北京清控人居環(huán)境研究院副總工王欣
各位專家老師、各位同行,大家上午好!我是北京清控人居環(huán)境研究院有限公司的王欣,非常高興也非常榮幸能夠有機會在這里和大家分享我的題目《建筑小區(qū)海綿改造的技術方法和設計要點》。首先,請允許我先代表公司做一個簡單的介紹:北京清控人居環(huán)境研究院有限公司,是以清華大學建筑學院、環(huán)境學院為依托的一個多學科融合的專業(yè)服務機構。公司的主要業(yè)務包含海綿城市建設、黑臭水體治理、生態(tài)環(huán)境咨詢、智慧水務等相關領域。我們從傳統(tǒng)的咨詢服務公司,成功地轉型成為集設計咨詢、工程實施、投資建設和運營管理為一體的全產業(yè)鏈的服務團隊。
2015年國家推出第一批海綿城市建設試點城市,我們幫助4個城市申報成功;第二批海綿城市建設試點城市,再次幫助4個城市申報成功。他們分別是河北遷安、江西萍鄉(xiāng)、安徽池州,貴州貴安新區(qū)和廣東珠海、云南玉溪、山東青島、福建福州。2016年集團平臺成功獲得了3個海綿城市建設PPP項目,分別位于河北遷安、四川遂寧和云南玉溪。PPP項目包含了7個公園、12條水系、60條道路和131個建筑小區(qū)…由此我們積累了大量的工程經驗。海綿城市建設,作為一個多學科融合的城市發(fā)展理念,如何定位景觀專業(yè)在海綿城市建設中的角色,我認為應該用發(fā)展的眼光去思考、看待這個問題。
回顧一下20年前風景園林與建筑以及風景園林與水利的關系。在城市發(fā)展早期,風景園林主要負責美化和植物配置工作,隨著行業(yè)的發(fā)展,風景園林專業(yè)表現出更多元化的行業(yè)價值,比如場地功能空間營造、場地精神探索與延伸。在海綿城市建設推出的近兩年里,風景園林專業(yè)所涉及到的主要還是景觀提升和植物配置工作,海綿城市建設越來越需要景觀設計師從景觀視野,為海綿城市建設提供景觀專業(yè)角度的解決方案和創(chuàng)新思路。
剛才瑪雅老師分享的荷蘭成功案例,特別是在場地空間梳理和海綿設施對比選擇方面值得借鑒;另外國際團隊已將多專業(yè)的融合發(fā)揮到相當完善的階段,且每個項目都有其統(tǒng)籌創(chuàng)新的設計理念,而不是簡單的海綿設施堆砌。
在透水鋪裝的設計任務中,是否只有采用透水磚、透水混凝土等昂貴的新型材料才能滿足透水需求呢,景觀常用的傳統(tǒng)的鋪裝材料是否也能達到透水效果呢?如傳統(tǒng)的
木桟道、鋼網、礫石等材料,同樣可以達到雨水收集和透水的效果。景觀傳統(tǒng)不透水材料是否可以通過結構基礎的創(chuàng)新,滿足場地透水需求呢?在海綿城市建設實踐中,景觀設計師的積極參與,一定能夠提供更多元化的創(chuàng)新方案。
未來的社會發(fā)展一定是專業(yè)的人做專業(yè)的事,通才把控、專才執(zhí)行,所以景觀設計師應該以開放的心態(tài)以及多專業(yè)融合的態(tài)度,積極地與相關專業(yè)人才進行溝通,尤其加強水文水利專業(yè)的知識,在海綿城市建設中,發(fā)揮風景園林的專業(yè)價值。
前面談了情懷,后面講講干貨。今天的我所講內容的題目是《建筑小區(qū)海綿城市改造的技術方法和設計要點》。在海綿城市建設里面,公園水系、道路、建筑小區(qū)等類型,都需要風景園林專業(yè)的參與。源頭控制的建筑小區(qū)項目中,因為場地現狀條件復雜,常常沒有足夠的可改造的空間,導致很多業(yè)內人士都認為,建筑小區(qū)項目是整個海綿城市建設系統(tǒng)里面最難啃的骨頭,今天我就把這根“難啃的骨頭”拎出來,與大家共同探討。
海綿城市技術方法在海綿城市指南、相關期刊雜志里有比較詳細的介紹。我打了星號的4個部分是海綿城市設計與傳統(tǒng)風景園林設計方法的不同。
第一,場地徑流計算。目前常用的有模型法與容積法兩中計算方式。模型法多用于場地面積相對較大的設計任務中,如區(qū)域、城市、河道等場地的海綿建設項目;容積法則多用于場地面積較小的設計任務中,在建筑小區(qū)海綿城市建設項目中應用廣泛。目前我們團隊的景觀設計師都已掌握了容積法的計算方式,這個原理很簡單,大家都可以學會。
第二,雨水設計流程的確定。設計師始終需要關注雨水從哪里來,要往哪里去,如何對其進行滲、滯、蓄、凈、用、排,雨水能夠真正得到有效控制,最終達到設計目標。
第三,模型模擬評估。這方面需要相關專業(yè)團隊協(xié)助完成,對現有的設計方案的相關數據進行模型模擬,校驗與原定目標的差距,繼而做出相應的調整。
最后一點,監(jiān)測評估,此部分內容會后面展開說。
以上簡單提及了海綿技術方法與景觀設計方法的不同之處。接下來和大家分享一些在以往工作當中遇到的問題和經驗總結。主要分為5個部分:上位規(guī)劃銜接、現場勘察與場地分析、設計原則與目標、設計方案與設施選擇、施工圖完成與現場配合。
第一部分,上位規(guī)劃銜接。
與上位規(guī)劃銜接,相關的海綿上位規(guī)劃中的雨水控制率指標和污染物去除指標至關重要;在建筑小區(qū)的改造項目中,場地的徑流計算是以上位規(guī)劃中的場地年徑流總量控制率以及場地現狀(下墊面類型與面積)為前提的,因而得到上位規(guī)劃的原始指標以及場地準確的建筑與景觀圖紙至關重要。曾經困擾過我們的一個問題:上位規(guī)劃給出的年徑流總量控制率是否可以調整。我想問一問大家,上位是可以調整的嗎?這里我希望能和大家共同探討一下這個問題。有些小區(qū),通過實地踏勘了解真實的現狀條件后,因為地下管網、場地功能、綠化空間不足等原因,在保證原有使用功能的前提下,無法滿足單個小區(qū)徑流控制目標。此時,場地設計專業(yè)需要與上位規(guī)劃專業(yè)進行溝通協(xié)調,通過周邊地塊的聯動調整,區(qū)域之間的雨量設計平衡,綜合系統(tǒng)的解決這個問題,得出符合場地實際的徑流控制目標,并取得相關專業(yè)的共識與認可。
如何進行指標區(qū)域平衡。首先看場地周邊有無大型的水體、河道和綠地公園,有無上位規(guī)劃設置的人工調蓄設施,繼而判斷場地與周邊場地聯動調整的可行性和可行方案。
可以看到圖中A、B、C三個地塊,A地塊解決不了,可與周邊的城市綠地和公園綠地進行聯動,B地塊解決不了可以與C地塊聯動,最后匯入城市綠地系統(tǒng)。最后,這個三角型區(qū)域能夠完成上位提出的年徑流總量的控制,徑流控制的設計任務就完成了。
第二部分,現場勘查和場地分析。
海綿改造項目的現場踏勘十分重要,需要實地走訪復核原始資料,或以問卷的方式進行現狀問題的調查和訪談,了解居民的真實需求和場地的實際問題,有針對性的解決。管網與豎向分析是確定場地匯水分區(qū)的前提,在管網分析時,一定避免只看圖紙不看現場的現象發(fā)生。海綿建筑小區(qū)的管網調研中,務必請專業(yè)隊伍將雨水井、污水井、雨水篦子打開來看,獲取井內管網的實際情況。
如上所示,以往項目中,出現管網錯接、井口錯蓋,管網未聯通的假篦子的情況,所以打開井蓋核實,才能更準確的掌握真實的現場資料,才能做出真正落地的設計。
如果場地有內澇情況,設計師首先要找到造成內澇的原因。
第一張圖片是我們一個設計師拍回來的,圍墻下面有孔,可以明顯看出場地有客水進入。我要求設計師下雨的時候再去現場看一次,果然,隔壁小區(qū)的客水匯入設計場地,是導致局部積水的真正原因。
在場地分析過程中,下墊面類型的識別很重要,在相關規(guī)范不完善的情況下,有的時候設計師遇到部分下墊面徑流系數查不到的問題,需要有經驗的專業(yè)工程師將不同類別或同類別下墊面進行比選,綜合制定一個符合實際情況的徑流系數。
務必重視地勘資料的對接,很多時候地勘資料沒有辦法第一時間拿到,或者只能參考一個較為久遠的地勘資料。如果參考原始地勘,后期務必補齊并認真校核,只有了解地下真正的地質結構,了解地下水位在哪里,透水層在哪里,才能避免在海綿設施布置的時候對地上地下的水環(huán)境造成破壞。
第三部分,設計原則與目標。
設計原則重點說說經濟適用原則。經濟適用原則的制定就是要避免追求昂貴的和不切實際的技術手段,為了海綿而海綿,形成一個不合理的解決方案。
上位專項規(guī)劃指出徑流控制和污染物去除的目標,具體場地存在其特有的場地屬性,要從地方降雨特點和地質土壤特點綜合分析,選擇適宜的改造措施,解決場地雨水的核心問題。比如,融雪劑的面源污染控制;再生水回用解決景觀水水源等。
第四部分,設計方案與設施選擇。
建筑小區(qū)項目存在改造空間有限的問題,通過雨水轉輸、系統(tǒng)調配,完成場地雨水徑流的控制,綠地中的轉輸、蓄水空間經常是廣義的下凹式綠地完成的。單純的追求下凹式綠地率控制,忽略下凹走勢與坡度的變化以及與實際場地的過渡,導致景觀效果生硬、單一。綠地下凹后,可供設計師選擇的植物品種受到限制、苗木市場空白單一,部分苗木(花葉蘆葦、美人蕉等)需要較多的后期維護等因素,局部植物成活率降低,無法有效的修飾與提升下凹式綠地的景觀呈現,成為下凹式綠地被吐槽的主要原因。但是在綠地改造中下凹式綠地不是不能用,只是要避免大面積的用;設計應該研究的是如何使下凹式綠地既滿足功能又符合審美。
種植早期露土和冬季效果的保障也是被吐槽的槽點之一。種植早期漏土現象不存在技術問題,為此北京很多新建項目都有樹皮覆蓋和豆石覆蓋的廣泛應用,海綿景觀呈現的癥結在于海綿審美觀與經濟價值的沖突。如果項目在種植工程投入的資金偏少,選購的苗木無法滿足景觀的及時效果,只有在滿足長遠景觀效果的設計預期中,給植物生長充分的時間。冬季景觀效果的保障,建議突破海綿設施只能種耐濕品種,如菖蒲、鳶尾、千屈菜等多年生草本的觀念,嘗試灌草搭配,適量搭配一些當地鄉(xiāng)土、適應性強、常綠或冬季仍有一定體量的品種,冬季效果會有明顯的改觀。
管網設計中,存在大量合流制改分流制的工作。因為海綿是做雨水系統(tǒng)改造的設計,實踐證明,新建一套雨水管網更加容易與新的方案匹配,也最簡單易操作。原有雨污合流的管道保留用于污水排放,對未來可能存在的易於堵情況、管道改造可行性需要認真核查。
在大量項目經驗積累中,我們的設計師在設施選擇方面按照其適用條件、優(yōu)劣勢進行了分類,因為現場時間有限,我簡要介紹幾個。
雨水管斷接,常見的效果比較好的是高位植壇,但高位植壇對改造的空間要求較高,經常可欲不可求,所以會因地制宜的選擇水簸箕點式消能或卵石溝帶狀消能。
雨水口改造,給排水專業(yè)提供了若干改造方法,如封堵后改造為溢流口、直接改造為溢流口等等。設計師通過地表小匯水分區(qū)的劃定,可以利用原有雨水口的低點優(yōu)勢,在周邊設置截留措施,將匯水區(qū)內的雨水通過地表淺溝或截留溝的方式,將雨水導流入綠色設施,或計算導水溝截面后,利用導水溝的滯蓄功能再溢流入雨水口。
透水鋪裝,實踐發(fā)現透水混凝土的透水效果和保水效果非常好,但是透水混凝土與其它材料銜接的時候,會導致周邊材料交接處不規(guī)則沉降,所以材料銜接處的結構與交接面的景觀細節(jié)需要設計師認真推敲。
生物滯留帶,主要想說的是換土。如果場地下滲條件非常好,建議還是生態(tài)的原則,用原狀土;如果下滲條件不滿足,換土的碎石層不可通用一個標準斷面,斷面的深度需要計算雨水調蓄的需求與場地實際來確定。
最后強調一個普遍的設計問題,徑流計算與海綿方案的落地,要保持前后一致,避免計算一回事,設計一回事。
第五部分,施工圖完成與現場配合。
施工圖設計階段普遍存在根據現場情況修改方案的情況,不能忽略的是重新計算修改后方案的徑流控制率、并且需要模型模擬方案是否達標。介紹一個在方案修改復核階段,缺少溝通協(xié)作的案例:方案設計師將設施下凹的坡度和深度進行計算和效果推敲,確定了200毫米深度的海綿設施方案。在施工圖設計中需要避讓地下管線的原因,調整了設施的平面面積,造成設施深度需要加深100毫米才能滿足徑流量控制。沒有認識到項目把控的重點,施工圖設計師沒有與方案設計師進行必要的溝通,也缺乏下凹坡度與效果的細致推敲,簡單槽體深度加深,導致景觀效果大打折扣。設計師修改時的態(tài)度是認真的,避免了我剛才說的計算一回事,設計一回事。而在他看來的100毫米的微差,卻是景觀效果把控的關鍵。另外在實際施工過程中,因為場地實際原因,對設施深度、形態(tài)、走勢的調整,是設計現場配合的重要把控任務。
溢流口高程,經常在一些方案評審的時候,發(fā)現方案里面的溢流口示意圖片是錯的。溢流口位置高了,會導致局部地區(qū)內澇;溢流口位置低了,會導致雨水提前溢流。所以溢流口高程控制非常重要,施工圖設計把控是重點,施工過程把控也是重點。
海綿城市建設對施工工藝要求非常高,施工前的培訓、施工過程的管控和最終驗收的質量把關,都非常重要。施工隊伍了解到建設的原理,才會對設計存有敬畏之心,不隨意改動設計,確保效果的呈現。
除了設施深度、溢流口高程的把控,場地豎向、土壤換填深度和孔隙率、透水鋪裝的工藝過程以及苗木選購與種植栽植維護等,都需要嚴格的現場把控。因此改造項目通常要求設計師駐場,有條件的盡量駐場,沒有條件的要與現場負責人保持密切的溝通。把控得住現場,才能將優(yōu)秀的設計以實際建成效果展示出來。我今天的演講到此結束,感謝大家!
本文作者:王欣 北京清華城市規(guī)劃設計研究院 ,曾主持昆明環(huán)滇池生態(tài)工程-東大河國家濕地公園景觀設計、河北遷安三里河生態(tài)廊道水環(huán)境治理及景觀設計等項目;參與北京奧林匹克森林公園景觀規(guī)劃設計、呼倫貝爾市新城起步區(qū)景觀規(guī)劃設計等項目。