城市建筑土壤积蓄雨水能力研究

Word版本，下载可自由编辑城市建筑土壤积蓄雨水能力研究针对城市大底盘开挖小区绿化土壤的雨水蓄水可能性举行了讨论，并提出了相对合理的大底盘顶板上的土壤厚度参考值，以期在微观上寻觅出“海绵城市”进展的一个技术方向。

中国城市化的快速进展，使得有限的土地资源显得十分稀缺，逼使建造小区的建设朝着巍峨上方向进展，小区的土地通过率几乎到达了极限。无数小区地面几乎被建造整体占用尽了，没能留下一点点的空隙。最常见的状况是地下建造空间将小区用地所有占尽。近年来，每年到了雨季，城市内涝的现象比比皆是。城市内涝除了自然气候条件逐年变坏、暴雨越发集中的状况以外，城市雨水的出路是最大的问题。我们知道，雨水的出路不外乎是排和蓄的问题。

城市越大，其汇水区域越大，汇水量必定增强，排放量也会大大增强。再加上底面硬化区域增大，雨水径流系数增强，雨水排水峰值形成更快。海绵城市概念的提出，就是充分通过现有资源，用时光换空间来解决雨水蓄和排的问题。雨水入渗地下，通过大地来存蓄雨水是一个有效的解决计划，只是城市提供雨水自然入渗地下的通道是越来越少。建设城市绿地、下凹场所、地下雨水调蓄池、地下蓄水池等等，是城市规划建设要解决的问题。作为小区建造，如何充分通过有限资源来解决雨水蓄留问题，是本篇文章研究的重点。

1小区回填土壤蓄存雨水的提出

现今的建造小区为了争取最大的建造面积，普通状况下是将囫囵小区的用地面积所有开挖后建成地下室。地面雨水除了按规划要求设置的雨水调整池能接收部分调整雨水量外，其余大部分是由雨水管网系统排入市政雨水管网，雨水入渗地下，几乎没有条件。为了减轻小区排入市政雨水管网的雨水排水量，还有没有其他可供储蓄雨水的地方呢?笔者将目光投向到小区的绿化区域。

对于建造小区绿地率(居住区用地范围内各类绿地面积的总和占居住区用地面积的比率)的规定，《城市居住区规划设计规范》要求为:新区建设绿地率不应低于30%，旧区改建绿地率不宜低于25%;《成都市规划管理技术规定(2023)》对住所用地、住所兼容商业服务业设施用地的绿地率规划控制指标按为:第一分区≥25%，其次分区≥25%，第三分区≥30%，第四分区≥30%。以成都市建造设计讨论院的三个实际工程为例，印证小区的绿地状况:案例一，位于成都市金牛区金牛乡金牛村的成都颐园项目，规划建设净用地面积73573．26m2，项目总容积率约0．719，建造密度约22．79%，总规划建造面积约为88274．9m2，绿地率30．21%。

案例二，成都正基一期项目，地上建造面积58779．39m2，建造层数为14～18层，建造高度为54．3～78．7m，绿地率35．2%。案例三，位于成都市双流县的成都新鸿洋公司星空花园，规划建设净用地约56667．1m2。绿地率35%。对以上设计的典型建造小区举行分析后，发觉绿地率通常在30%～35%左右。建造小区既然有一定比例的绿地，但它们有没有蓄存雨水的能力呢?为此做进一步的研讨分析。

2小区绿地土壤现状分析

成都地区建造小区内绿地土壤主要用于小区内花卉、草坪、地被、灌木、乔木等植物的种植。其绿地土壤多采纳自然土，主要为酸性紫色土，母质为石灰性紫色砂页岩，全剖面呈均一的紫色或紫红色，结构较为松散，总孔隙度在40%左右。建造小区绿地按照植被类型不同，对土壤厚度要求是不一样的。对本文案例三个小区的调查结果如表1所示。按照表1结果，建造小区土壤厚度通常在0．2～1．0m之间。小区中土壤的含水率随时节是变化的，而且变化很大。调查结果显示，成都建造小区内，降雨间隙期内的土壤含水率通常在15%～20%左右。另外，有一个问题值得引起重视，就是在建造小区内覆土层中，实际的下层回填土并没有按设计要求举行回填，回填土中含有大量的建造垃圾。因此，小区内绿地回填土的孔隙率和含水率还值得作进一步的探讨和讨论。

3降雨入渗过程中土壤含水率变化状况的理论分析

降雨入渗是降雨渗入土体形成土壤水的基本水文过程。降雨经植被层的截流损失后降临入土壤表面，在土壤界面发生水分的分配和转化，部分水分利用土壤孔隙入渗，部分水分在土壤表面蒸发，其余水分将沿坡面流淌汇合形成地表径流。对于一次降雨过程来说，降雨期间地表水汽含量近于饱和，土壤表面蒸发量可以忽视不计，而地表径流是在降雨强度超出土壤下渗容量时产生的，故土壤积蓄雨水的能力打算了降雨雨量的分配。通常状况下，土壤含水率沿深度方向变化。

1943年，贝德曼(Bedman)和科尔曼(Colman)在考察均质土层下渗过程中土壤水分剖面变化状况时发觉，不同的土壤，尽管它们在下渗过程中，土壤水分剖面的详细变化不彻低相同，但都可以划分为四个有显然区分的水分带(图1)。最上层为饱和带，这一带厚度不大，普通不到1．5cm，而且随着降水时光的增长，这一厚度变化缓慢。饱和带以下为水分传递带，这是一个土壤含水量沿深度分布比较匀称、厚度较大的非饱和土层，其厚度随供水时光的增长不断增强。

土壤含水量介于田间持水量和饱和含水量之间，约为饱和含水量的60%～80%。水分传递带以下为潮湿带，它是衔接水分传递带和潮湿锋的水分带。在这一带中，土壤含水量沿深度快速减小，并且在下渗过程中不断下移。这一带的平均厚度也大体保持不变。潮湿带与下渗水尚未涉及到的土壤的交界面称为潮湿锋。在潮湿锋处，土壤含水量梯度很大，因此在该处将有很大的土壤水分作用力来驱使潮湿锋继续下移。潮湿锋是一个土壤间的接触面，故又称为潮湿锋面或下渗锋面。降雨入渗的过程就是土壤中含水率动态变化的过程。

4不同厚度、不同初始含水率的土壤积蓄雨水能力理论测算结果

因为气候条件的影响，土壤中的含水量是不一样的。那么，初始含水量不同的土壤，其蓄水情况又是如何的呢?依据周春华等讨论的理论模型，对深度在0．60～1．80m，初始含水率在12%～24%范围内的土壤积蓄能力举行了理论计算，结果如表2所示。从表2可以看出，土壤积蓄雨水的能力与土壤厚度成正比，土壤厚度越大，其积蓄雨水的能力越强;土壤积蓄雨水的能力与土壤初始含水率成反比，土壤初始含水率越高，其积蓄雨水的能力越弱。以覆土厚度1．20m为例，在初始含水率为15%时，其土壤积水量可达177．8mm;而在初始含水率为21%时，其土壤积水量则削减到106．7mm。

5不同重临期暴雨过程累计入渗量的理论计算结果

以草地植被为例，参照刘目兴等建立的计算模型，按成都市降雨雨型对不同重临期暴雨过程的累计入渗量举行理论计算，结果如表3所示。按照以上数据的分析，可以得出以下结论:(1)随初始含水率的增大，累计入渗量增大。这主要是因为初始含水率由土壤结构打算，初始含水率越大，土壤的孔隙度和孔隙率越大，入渗速度越大。(2)暴雨重临期增大，累计入渗量也增大，但增幅变小。这主要是因为土壤积蓄雨水的能力受降雨强度影响，随暴雨强度的增大，土壤积蓄能力受限。按照以上结果，可见当时始含水率为15%的草地，在3a重临期的成都暴雨雨型下，可以入渗量233．86mm的雨水量。

6建造小区土壤厚度变化的经济性分析

因为用地紧急，建造小区地上部分主要用于居住建造、道路，利用地下车库的建设来满足车位要求，并在地下室顶板覆土层实施景观、绿化。在这样的条件下，设计建造小区土壤厚度时，应结合地下室顶板结构条件举行经济性分析。以标准柱网为例(8m×8m，柱截面600mm×600mm)，顶板板厚180mm，主梁截面400mm×800mm、450mm×900mm，次梁采纳井字梁250mm×600mm、250mm×700mm;顶板上覆土厚度分离取0．6m、0．9m、1．2m、1．5m;活荷载考虑景观取8kN/m2(因消防车道分部范围有限，不具代表性，本次讨论未作考虑)。按照PKPM计算结果，对不同覆土厚度的混凝土、钢筋用量统计见表4。由表4可知，土壤厚度从0．9m增强到1．2m时，钢筋增量为8%;而土壤厚度从1．2m增强到1．5m时，钢筋增量为13%。土壤厚度变大，经济性变差。地下室顶板覆土厚度控制在0．9～1．2m的厚度较为合适。

7结论

城市建造小区内土壤具有一定的积蓄雨水能力。利用以上