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(陜西廣播電視大學(xué) 工程與建筑學(xué)院，陜西 西安 710119)

海綿城市理念，作為一種新的城市建設(shè)指導(dǎo)思想，已經(jīng)得到了廣泛的實(shí)踐和應(yīng)用，許多城市通過海綿化規(guī)劃及建設(shè)，已經(jīng)在不同程度上取得了修復(fù)水生態(tài)、改善水環(huán)境、保障水安全、涵養(yǎng)水資源等多方面的成果。

而要充分實(shí)現(xiàn)海綿城市的多方面功能，必須瞄準(zhǔn)作為城市細(xì)胞的建筑物本身。如何通過對(duì)建筑物的海綿化設(shè)計(jì)與建設(shè)，使其既滿足本身節(jié)水、調(diào)水需求，又分擔(dān)城市海綿化節(jié)水減排功能，已經(jīng)成為必須要面對(duì)的新問題。本文打算在此方面做一些初步的探討。

一、海綿建筑的概念及意義

1.海綿建筑的新定義。 海綿建筑是指建筑物本身能夠像海綿一樣，在適應(yīng)其微觀環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有更強(qiáng)的彈性，使其本身具有一定的吸水、蓄水、凈水能力，綜合接受外來(lái)的雨水和建筑中的生活用水、其它微污染水，收集并經(jīng)簡(jiǎn)單處理后作為雜用水(中水)循環(huán)使用的新型建筑。

需要強(qiáng)調(diào)的是，這里定義的海綿建筑，并不只是對(duì)外來(lái)雨水的單一處理再用，還應(yīng)該包括對(duì)非雨期建筑物本身微污染水的簡(jiǎn)易處理與再用能力，也就是說城市建筑的海綿調(diào)節(jié)功能既要能調(diào)外水，又要會(huì)調(diào)內(nèi)水。

2.海綿建筑的功能。 海綿城市由海綿型道路與廣場(chǎng)、海綿型綠地與公園、海綿型建筑與小區(qū)、海綿型庭院、海綿型城市水系等五大工程系統(tǒng)構(gòu)成。這五大系統(tǒng)中，海綿型建筑與小區(qū)是其核心結(jié)點(diǎn)。建設(shè)海綿建筑不應(yīng)當(dāng)只是關(guān)注它的雨水“蓄、調(diào)、用”功能，應(yīng)當(dāng)形成一個(gè)綜合性建筑物水處理循環(huán)系統(tǒng)，既要對(duì)雨水蓄水、調(diào)水，也要能對(duì)建筑本身的用水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)水回用處理、增加循環(huán)用水，減少市政排污壓力和給水供給水量。建筑體海綿化節(jié)水、調(diào)水，不只是節(jié)約水費(fèi)的單一經(jīng)濟(jì)指標(biāo)問題，也不光是有益于樓體外表的綠化、美化，而是影響整個(gè)城市抗旱、防澇、供水、排水布局和發(fā)展的戰(zhàn)略問題。

3.海綿建筑的意義。 節(jié)水節(jié)能、減排污水是未來(lái)社會(huì)永恒的主題，它涉及建筑建設(shè)的各個(gè)方面，不只是給排水工程的設(shè)計(jì)建造問題。落實(shí)習(xí)主席 “節(jié)水優(yōu)先，空間均衡，系統(tǒng)治理，兩手發(fā)力” 的城建指示，要從細(xì)微處入手、鑄就節(jié)水大流。城市給水管道不可能無(wú)限的“加粗、加長(zhǎng)”，污水管道也不能單純走“加粗、加長(zhǎng)”的老路，只有動(dòng)員每棟建筑都來(lái)節(jié)水減排，打節(jié)水減污的“人民戰(zhàn)爭(zhēng)”，才能緩解各城市水資源高消耗和污水排放急增的被動(dòng)局面。

二、海綿建筑的特征與構(gòu)想

以住宅建筑為例，完整的海綿建筑應(yīng)由收水措施、蓄水措施、輸水用水措施三大系統(tǒng)構(gòu)成。其水處理指導(dǎo)思想應(yīng)當(dāng)是：a.分流制排水，雨污分流、輕重污水分流，輕污用、重污排，輕污水簡(jiǎn)單低成本處理成中水后循環(huán)回用，重污水直接排入污水立管；b.分質(zhì)供水：原水作為一次水直接供飲用、廚用和洗衣，雨水和輕污水處理后的雜用水形成二次供水水源，可用于沖廁、洗地、澆花、消防。

1.海綿建筑特征描述

a.多種水源接收、輕重污水分流排放，如圖1所示。

圖1 住宅家用水循環(huán)圖

b.輕污水簡(jiǎn)易處理；

c.雨水補(bǔ)充、中水循環(huán)再用。

2.幾種新的住宅建筑水循環(huán)方案

開發(fā)住宅建筑的海綿化功能,本質(zhì)上是改變建筑的水循環(huán)機(jī)制(或者叫“樓體內(nèi)外水生態(tài)系統(tǒng)”),這將對(duì)建筑內(nèi)外結(jié)構(gòu)、房間布置、各種管道設(shè)備，特別是家庭住戶的廚房、衛(wèi)生間構(gòu)造，帶來(lái)一次不小的變革。以下探討幾種新的水循環(huán)方案，限于篇幅，其所有的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑和細(xì)節(jié)，留待本人以后的相關(guān)文章里敘述。

a.重力上排下用型(互助式)見圖2

b.城市/小區(qū)雙供水雙排水系統(tǒng)、建筑物整收整用型(統(tǒng)一管理式)見圖3

圖2 “上水下用型”住宅內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)示意圖 圖3 住宅建筑/居住小區(qū)整體內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)(統(tǒng)一管理型)

3.各種方案之比較

住宅建筑上水下用重力水循環(huán)系統(tǒng) (互助型) (圖2):

原理及特點(diǎn): 頂層住戶使用樓體屋面所蓄雨水作為中水水源,下層住戶順次用上層住戶的回用處理水,上層出水超過下層水處理儲(chǔ)存容量,則溢流下泄至再下一層，以此類推，直到最下層。所有各層回用水靠重力垂直流動(dòng)、不用泵提升、不耗電。微污水處理僅需氣浮/混凝沉淀/細(xì)沙過濾-炭過濾/去害除味/除色的簡(jiǎn)易處理工藝, 達(dá)到《雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》即可。每戶都需要儲(chǔ)水凈水輸水設(shè)施；各戶衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)兩套進(jìn)水、每戶內(nèi)兩套排水管道，實(shí)現(xiàn)各戶共享的分質(zhì)供水、分流排放、循環(huán)用水；使每戶內(nèi)的廚衛(wèi)閑置空間得到最充分利用；僅需一次性投資,后期運(yùn)行費(fèi)用低。

住宅建筑/居住小區(qū)整體內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng) (統(tǒng)一管理型) (圖3)

原理及特點(diǎn): 此種方案要求住宅樓體本身在屋頂面配雨水收集處理儲(chǔ)存及樓體中水池,樓下地下室或樓體外地下建中水處理儲(chǔ)存設(shè)施, 整體建筑雙排水雙進(jìn)水；樓內(nèi)整體雨水/中水自處理、自提升；每樓自備中水儲(chǔ)存、凈化、提升增壓設(shè)施。樓體每單元立管依次并列為原水給水管中水泵升水立管中水分戶送水立管道輕污水收集立管重污水排放立管；每戶不再需要獨(dú)立的儲(chǔ)水凈水設(shè)施；各戶衛(wèi)生間內(nèi)兩套進(jìn)水、兩套排水管道，統(tǒng)一進(jìn)行全樓分質(zhì)供水、分流排污。

此方案前期需要較大投資, 設(shè)備需要安裝調(diào)護(hù),后期需要專人定期維護(hù), 整體運(yùn)行易于做自動(dòng)化設(shè)計(jì)。已經(jīng)有很多水處理企業(yè)開發(fā)成功多種型號(hào)的樓體中水/雜用水整體處理成套設(shè)備出售。

三、海綿建筑的建設(shè)困難與應(yīng)對(duì)之道

1.觀念上的束縛與變革

傳統(tǒng)上，樓體的設(shè)計(jì)建造者，一直關(guān)注的是如何使本樓最大限度從環(huán)境獲得優(yōu)勢(shì)，很少有人想過對(duì)建筑的更科學(xué)、更有效設(shè)計(jì)，貢獻(xiàn)于城市整體水環(huán)境利益；再加上原水水費(fèi)并未貴到足以讓人們自覺大幅度節(jié)水，而且建筑排水也未對(duì)住戶做過于嚴(yán)刻的限制。所以，少用原水、少排污水還未被人們接受為一種高度文明的新理念。

建筑設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想要向節(jié)水——海綿化的新理念轉(zhuǎn)化,在給排水設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想上，應(yīng)從過去單一的注重可用性、可靠性、舒適性，提升到節(jié)水型、減排性、復(fù)用型。大家要形成新的共識(shí)：用大量的清潔水去稀釋少量的排泄物，是對(duì)水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，未來(lái)的建筑水技術(shù)發(fā)展思路，要從“污染物排除”轉(zhuǎn)化到“資源化再利用”。建筑設(shè)計(jì)和建設(shè)要向以下三方面努力：對(duì)潔凈原水的使用量最小化、對(duì)中水的復(fù)用最大化、對(duì)重污水的排放最小化。

也應(yīng)當(dāng)讓建筑設(shè)計(jì)的“海綿化”新理念，成為政府審核建筑項(xiàng)目規(guī)劃的新標(biāo)準(zhǔn)，成為建筑與房地產(chǎn)開發(fā)商的新買點(diǎn)，成為消費(fèi)者選購(gòu)新房的新追求。提高水資源的循環(huán)利用率，在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)水資源消耗和污水排放的負(fù)增長(zhǎng)。

2.投資成本與運(yùn)營(yíng)效益的矛盾

考慮到經(jīng)濟(jì)效益、建筑結(jié)構(gòu)、給排水管道布置安裝特點(diǎn)，住宅建筑的內(nèi)部水處理應(yīng)堅(jiān)持自然、簡(jiǎn)單、低成本，并且要降低維護(hù)使用難度和成本。家庭用水可分為二級(jí)用水，對(duì)復(fù)用水(雜用水、中水)水質(zhì)只要求達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)即可。

增加建筑的蓄水、節(jié)水、處理水能力，必然會(huì)帶來(lái)建筑樓體成本的增加、空間利用率的再協(xié)調(diào)，但每棟建筑的這種小改變一定會(huì)帶來(lái)整個(gè)城市給排水系統(tǒng)乃至城市建設(shè)水環(huán)境規(guī)劃布局的大變化，這樣的效益是不可估量的。

3.建筑海綿化施工、維護(hù)工藝的制約

建設(shè)海綿城市就要有“海綿體”，具體到某棟建筑物，也應(yīng)當(dāng)有自己的“海綿體”，參照2008年北京奧運(yùn)會(huì)的水立方游泳池建筑體的思路，綠化兼蓄水屋頂、外墻加厚蓄水、隔離墻蓄水化構(gòu)造、吊頂內(nèi)蓄水分割艙蓄水、窗蓄水、柱蓄水體，都可以成為設(shè)計(jì)建設(shè)建筑海綿的起點(diǎn)，而水墻、水頂、水外圍包裝等新概念產(chǎn)品預(yù)計(jì)將得到廣泛開發(fā)與應(yīng)用。以后，隨著建筑材料的進(jìn)一步發(fā)展，蓄水部件尺寸及形狀可以標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，水系統(tǒng)設(shè)施裝配可以模塊化、集成化。

四、結(jié)語(yǔ)

1.海綿建筑是海綿城市的核心細(xì)胞，只有把城市的每一棟建筑都開發(fā)成創(chuàng)新的海綿水系結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)；

2.海綿建筑開發(fā)大有可為，水材料、水設(shè)備都急待開發(fā)，要形成新的海綿建筑材料、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)體系；

3.形成新的建筑海綿化設(shè)計(jì)建設(shè)理念、制定建筑海綿化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是實(shí)現(xiàn)建筑海綿化的基礎(chǔ)和起點(diǎn)。