2021年第5期
5月
中国建筑防水
清水植物黑发
China Building Waterproofing
2021No.5
May
D01：10.15901/jki.1007-497x.2021.05.010
条件下的应用探讨
周波，宋桃
（深圳市科顺防水工程有限公司，广东深圳518000）
摘要：海绵城市建设已在全国范围内如火如荼地开展，而部分地区因特有的低渗透性土壤地质，仍处于海绵城市建设的洼地，如何解决因上层地表水渗透量不足、表层径流过大导致的虹吸排水困难变得非常关键。以河北邢台绿城诚园小区车库顶板建造为例，在改造目标、技术策略、工艺流程、保障措施等方面加以探索，并提出针对性的解决策略，为其他同类项目提供参考。 关键词：海绵城市；种植屋面；低渗透性土壤；虹吸排水
文章编号：1007-497X（2021）-05-0039-05中图分类号:TU761.1+1文献标志码:A
Discussion on Application of Siphon Drainage System on
Planted Roof of Soil with Low Permeability
Zhou Bo,Song Tao
(Shenzhen Keshun Waterproof Engineering Co.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong518000,China)
Abstract：The construction of sponge city has been carried out in full swing all over the country,but some areas fall behind in sponge city construction due to their unique low permeable soil.How to solve the siphon drainage difficulty caused by insufficient surface water infiltration and large surface r
unoff becomes very critical.TaZing the garage roof construction of Chengyuan community in Xingtai City,Hebei Province as an example,this paper explores the transformation objectives, technical strategies,process flow,safeguard measures and other aspects,and puts forward targeted solutions,so as to provide reference for other similar projects.
Key words：sponge city;planted roof;low permeable soil;siphon drainage
1低渗透性土壤与海绵城市技术
“渗透”是海绵城市的重点技术之一，将大地比作一块能吸水的海绵，在大雨时利用裸露土体和透水铺装的渗透性，雨水渗透入土壤中，可以有效排涝并且补充地下水，旱季时这些水分又可以通过蒸腾作用回 收稿日期：2021-02-04
作者简介：周波，男，高级工程师，就职于深圳市科顺防水工程有限公司。联系地址：528300佛山市顺德区容桂街道红旗中路38号之一。到地面，形成水系统的生态循环，这一系列过程都离不开土壤的渗透性。 根据渗透系数对土壤进行分类，渗透系数＜10-3 m/d即为低渗透性土壤，这类土壤一般被归于黏土类
型，其特点是肥力高、含水量大，但是渗透性能较差，并且会随着土壤含水量的增加而下降，直至趋于饱和。这类土壤广泛分布于我国长江以南的低山丘陵区，如江西、安徽、江苏及广东、福建等地718，在这些地区如套用以渗透为主的海绵城市技术对城市内涝的
2021年第5期中国建筑防水总第437期
改善将收效甚微，甚至会对植物产生水淹、破坏等负面影响。因此，针对低渗透性土壤进行相应海绵城市技术的研究，对于扩大海绵城市技术的应用范围具有重要作用。
2防护虹吸排水技术在海绵城市建设中的应用种植屋面虹吸排水收集系统，是绿施工背景下海绵城市建设的集中体现叫广泛应用于建筑小区屋顶绿化、车库种植顶板绿化等工程中，是一项改善生态环境、提高民众生活质量的重要举措，可较好地解决因上层地表水渗透量增大引起的覆土层中渗透水排放不畅的问题o防护虹吸排水收集系统遵循生态优先原则，将自然途径与人工措施相结合，最大限度地实现雨水、灌溉水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的回收利用，保护生态环境。
依据GB50207—2020（屋面工程质量验收规范》第561“采用塑料板排水层，一般不设任何保护”的规定，虹吸排水收集系统利用复合高分子排水板具有抗压强度大等优点，可用柔性保护层代替混凝土等刚性保护层讥
防护虹吸排水收集系统的工作原理如下：1）雨水或浇灌水经土壤层持续向下渗透，通过HDPE防护虹吸排水异型片和过滤层形成的稳定排水架空层流至虹吸排水槽内;2）在排水槽设计位置上安装透气观察管，保证虹吸排水槽内压力与大气压力一致，与覆土层底部形成压力差，保证下渗水向虹吸排水槽内集中，排水槽内的水在重力、气压和真空的综合作用下不断向出水口处汇集;3）出水口处管道变径形成负压，使下渗水在虹吸直管形成满流，从而形成虹吸，排水槽内的水不断被吸入沉淀井；4）水经观察沉淀井，排入渗水收集系统内，待需要二次利用时再对渗水进行循环利用。
防护虹吸排水收集系统在技术上具有以下优势: 1）解决大面积车库顶板坡困难问题，实现零坡度分区与有组织排水;2）可取消坡层、保护层、隔离层、排水过滤层等工序，利用重力作用和大气压强形成自然虹吸动力，以实现零坡度排水!4#o
3土壤低渗透性地区的海绵城市建设策略
根据目前国内海绵城市技术的应用经验，在土壤低渗透性的地区大面积使用渗透性铺装的效果较其他地区要差，因此，此类地区应侧重考虑以“蓄、排、净”为主及土壤改良方面的技术应用。
3.1分散与集中的原则
黏土地区的海绵城市技术应考虑在小尺度、碎片化的地域条件下改良局部土壤的渗透性，采用下沉式
绿地、集水装置进行分散式集中与导流，再将雨水通过净化、生物滞留等措施导入区域范围较大、地势较低且相对集中的涵水区，形成以“蓄、排、净”为主、渗透为辅的海绵城市系统。
3.2土壤局部改良
在小面积区域，土壤局部改良以提高土壤的渗透性为主。然而，渗透度的控制非常重要，当渗透性较低时，雨水无法快速渗透，易造成植物水淹；当渗透度较高时，土壤含水率和养分含量过低，无法满足植物生长需求。根据实践经验，作为生物滞留净化设施，土壤的渗透性能一般控制在24h内能够完全渗透为宜％3.3虹吸补偿器的设置
设计中应充分利用黏性土壤的低渗透性，在部分面积较大、相对集中的低洼区域，以自然池底为基础建立湿塘，作为调蓄水源的生态设施。如此，一部分雨水会通过土壤渗透到地下，另一部分雨水会滞留在地面，通过地上和地下两种措施相结合，在景观低洼区（图1）或硬质铺装带（图2）合理地设计虹吸补偿点，通过层层净化处理，将截断一部分地表雨水，使之合理导入地下，与地下虹吸防护排水系统形成有机联动，通过合理补偿使系统迅速形成满管流，从而保证雨水的高效排放与回收利用。
4形成和恢复虹吸排水的措施
在种植顶板施工现场，虹吸管的前端供水主要是来自土壤渗透雨水，当渗透雨水远达不到供水管顶部且排水管无水时，如何形成虹吸现象就成为问题，张
周波，等：种植屋面虹吸排水系统在土壤低渗透性条件下的应用探讨塑料标签
图2硬质铺装虹吸补偿设施做法示意
永防等问通过室内虹吸排水试验总结出4种形成和恢复虹吸排水的方法。
4.1排水管灌水法
通过室内试验，只在排水管中灌水，当！（水头差）>Z（虹吸高度），即可形成自然的虹吸现象；当H= "，则供水管内的空气会储存在虹吸管顶部，进水管和排水管中的水处于平衡而不会形成虹吸现象。通过不同虹吸高度排水管的灌水试验（图3）,H!Z+0.5m 能顺利地形成虹吸排水现象。
4.2虹吸补偿法
采用虹吸补偿法的目的是当满足Z>H时，利用虹吸补偿让整根虹吸管内充满水。使用时只需将补偿器和虹吸管顶部联接，对排水管和进水管分别灌水。
4.3压水法
压水法是在虹吸管出口附近接上高压手动泵，往
（9）虹吸现象1（:）虹吸现象2
图3虹吸试验
虹吸管中压水，当虹吸管水满后即卸去泵，就形成虹吸作用。
4.4吸水法
吸水法采用的设备也是高压手动泵，只是连接水泵水管与压水法相反。由于泵的抽吸作用有限，只有当地下水位很高、虹吸排水管较短而顺直时，方可采用吸水法形成虹吸排水。
在现场应用中，虹吸补偿器法和压水法较为常用，而虹吸补偿器法已在种植顶板防排水工程实践中被证明是行之有效的。
5河北邢台绿城诚园虹吸防排水设计
5.1项目现状
绿城-诚园项目位于河北省邢台市太行路与学院路交叉口东北处，年均降雨量446.6mm、年均蒸发量1424.6mm，土壤以棕红、黄棕亚黏土、黏土为主，含水层多为风化中粗砂，透水性差。项目总建筑
面积为28.3万m2，其中车库种植顶板面积约62024m2，顶板虹吸防排水面积约为47230m2，种植顶板平均覆土深度约为1.6m。
由于项目场地结构底板排水方向为由北至南向，根据项目建设主体布局及西高东低的地势特点，将排水方向设置在项目东侧，并设置了7个虹吸管出水口、20个虹吸补偿器和12个虹吸排水检查井，形成完备的排水系统（图4）。项目车库种植顶板防水采用2 mm厚非固化橡胶沥青防水涂料+1.5mm厚压敏反应型自粘耐根穿刺防水卷材，侧墙防水采用单层1.5 mm厚压敏反应型自粘防水卷材。
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图4低渗透区种植顶板虹吸防排水工艺技术流程图
5.2海绵城市设计
1）利用土壤的低渗透性形成具有景观效果的旱
湿两用的调蓄塘叫图5）o根据观测，该水塘土壤的渗
透力较低，四季均有积水、偶有干涸，积水深度根据气
候情况在300*500mm之间，峰值蓄水量约500m3，设计利用现有地形进行疏导改造，将周边雨水都汇聚于此，利用土壤的低渗透性进行储水和渗透，周边设计植物和自然岸线，池底铺设卵石和适应旱湿环境的水生植物，形成旱湿两用的景观调蓄塘。
图5景观旱湿两用调蓄塘改造
2）巧用微地形下设海绵城市集水净水设施（图6），在蓄水塘两侧形成下沉式绿地和暗藏蓄水模块的临水广场，绿地下部改良土壤以增强土壤的渗透性，设置截污型雨水口和蓄水模块，并与净水设备和雨水回用设备结合使用，达到雨水的存留、净化和回用功能⑺o
3）保留一部分现状植被，形成旱湿两宜的景观效果，结合下沉式绿地（图7），形成良好景观，让自然与人文在这里交汇，展现住宅小区的人文气息、自然气息与生态气息。
4）开发屋顶花园，充分利用屋顶绿化作为小区集
图6景观微地形条件下集水设施的利用
图7现有植被与下沉式绿地结合形成景观
水第一步，并设置特储水桶（图/），结合净水设施，在屋顶进行就地回用，有效地减少雨水的地表径流。
图8储水桶
5）设置生物滞留带（图9），局部改良土壤，有效解决车库顶板雨水排放与储存的问题。在滞留带区域局部改良土壤，增强土壤的渗透性，采用乔灌草结合的方式，利用耐湿的禾本科植物和地被植物将雨水截流至调蓄塘，再通过管道进入蓄水模块，多余的雨水
周 波，等：种植屋面虹吸排水系统在土壤低渗透性条件下的应用探讨
图9生物滞留带形成水塘
则流入城市管网，形成雨水的“渗、滞、蓄、净、用、排” 的良好功能。
6)通过地表与地下功能相结合，在低渗透土壤条 件下，布置虹吸补偿器(图10)，雨水经透水铺装渗入 土壤，通过路侧的开口路缘石，汇入下凹式绿地与植 草沟，经生物滞留带层层截污和过滤，进入虹吸补偿
锚固件器，利用前端卵石和不锈钢过滤装置二次过滤，清洁 的雨水通过虹吸补偿器导入地下虹吸防护排水槽，最
后经末端的虹吸雨水管高效排入雨水收集池叫雨水
存储后，通过净化、消毒可就地用于景观补水、道路浇
雨水井盖_屋面顶板透气溢流口
观察
雨水斗 俺凝王垫层
—
植被层 —种植土层
led显示屏单元板
—高分子排水异型片+虹吸排水槽—防水层
回填土
回用或排放
•多孔透气溢流管•级配砂石渗井图10虹吸排水式绿屋顶结构
洒、绿化浇灌及清洗杂用。
6结语
虹吸排水收集系统的出现，为解决现代建筑大面
压屏机
积种植屋面和顶板蓄排水提供了有效的技术途径，能
够最大程度减少城市原有水生态环境的破坏。本文以
绿城-诚园项目为例，针对种植屋面虹吸排水收集系
统的技术应用进行研究，通过构建地表与地下防排水 系统空间，较好地解决了低渗透土壤区因上层地表水 渗透量不足而引起的排水不畅等问题，为海绵城市建
多媒体电教设过程中渗透技术的发展和水资源的持续利用提供 参考。
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(特约编辑：吴子建)
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