现了湖体水系长年稳定的低成本生态运行，湖体水质常年清澈，成功消除了建设区内的黑臭水体。（图10）

（5）新型雨水口技术

核心区内建成广场、花园、观景平台等公共空间，地面、道路共设置了具有容纳初期雨水，去除初期雨水污染物的127个水质型雨水口（哈尔滨工业大学专利技术），以有效消减全园面源污染。（图11）

图11 新型水质型雨水口实景

（6）海绵型河岸改造技术

河湖水系是海绵城市水循环的重要环节，而丁山河作为低碳城区域内重要河流其生态环境至关重要，因此通过：海绵型河岸提升工程、河道堤防工程的综合整治，实现了深圳国际低碳城丁山河上游河岸“低碳、生态”的目标，提升改善了核心区周边河道生态环境，为深圳国际低碳城的建设创造良好的外围环境，也为周边居民提供一个休闲、娱乐、健身的良好去处，实现了低碳生态与生活的完美融入。（图12）

图12 海绵型河岸现状图

4.4 运营管理

对于建成的核心区，深圳市建筑科学研究院股份有限公司旗下的低碳生态运营促进服务中心专职负责低碳城国际会议中心的运营及管理，每年策划组织多场各类低碳生态相关的国内、国际活动，在海绵城市建设理论及相关政策出台后，结合自身低影响开发建设的经验，组织多场世界低碳大会及海绵城市与水高峰论坛，有效地推进核心区打造海绵城市建设典范，为海绵城市建设的推广和应用起到很好的示范和推动作用。（图13）

图13 低影响宣传推广活动

4.5 实验研究

以国家“十二五”科技支撑计划课题“城市社区绿色化综合改造技术研究与工程示范”（2012BAJ06B03）子课题为支撑，核心区内进行了海绵园区技术、建设及后评估研究，对核心区内低影响设施进行了全方位的监测后评估。

根据园区下垫面类型，分别于硬质铺装、水质型雨水口、透水铺装、浅草沟及雨水花园处采集同一场雨水径流水样送检测试，分析低影响开发技术对消减面源污染的贡献，雨水水样采集取样点分布示意图如图14。同时通过人工降雨，分析各样板区120分钟降雨历时的径流系数，评估本工程所设置的透水铺装、浅草沟及雨水花园等雨水低影响开发技术对场地径流雨水的减量效果，各降雨试验场地选点分布示意图也如图14。

图14 降雨试验场地选点分布及雨水采集取样点分布示意图

（1）水质分析评估

通过专业监测机构水样水质检测报告，对1～5#水样水质检测数据结果进行分析比较，发现传统开发模式，即满足规划部门批示的规划指标进行项目开发，深圳一般对绿化率按不少于30%要求，其余场地下垫面按硬质铺装设置，则传统开发模式园区雨水水质按实测硬质铺装与浅草沟(绿地)的指标进行分析，与低影响开发后实测雨水水质对比如表2(以产流20分钟数据为例)：

图15 低影响开发相对传统开发径流雨水水质指标项去除率图表

由表2可知，雨水低影响开发技术对截流径流雨水的悬浮物、氨氮、总磷等指标具有明显的作用，几乎可达75%以上的去除率，有的可达90%以上，效果非常明显。

（2）场地径流分析评估

用实际所测数据按低影响开发模式与开发前复核计算所得结果，以及按规划设计标准复核计算结果进行比较，分别从园区综合径流系数、径流雨水控制量、雨水控制率等三个方面全面进行对比，其对比情况如表3。

表3 园区开发前、低影响开发模式雨水径流实测结果以及规划设计规范计算结果对比表

序号对比项单位规范设计数据低影响开发模式实测结果开发前原状数据1综合雨量径流系数/ 0.41 0.61 0.73 2径流雨水控制量mm 35.06 23.24 3.07 3径流雨水控制率% 73.68 60.18 27.69

表2 园区传统开发与低影响开发雨水径流水质实测结果对比表

序号下垫面类型对比项单位传统开发模式悬浮物mg/L 806.70氨氮mg/L 5.90总磷mg/L 0.52悬浮物mg/L 120.00氨氮mg/L 0.33总磷mg/L 0.05悬浮物mg/L /氨氮mg/L /总磷mg/L /悬浮物mg/L /氨氮mg/L /总磷mg/L /悬浮物mg/L 600.69氨氮mg/L 4.23总磷mg/L 0.38所占比例低影响开发模式实测结果所占比例161.00 1硬质铺装0.12 0.08 70% 27.45% 120.00 2浅草沟(草地) 0.33 0.05 30% 57.98% 208.00 3透水铺装0.88 0.10 0% 11.07% 6.00 4雨水花园0.33 0.03 去除率0%3.50% 77.19% 0.33 92.12% 0.06 83.36% 137.01 5综合100%100%

从以上对比表可看出，低影响开发模式较开发前原状实测结果相比，综合雨量径流系数从0.73降至0.61，径流雨水控制率从27.69%提高到60.18%，海绵技术对雨水径流控制效果明显。低影响开发模式实测结果与规范计算结果相比，径流系数从0.61降至0.41，说明地质条件对海绵技术的雨水径流控制成效的影响明显，在海绵技术的设计与运用时，应在充分了解当地的相关影响因子的前提下，因地制宜地选用与设置。对于土壤和地质条件入渗性不好的地域（如华南地区），应选取适宜的海绵技术及技术改良方法，保障及提高建设区的绵化性，

综述，通过对核心区内传统开发场地与低影响开发场地实验研究对比发现，与传统开发相比，低影响开发模式下的雨水径流水质更好，对悬浮物、氨氮、总磷等污染物的去除率更高，说明浅草沟、透水铺装、雨水花园等海绵设施对径流中污染物有较好的去除效果；同样相较于开发前，低影响开发模式下其综合径流系数有明显降低，提高了核心区的防灾防涝能力，具有良好的径流控制效果。