海綿城市理念下的建筑雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)思考

郝志華

廣東呈斯意特建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東惠州 516000

在當(dāng)前的氣候環(huán)境下，我國(guó)有很多城市在降雨量較多的季節(jié)出現(xiàn)地面、下水道雨水無(wú)法及時(shí)排出的問(wèn)題，給居民正常出行造成諸多的不便，究其原因可知是因?yàn)槌鞘杏晁到y(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。因此，城市建設(shè)部門(mén)需要在城市規(guī)劃改造方案的制定中，積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的建設(shè)理念——海綿城市理念，來(lái)對(duì)雨水系統(tǒng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)可以有效地應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境惡化與極端天氣災(zāi)害導(dǎo)致的各類(lèi)排水問(wèn)題。

1 海綿城市概述

該理念將城市比作一塊海綿，具有海綿彈性的特點(diǎn)，以此在生態(tài)循環(huán)中將城市作為一個(gè)重要的環(huán)節(jié)適應(yīng)氣候的異常變化，并且促使城市可以根據(jù)變化做出針對(duì)性的調(diào)整，最終促進(jìn)城市生態(tài)化的建設(shè)。海綿城市建設(shè)時(shí)，將城市內(nèi)部的綠化設(shè)施，江、河、湖水系等作為“海綿體”來(lái)控制雨水，對(duì)于無(wú)法控制的雨水可以讓其通過(guò)泵站、管道系統(tǒng)來(lái)排出，因此，該理念在進(jìn)行建筑雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要將自然生態(tài)作為關(guān)鍵的調(diào)節(jié)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，再輔以人工手段，實(shí)現(xiàn)城市水澇問(wèn)題的解決，最終在該系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的作用下使得雨水資源可以作為水資源應(yīng)用在居民的生活中。城市降雨時(shí)，海綿城市理念下的建筑雨水系統(tǒng)可以對(duì)雨水進(jìn)行吸收，之后經(jīng)過(guò)蓄水、滲水、凈水等環(huán)節(jié)的工作，實(shí)現(xiàn)雨水的清潔和循環(huán)利用[1]。在城市建設(shè)時(shí)充分發(fā)揮了城市存在的“海綿體”的作用，不僅排出了過(guò)多的雨水促進(jìn)城市綠化植被的健康生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)氣候條件，方便人們出行，而且也使得雨水、地下水等水資源可以在系統(tǒng)的處理和調(diào)蓄下，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置使用，促進(jìn)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)與城市建設(shè)之間的和諧發(fā)展。

2 建筑雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在以往的城市建設(shè)中，由于道路建設(shè)時(shí)使用材料的滲水性較差，地面的降水基本是通過(guò)泵站、管道排出的，完全排出后再統(tǒng)一對(duì)管道末端收集的雨水進(jìn)行處理。該種雨水系統(tǒng)應(yīng)用的時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)之初是結(jié)合當(dāng)時(shí)氣候變化情況作出的設(shè)計(jì)，因此與目前日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境不相適應(yīng)，需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在充分把握海綿城市理念的基礎(chǔ)上，對(duì)城市建筑雨水系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)化的設(shè)計(jì)。

2.1 收集系統(tǒng)

2.1.1 屋面收集

以往的建筑屋面雨水收集系統(tǒng)在使用時(shí)，收集和排出雨水的速度非常快，使得屋面的雨水可以迅速地進(jìn)入到集水設(shè)施裝置中，保證屋面和地面留存的雨水量較少。但是在海綿城市建設(shè)理念的要求下，需要在屋面雨水收集時(shí)對(duì)其直接進(jìn)行凈化處理，之后再將雨水收集到集水器中，使得雨水可以在該環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)初步的凈化，去除雜質(zhì)，減少后續(xù)雨水回收再處理的工序，也使得管道、泵站排水的壓力減輕[2]。

2.1.2 地面收集

降雨之后的地面雨水較多，以往在處理時(shí)依托排水系統(tǒng)將雨水排出，在降雨量較少的天氣里雨水可以順利排出，一旦遇到降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降雨量大時(shí)，以往的排水系統(tǒng)能力有限，無(wú)法將所有地面雨水全部排出。海綿理念下對(duì)建筑雨水系統(tǒng)的改進(jìn)中，除了可以排水，還要重視雨水的利用[3]。因此，在雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)聯(lián)合城市道路設(shè)計(jì)單位，在道路路面施工時(shí)應(yīng)用具有滲水作用的混凝土、地磚材料進(jìn)行施工，使得雨水可以通過(guò)滲透作用進(jìn)入到地下配備有凈化裝置的收集箱中，凈化完畢后再流入到調(diào)蓄系統(tǒng)中。同時(shí)還需在城市綠色設(shè)施的地下，設(shè)計(jì)安裝排水管道，減少雨水大量沖刷造成的土壤肥力下降和植被根部腐爛問(wèn)題。

2.2 入滲系統(tǒng)

該系統(tǒng)屬于海綿城市理念下雨水系統(tǒng)中添加的一個(gè)新的系統(tǒng)環(huán)節(jié)，使得有著雨水滲入的地面土壤，可以參與到自然生態(tài)的水文循環(huán)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的正?；{(diào)節(jié)。目前，自然水文循環(huán)中的大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致氣候異常，降雨量驟減和增多，使得生長(zhǎng)在土壤中的植物無(wú)法正常獲得養(yǎng)分，土壤無(wú)法發(fā)揮蒸發(fā)、蒸騰作用，在雨水分配不均下導(dǎo)致大氣環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越多，影響人們的生活。傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)缺乏入滲處理環(huán)節(jié)，難以對(duì)水文循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)。在目前的建筑雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)下滲問(wèn)題加強(qiáng)關(guān)注，以此促使雨水可以有效的下滲，地表徑流減少，增強(qiáng)自然水文循環(huán)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，使得循環(huán)中的各個(gè)環(huán)節(jié)正常工作。設(shè)計(jì)時(shí)可以從城市綠化、地面建設(shè)兩個(gè)方面展開(kāi)：加大城市綠化植被的覆蓋率。植被對(duì)于水分的需求量大，且土壤的滲透能力好，在植被吸收充足的水分后，土壤可以通過(guò)下滲作用處理雨水；下雨后道路地面聚集的雨水較多，透水磚的大量應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)快速的下滲。該系統(tǒng)環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)時(shí)是模擬自然雨水入滲的過(guò)程進(jìn)行的設(shè)計(jì)，以此實(shí)現(xiàn)大氣、水、土壤、植被四個(gè)方面的平衡，如果入滲效果差，容易導(dǎo)致城市在降雨量較大的天氣里形成雨水的聚集，引發(fā)一系列的生態(tài)問(wèn)題。因此，入滲設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要結(jié)合城市的水文循環(huán)特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。

2.3 調(diào)蓄系統(tǒng)

在城市雨量不均衡時(shí)，通過(guò)雨水系統(tǒng)中的調(diào)蓄系統(tǒng)可以對(duì)收集到的雨水進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此可以在雨水收集量過(guò)大時(shí)，提前對(duì)蓄積的雨水進(jìn)行排出，之后計(jì)劃性的排出此次降雨后收集的雨水?；诤＞d城市的調(diào)蓄系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，還需要具備雨水利用功能。因此，在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)城市水景景觀、水池、管道三種方式進(jìn)行調(diào)蓄系統(tǒng)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。首先，水景調(diào)蓄。水景景觀使用的水量較多，可以在城市建筑周邊區(qū)域多設(shè)計(jì)一些水景設(shè)施例如噴泉，以此在降雨時(shí)水景景觀裝置可以直接蓄積雨水，同時(shí)部分水景景觀中種植有水生植物，可以對(duì)雨水進(jìn)行凈化，使得景觀水質(zhì)質(zhì)量提高。其次，水池。很多建筑在雨水處理時(shí)，通過(guò)修建混凝土水池的形式來(lái)蓄積雨水，調(diào)節(jié)排出時(shí)較為方便快捷。最后，是管道調(diào)蓄。建筑物管道在進(jìn)行改造時(shí)，可以對(duì)雨水收集管道進(jìn)行調(diào)蓄系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理，在雨水收集完畢后，對(duì)保存雨水的裝備直接進(jìn)行調(diào)蓄即可。在后兩種設(shè)計(jì)方案中，蓄積雨水如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有調(diào)節(jié)，水質(zhì)容易發(fā)生變化，要求及時(shí)使用回用系統(tǒng)進(jìn)行再利用，或者及時(shí)排出。

2.4 回用系統(tǒng)

我國(guó)有著豐富的水資源儲(chǔ)量，但是人均用水量較少。在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，研發(fā)出的水凈化系統(tǒng)可以對(duì)雨水進(jìn)行凈化，處理后的水可以在路面灑水、綠化灌溉中使用，實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)利用，有助于生態(tài)環(huán)境的改善。因此，在雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中回用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也非常重要。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要把握好城市對(duì)于水資源的需求量以及蓄水儲(chǔ)量，根據(jù)使用需要通過(guò)取水泵選取適量的雨水，使用消毒劑凈化，待到雨水符合使用標(biāo)準(zhǔn)后，通過(guò)供水系統(tǒng)給城市凈化、消防、植被灌溉等工作的開(kāi)展進(jìn)行供水。

2.5 排放系統(tǒng)

雨水需要通過(guò)排放系統(tǒng)從城市的地面上排出去，減少地面積水。以往應(yīng)用的排水系統(tǒng)發(fā)揮排水作用時(shí)，雖然在一定程度上減少了地面徑流量，但是排水的壓力較大，長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷的排水處理后，使得系統(tǒng)功能下降，后續(xù)的排水效果不理想。海綿城市下的雨水經(jīng)過(guò)調(diào)蓄后，進(jìn)入到排水系統(tǒng)的水量已經(jīng)減少，雨水可以直接流入到排放系統(tǒng)周邊的“海綿體”或者地下管道中。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要從密封性、淤泥排出兩個(gè)方面來(lái)設(shè)計(jì)：首先是密封性。建筑雨水系統(tǒng)中的排水系統(tǒng)大部分管道處于地下，如果管道上有孔隙存在，地下水容易進(jìn)入到管道中，使得排水量增大，雨水無(wú)法完全排出，因此，可以通過(guò)在管道上涂抹防水膠的方式，或者定期檢查管道質(zhì)量的方式，確保管道的密封效果較好。其次淤泥處理。排水系統(tǒng)中的雨水來(lái)自于調(diào)蓄系統(tǒng)，由于雨水在調(diào)蓄階段不會(huì)立刻排出，需要保存一段時(shí)間，因此，雨水在蓄積裝置中，會(huì)產(chǎn)生淤泥，排水時(shí)容易發(fā)生管道的堵塞問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)可以對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)之間連接點(diǎn)可拆卸功能進(jìn)行加強(qiáng)，以便系統(tǒng)檢修人員可以便捷的拆開(kāi)連接處的管道，清理淤泥。通過(guò)排放井，將所有的淤泥排放到相應(yīng)的區(qū)域。

3 結(jié)語(yǔ)

城市化的不合理發(fā)展建設(shè)，必然導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的改變，進(jìn)而使得植被減少，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，反過(guò)來(lái)阻礙城市的繼續(xù)發(fā)展。在城市化建設(shè)時(shí)，要求設(shè)計(jì)人員融合生態(tài)環(huán)境理念來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與建設(shè)，以此在環(huán)境質(zhì)量提高的基礎(chǔ)上，促進(jìn)城市化建設(shè)進(jìn)程的加快。海綿城市理念良好地協(xié)調(diào)了生態(tài)環(huán)境、城市之間的關(guān)系，通過(guò)對(duì)建筑雨水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得城市生態(tài)質(zhì)量獲得提高，因此，該理念是我國(guó)城市化建設(shè)中需要加強(qiáng)應(yīng)用的建設(shè)理念。目前，我國(guó)僅有部分城市依托該理念進(jìn)行了城市建設(shè)設(shè)計(jì)，總結(jié)了較多的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用空間非常廣闊，國(guó)家需要繼續(xù)投入資金和技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)普及海綿城市下的建筑雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用工作。

[1] 孫巧蘭.海綿城市理念下低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)及應(yīng)用[J].淮陰工學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，26（5）：68-74.

[2] 牛新，吳傳德.以單體建筑雨水利用系統(tǒng)為例的海綿城市探討[J].低碳世界，2017（25）：144.

[3] 楊衛(wèi)敬.平原城市住宅小區(qū)雨水調(diào)蓄系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].河南工業(yè)大學(xué)，2017.