基于海綿城市概念下給排水系統(tǒng)構(gòu)建問題的研究

中國城市發(fā)展規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司 許敬新

目前，全球都面臨著水資源短缺的問題，而海綿城市的出現(xiàn)，則較大程度地緩解了此種情況。海綿城市概念是一種全新的城市雨洪管理概念，其能夠通過對城市給排水系統(tǒng)的合理建設(shè)，將我國自然水資源傳統(tǒng)的快速排出、速度排出的方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒆匀凰Y源合理儲存并高效利用。另外，海綿城市也能夠較好地解決部分城市頻繁發(fā)生內(nèi)澇的問題。而將海綿城市概念融入城市給排水系統(tǒng)的設(shè)計中，不僅能夠進一步地改善人們的生活居住環(huán)境，滿足人們?nèi)粘５挠盟枨?，也能夠幫助城市實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。

一、海綿城市概述

海綿城市從字面意思來理解，則可將其拆分為海綿、城市。海綿是日常生活中較為常見的一種物質(zhì)，其不但具有力學與水分兩種良好的性質(zhì)，也能夠做到多孔吸水[1]。首先是海綿的力學性質(zhì)，這一點主要表現(xiàn)為海綿能夠快速變形、壓縮、回彈等等。其次是海綿的水分性質(zhì)，這一點主要表現(xiàn)為海綿能夠吸水、釋水以及持水。而基于海綿所具有的這些特點，進一步引申出了海綿城市的概念。所謂海綿城市，主要指的是在降雨的過程中，城市的基礎(chǔ)設(shè)施能夠做到收集雨水、凈化雨水、滲透雨水，并將雨水合理儲存且循環(huán)利用。這樣城市便能極好地適應突發(fā)的環(huán)境變化，也能夠最大限度地提升自然水資源的利用率。因此，海綿城市概念是一種全新的城市雨洪管理概念。而基于海綿城市概念所設(shè)計出來的城市給排水系統(tǒng)，不但能夠減少內(nèi)澇災害對城市帶來的影響，也能夠合理、科學地利用雨洪資源，為城市構(gòu)建出更佳的水文環(huán)境。例如，新加坡這個國家雨水資源十分充沛，其便是基于海綿城市的概念來設(shè)計城市的給排水系統(tǒng)。這就使得新加坡增強了對雨水的疏導力度，進而形成了較為規(guī)范的雨水管理方式。又例如，韓國首爾，其為了能夠改善自身的水文環(huán)境，而選擇提升地面的滲透性以及土地本身的蓄水功能，這就使得首爾變?yōu)榱艘粋€能夠讓水呼吸的綠色城市。

二、推進“海綿城市”對城市給排水建設(shè)的現(xiàn)實意義

目前，越來越多的人對城市中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是給排水系統(tǒng)提出了更多的、更高的要求與需求。這就需要我國相關(guān)部門站在全新的起點上，轉(zhuǎn)變之前老舊的思路與想法，實際工作中也要不斷創(chuàng)新[2]。只有這樣，才能使最終的效果得到提升，城市建設(shè)基礎(chǔ)中的問題也才能被有效解決。而在這樣的基礎(chǔ)之上，海綿城市的建設(shè)就變?yōu)榱宋覈鞔蟪鞘薪ㄔO(shè)中的一項重要內(nèi)容。

（一）彌補城市給排水設(shè)施的欠賬

海綿城市的建設(shè)，也就是通過將自然途徑和人工措施互相融合的方法，來恢復城市在開發(fā)以前的自然水文特征，這樣對能使城市原有的生態(tài)系統(tǒng)得到保護[3]。因此，海綿城市的主要要求便是使城市能夠達到涵養(yǎng)水源的條件，也能夠較好地適應暴雨等極端天氣。而通過自然途徑和人工措施相結(jié)合的方法，能讓城市在原先的建設(shè)模式之下，將已經(jīng)被破壞的水資源與其他周邊的自然環(huán)境進行恢復和修復。這樣的方式也能夠在城市建設(shè)中具有一定程度的保護性質(zhì)，最大限度地降低城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞力度。只有城市中的綠色空間得到增加，在改善城市生態(tài)環(huán)境時將雨水的儲存、滲透以及凈化功能得到提升，才能及時地為人們補充生活用水。在海綿城市的建設(shè)中，相關(guān)人員應做到將雨水、地表水以及地下水一起統(tǒng)籌規(guī)劃，這樣能使各個環(huán)節(jié)都具有協(xié)調(diào)性。例如，給水環(huán)節(jié)、排水環(huán)節(jié)、循環(huán)利用水資源環(huán)節(jié)等等。除此以外，相關(guān)人員也務必要充分地考慮到城市后續(xù)的發(fā)展情況以及建設(shè)給排水系統(tǒng)時的復雜情況和周期較長的情況。因此，在建設(shè)海綿城市時，要使城市中的生態(tài)環(huán)境得到保護，對土地的利用情況、城市綠化的情況等等都要有所結(jié)合。只有這樣，才能最大限度地發(fā)揮出自然資源的優(yōu)勢，緩解城市給排水系統(tǒng)的壓力，實現(xiàn)“排水快、能蓄水、能二次利用水資源”的目的。

（二）減少極端天氣的影響

通過海綿城市的建設(shè)，能夠在完善的城市給排水系統(tǒng)的幫助下，將排水中的各項措施都較好地結(jié)合在一起。例如防水、排水、滲水、儲水等等方面。這將可以較好地降低由于城市地面不透水面的擴大，當遇到因大雨等極端氣候因素而造成的城市地面徑流匯聚速度過快、流量增大的影響程度，從而最大限度地減輕城市防洪排澇的壓力，最大限度地減少城市內(nèi)澇的次數(shù)及其所造成的危害。

（三）利于提高城市水資源利用率

只有在城市現(xiàn)有的環(huán)境之下建設(shè)海綿城市，并使其具有自然積存、自然滲透、自然凈化等等功能，才能夠使城市水資源的利用率有所提升，才能讓城市與自然環(huán)境和諧發(fā)展[4]。海綿城市的建立，能夠使城市中的天然水資源被有效地利用，這也在一定程度上減輕了城市水資源供應緊張的壓力。在海綿城市的建立過程中，還可以統(tǒng)籌規(guī)劃城市雨水系統(tǒng)、城市徑流排放系統(tǒng)等等。使城市能夠?qū)τ晁Y源發(fā)揮出滲透、儲存、凈化等等功能，也能夠較為有效地控制徑流總量以及峰值。

三、城市給排水系統(tǒng)問題

（一）給排水設(shè)施欠賬較多

隨著我國城市化進程逐漸加快，各種建筑物的高度也在不斷上升，每天也都有大量的建筑項目開始施工。這樣雖然使城市化的規(guī)模有所擴大，但也使水資源日益短缺。目前，我國部分城市老舊的給排水系統(tǒng)，已經(jīng)完全不能滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械挠盟枨?，在暴雨等極端天氣來臨之時，也不能較好地緩解城市排水的壓力。除此以外，我國相關(guān)部門也并未扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的“重地上輕地下”的思維方式，這就導致給排水、地下結(jié)構(gòu)、土木工程等等相關(guān)人才十分稀少。雖然城市表面建設(shè)比較迅猛，但地下設(shè)施卻并未跟上同樣地步伐，這就使得城市發(fā)展會出現(xiàn)“開拉鏈”的現(xiàn)象。即我國部分城市已經(jīng)開始開展給排水系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)工作，但部分城市卻剛剛開展給排水系統(tǒng)的測繪、排查工作。

（二）老城區(qū)排水系統(tǒng)功能落后

我國大多數(shù)城市在原先的規(guī)劃設(shè)計中，沒有結(jié)合城市后續(xù)的發(fā)展狀況，再加上城市給排水設(shè)計的措施和理念尚有不足，因此導致大部分城市中的老城區(qū)給排水系統(tǒng)設(shè)計十分不合理，也不能滿足城市發(fā)展中的需求。

（三）給排水系統(tǒng)設(shè)計標準不一

目前，我國諸多城市的給排水系統(tǒng)在開展建設(shè)時，所參照的設(shè)計標準存在一定程度的差異。這就會導致城市給排水系統(tǒng)的設(shè)計標準不具有統(tǒng)一性[5]。而隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，當下我國建筑工程中的最主要材料是鋼筋混凝土，這就會導致城市在遇到暴雨等極端天氣時，地表雨水的滲透功能受到一定程度地限制。地表的滲透功能較差，則會使雨水匯集在城市地表，逐漸形成城市內(nèi)澇。另外，我國傳統(tǒng)城市給排水管道的內(nèi)徑較小，并不能較好地滿足當下城市的排水需求。這也就導致城市不能在極短的時間之內(nèi)將雨水較好地排出，從而增大了城市內(nèi)澇的發(fā)生概率。

（四）排水系統(tǒng)缺乏保養(yǎng)維護

當下，我國城市在發(fā)展過程中，相關(guān)部門并沒有對城市給排水系統(tǒng)加以重視。因此也就不能采取較好的措施來對城市給排水系統(tǒng)做到日常的保養(yǎng)以及維護工作，這就導致城市給排水系統(tǒng)在較長時間的運用過程中，十分容易受到內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境的影響，以致出現(xiàn)城市給排水系統(tǒng)堵塞、損壞等問題，導致城市給排水系統(tǒng)也就無法正常運行。

（五）來充分利用雨洪資源

目前，城市道路硬化的比率正在不停提高，這已嚴重影響到了城市水循環(huán)的徑流環(huán)境。當雨洪資源被系統(tǒng)排除后，將會使城市的地下水資源嚴重不足。由于我國開發(fā)利用雨洪資源的起步時間較晚，對雨洪資源的基礎(chǔ)建設(shè)也都要晚于城市的基本建設(shè)。因此，和一些西方發(fā)達國家相比，我國在這方面上還有著較為顯著的差距。具體有以下兩方面的原因：首先，由于我國的氣候環(huán)境，會使我國城市內(nèi)部的排水難度增大。其次，我國城市的給排水系統(tǒng)較為老舊，并未完善排水管道，經(jīng)常會出現(xiàn)污水、雨水共同使用排水管道的出現(xiàn)。并且，我國大多數(shù)城市對改善雨水和污水的分流難度較大，投入的成本也較多，不能夠輕易實現(xiàn)。

四、海綿城市給排水系統(tǒng)構(gòu)建要點

（一）基于城市規(guī)劃體系設(shè)計

相關(guān)人員在進行城市給排水系統(tǒng)的設(shè)計時，要首先了解并掌握城市建設(shè)的用水需求以及城市自身的發(fā)展情況，其次要仔細分析近幾年城市的用水情況，以此來構(gòu)建平衡用水模式，最后相關(guān)人員才能根據(jù)這些數(shù)據(jù)來科學、合理地規(guī)劃城市給排水方案，從而提出節(jié)約用水的方法[6]。

（二）增強專業(yè)性技術(shù)研究

在城市的基礎(chǔ)設(shè)施之中，給排水系統(tǒng)影響著城市后續(xù)的綜合發(fā)展，因此給排水系統(tǒng)尤為重要。另外，其也具有施工周期長、成本投入多等等特點，所以對其設(shè)計方案以及施工方式都有著極為嚴格的要求。特別是目前我國對于海綿城市的建設(shè)還處在起始階段，相關(guān)規(guī)章制度以及施工措施都較少，能夠提供給城市給排水系統(tǒng)的參照依據(jù)也不多，相關(guān)人員只能邊建設(shè)、邊摸索。所以基于海綿城市概念來構(gòu)建城市給排水系統(tǒng)也具有較強的不確定性。

（三）落實體系建設(shè)責任

為了在海綿城市概念的基礎(chǔ)上，把城市給排水體系的建設(shè)責任落實到位，則先要對適合海綿城市規(guī)劃的地方進行試點研究。然后再以城市自身的基礎(chǔ)設(shè)施為對象，對其進行統(tǒng)籌分析和整體規(guī)劃[7]。這樣不但能增加城市原有基礎(chǔ)設(shè)施的安全性，而且還可以使之和城市供水體系協(xié)調(diào)工作。在設(shè)計城市供水體系的過程中，相關(guān)人員務必要仔細分析工程的可行性，且綜合分析各種因素。另外，也要具體落實城市給排水系統(tǒng)的建設(shè)責任。只有這樣，才能逐漸實現(xiàn)城市給排水系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)范化以及標準化。

（四）扭轉(zhuǎn)給排水設(shè)計想法

1.提高路面標高以及綠化標高

如果道路高度低于綠化帶的高度，將會在遇到大雨等極端天氣時，導致降雨迅速滲入排水系統(tǒng)，水資源將無法被有效使用。另外，如果大量的雨水直接流入城市綠化帶，將會沖走淤泥或?qū)⑵湟牍芫W(wǎng)當中，從而產(chǎn)生環(huán)境污染問題。所以，在設(shè)計城市的供水系統(tǒng)時，務必要提高道路標準和綠化高度。

2.構(gòu)建雨水花園

目前，我國已有大部分城市開始構(gòu)建雨水花園。這不但能使城市周邊的生態(tài)環(huán)境得到保護與凈化，也十分符合蓄水需求。但在相關(guān)人員設(shè)計雨水花園時，務必要結(jié)合城市的實際情況，以此來達到雨水花園與城市的和諧統(tǒng)一。

3.構(gòu)建綠色屋頂

綠地能使城市蓄水方面的效果有所增強，所以應積極地構(gòu)建綠色屋頂，以此來達到水資源高效使用的目的。構(gòu)建綠色屋頂不但能夠緩解城市給排水系統(tǒng)的壓力，減少城市內(nèi)澇的問題，也能夠使雨水的蒸發(fā)量有所增加，提升城市的空氣環(huán)境。

（五）完善雨水收集系統(tǒng)

1.屋面雨水收集系統(tǒng)

屋面雨水收集系統(tǒng)指的是利用城市建筑物的屋面將雨水收集，再通過雨水收集設(shè)施，將收集到的雨水匯集到室外的雨水收水井之中。屋面雨水收集系統(tǒng)主要由雨水斗、收集管路等等設(shè)備所構(gòu)成。除此以外，在海綿城市概念下所設(shè)計出的雨水收集系統(tǒng)，不但具有收集雨水、排放雨水的功能，也能夠做到對雨水的初步處理，例如，過濾雨水、給屋面降溫等等。

2.地面雨水收集系統(tǒng)

在室外雨水收水井進行雨水收集時，可以通過相關(guān)的雨水匯集管路，將所收集到的雨水匯聚到雨水調(diào)蓄系統(tǒng)的進水井之中?；诤＞d城市概念的設(shè)計下，地面雨水收集系統(tǒng)應獨立于排放系統(tǒng)[8]。通常雨水自然降落之后，會滲透進地面之中并逐漸蒸發(fā)。在海綿城市的概念之下，將雨水系統(tǒng)進行設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)雨水在自然狀態(tài)之下的去處轉(zhuǎn)換，使雨水資源的利用率有所提升。在屋面污水收集系統(tǒng)收集雨水時，可以將雨水進行初步的過濾。這就會使雨水的質(zhì)量較好，此時雨水也能夠被直接收集或者運輸。但若城市的空氣環(huán)境較差，則雨水中的污染物較多。因此可以在收集雨水后，先將雨水輸送到棄流井中，將雨水過濾后，再將雨水進行收集和儲存。對地面雨水收集系統(tǒng)來說，其能夠?qū)Φ孛鎻搅骱偷叵聫搅鞯挠晁M行收集處理。這就降低了雨水在城市中匯聚的時間，有效地規(guī)避了雨水腐蝕植物或城市內(nèi)澇情況的出現(xiàn)。

3.雨水回用系統(tǒng)

在海綿城市的概念下，設(shè)計雨水的供給系統(tǒng)時，尤其要重視雨水的水量和水質(zhì)這兩點。雨水供給系統(tǒng)主要是由水泵井、給水管路、供水泵等設(shè)施構(gòu)成。通過運用雨水供給系統(tǒng)，不但可以有效利用城市中的雨水資源，而且也能夠?qū)Τ鞘新访孢M行沖洗以及澆灌城市中的綠化帶。

4.雨水排放系統(tǒng)

在構(gòu)建城市給排水系統(tǒng)的過程中，能夠通過合理設(shè)計雨水排放系統(tǒng)，使城市的防洪與防澇能力得到提升。在海綿城市的概念下，主要是利用雨水排放井，經(jīng)過排放管路，將雨水排放到最近的自然水體或者雨水管道之中。而在設(shè)計時，具體有以下兩點需要注意：首先，雨水排放系統(tǒng)中應對管路的排泥和清洗排水問題加以重視。這樣能較好地規(guī)避雨水在排放時出現(xiàn)管道堵塞的問題。并且，在設(shè)計雨水排放系統(tǒng)的承載力時，也要低于城市給排水系統(tǒng)的承載力。其次，要使排水系統(tǒng)的收納能力得以提升。相關(guān)人員可以基于海綿城市中的一些設(shè)計理念，來提高排水系統(tǒng)對雨水的收納能力。

五、結(jié)語

綜上所述，我國傳統(tǒng)的城市給排水系統(tǒng)只對人們的日常用水以及排出廢水發(fā)揮出了兩個功能。而基于海綿城市概念下的城市給排水系統(tǒng)，則在此系統(tǒng)原有的功能上，增添了收集、處理以及利用雨水資源的功能，這就會使城市水資源的利用率有所提升，也能使城市給排水系統(tǒng)抵御極端天氣的能力有所提高，進一步地推動了城市的可持續(xù)發(fā)展。