海綿城市建設(shè)對(duì)城市雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響分析

李 剛

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

1 海綿城市的內(nèi)涵簡(jiǎn)析

海綿城市是對(duì)于低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建的一種形象稱(chēng)呼，它是一種新型的城市建設(shè)系統(tǒng)，能夠極大地改善城市的水循環(huán)功能。海綿具有保水、吸水以及釋水的特質(zhì)，在發(fā)生降雨時(shí)可以吸收、存儲(chǔ)雨水，補(bǔ)充地下水，從而調(diào)節(jié)城市的水循環(huán)。海綿城市在建設(shè)雨水綜合利用系統(tǒng)和水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，參照海綿的特性，將城市打造成一個(gè)巨大的“海綿體”，使城市的水循環(huán)系統(tǒng)能夠更好地應(yīng)對(duì)各種強(qiáng)度的降雨，在保證城市不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害的同時(shí)，提高了對(duì)于雨水的利用能力，維護(hù)了城市水生態(tài)的安全。

2 海綿城市的重要意義分析

2.1 有利于提高城市的生態(tài)功能

和傳統(tǒng)的城市建設(shè)相比，海綿城市強(qiáng)調(diào)適當(dāng)降低城市的硬化比例，增加城市的綠地面積，這不僅提高了城市的綠化建設(shè)，還降低了硬底化對(duì)于城市水循環(huán)的破壞，使城市的生態(tài)功能得到有效的提升。海綿城市的建設(shè)使城市收集和處理地表徑流的能力大大提高，使城市的地下水得到有效的補(bǔ)給，城市的水循環(huán)得到恢復(fù)，體現(xiàn)了構(gòu)建生態(tài)城市、綠色城市的理念。

2.2 減少城市在排水設(shè)施建設(shè)和維護(hù)上的投入

過(guò)度的硬底化會(huì)使城市失去下滲的功能，使城市的排水能力受到極大的削弱。為了提高城市的排水和泄洪的能力，政府只能在城市的排水管道、泵站的排水設(shè)施的建設(shè)上加大投入。并且排水管道很容易被城市的生活垃圾等廢棄物堵塞，使排水系統(tǒng)的運(yùn)行受到影響，失去排水能力，要維持這些設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須進(jìn)行細(xì)心的保養(yǎng)和維護(hù)。與傳統(tǒng)的城市排水系統(tǒng)相比，海綿城市通過(guò)將綠地、園林、自然水體、透水鋪裝系統(tǒng)以及水利設(shè)施等綜合起來(lái)，構(gòu)建立體的防排水體系。使城市的下滲能力得到提升，將城市建設(shè)對(duì)于正常水循環(huán)的影響削減到最小，從而降低了對(duì)于傳統(tǒng)的排水設(shè)施的依賴(lài)。使得城市建設(shè)投入其中的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)費(fèi)用減少，減輕了城市的財(cái)政壓力。

2.3 預(yù)防城市內(nèi)澇的發(fā)生

城市內(nèi)澇的發(fā)生與我國(guó)城市建設(shè)中過(guò)度硬底化，不透水區(qū)域面積過(guò)大，城市水循環(huán)的下滲環(huán)節(jié)被切斷密切相關(guān)。當(dāng)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大規(guī)模、高強(qiáng)度的降水，城市的排水系統(tǒng)不堪重負(fù)，無(wú)法及時(shí)將地表水通過(guò)排水系統(tǒng)排出，導(dǎo)致城市內(nèi)部出現(xiàn)了洪澇災(zāi)害。相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，內(nèi)澇在我國(guó)城市建設(shè)中普遍存在，即使是東部沿海的發(fā)達(dá)城市也長(zhǎng)期受到城市內(nèi)澇的嚴(yán)重影響。海綿城市的建設(shè)把排、蓄、防和滯結(jié)合起來(lái)打造城市的排水系統(tǒng)，將城市的排水系統(tǒng)建設(shè)納入到生態(tài)圈的水循環(huán)當(dāng)中，尤其是增加了城市的下滲能力，在一定程度上解決了城市地表水淤積的問(wèn)題，可以有效地減少內(nèi)澇的發(fā)生，避免內(nèi)澇給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)不利的影響。

2.4 可以緩解城市熱島效應(yīng)

城市熱島效應(yīng)的產(chǎn)生與城市下墊面性質(zhì)的改變密切相關(guān)，在城市建設(shè)中硬底化使城市中分布著大面積混凝土、柏油路面等比熱容小的物體。在太陽(yáng)的照射下升溫快，使得城市的溫度明顯高于郊區(qū)，影響到了城市的熱力環(huán)流，造成了熱島效應(yīng)的產(chǎn)生。海綿城市提倡減少城市的硬底化面積，增加綠地和水體面積，這些下墊面的比熱容高，在吸收相同熱量的條件下溫度上升得慢，能夠減小城市和郊區(qū)之間的溫差，對(duì)于緩解城市熱島效應(yīng)有一定的幫助。

2.5 緩解城市水資源緊缺的狀況

水資源緊缺是制約我國(guó)城市發(fā)展的突出問(wèn)題，傳統(tǒng)的城市建設(shè)對(duì)于城市降水的收集和利用效果不夠明顯，使得降水被地表的污染物污染，或者是被當(dāng)成污染水排出去，水資源的利用率低。而海綿城市為提高城市水資源的利用率，增加水資源的儲(chǔ)備，為解決水資源供給提供新的思路。海綿城市不僅可以增加城市地表水的下滲，使城市的地下水得到補(bǔ)充。而且它還具有蓄水的功能，能夠增加城市土壤的含水量，在出現(xiàn)干旱時(shí)可以給城市的河流提供水源的補(bǔ)充。海綿城市是可以提高對(duì)于自然生態(tài)雨水的利用，有利于緩解城市的水資源緊張的壓力。

3 海綿城市對(duì)于城市雨水系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的影響探討

3.1 對(duì)于城市雨水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

屋面雨水收集、屋面雨水吸收以及地面雨水收集是城市雨水收集系統(tǒng)的三個(gè)最主要的組成部分。

屋面雨水收集指的是通過(guò)屋頂?shù)挠晁占O(shè)施，雨水經(jīng)過(guò)收水管道排放到室外的收水井。在傳統(tǒng)的屋面雨水收集系統(tǒng)中，收集到的雨水沒(méi)有經(jīng)過(guò)重復(fù)利用而直接進(jìn)入了城市的排水系統(tǒng)當(dāng)中，水資源被白白浪費(fèi)。屋面雨水吸收指的是通過(guò)屋面種植來(lái)吸收雨水，從而起到隔熱、防水和保溫等功能。傳統(tǒng)的城市雨水收集系統(tǒng)缺少這個(gè)環(huán)節(jié)，屋面的雨水被直接收集起來(lái)排放出去。地面雨水收集就是通過(guò)室外收水井和收水管道將雨水排放到雨水調(diào)蓄系統(tǒng)當(dāng)中。在傳統(tǒng)的城市雨水收集系統(tǒng)中，地面雨水收集和排放系統(tǒng)是一體化的，收集到的雨水會(huì)直接進(jìn)入城市的排水系統(tǒng)，缺少回收利用的環(huán)節(jié)。

總而言之，傳統(tǒng)的城市雨水收集系統(tǒng)更多地將關(guān)注點(diǎn)集中到雨水的排放上，忽視了雨水的回收和利用，造成了大量的可用水資源的浪費(fèi)。同時(shí)，也給城市的排水系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的壓力，使城市難以抵御高強(qiáng)度的降水，出現(xiàn)嚴(yán)重的內(nèi)澇。而海綿城市的理念使城市雨水收集系統(tǒng)的建設(shè)大為改觀(guān)，不僅增加了雨水回收利用的環(huán)節(jié)，還提高了城市的透水性能，使得城市的排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)大幅度減輕，減少城市內(nèi)澇的出現(xiàn)頻率。

首先，海綿城市建設(shè)影響到了屋面雨水收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它增加了雨水回收利用的環(huán)節(jié)，減小了雨水的下泄，并且在原有的雨水收集系統(tǒng)中增加凈水裝置，對(duì)于雨水展開(kāi)初步的凈化，為后續(xù)的重復(fù)利用奠定基礎(chǔ)。

其次，海綿城市建設(shè)在城市雨水收集系統(tǒng)中增加了屋面雨水吸收的環(huán)節(jié)，通過(guò)在屋頂?shù)姆浪畬釉黾泳邆湮缘闹餐恋炔牧?，種植綠色植物。既能夠?qū)⒁徊糠钟晁Ａ粼谖菝鏋橹脖坏纳L(zhǎng)提供水分，同時(shí)還能夠在垂直高度上增加城市的綠地面積，為城市排水系統(tǒng)減負(fù)，緩解城市熱島效應(yīng)。

最后，海綿城市建設(shè)影響到了地面雨水收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它把雨水的排放和收集兩個(gè)系統(tǒng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，把收集到的雨水匯入調(diào)蓄系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了雨水的收集和利用。在路面建設(shè)上采用具備透水性能的透水材料，在地下埋設(shè)雨水收集箱；或者在收水口處設(shè)置凈水系統(tǒng)進(jìn)行雨水的過(guò)濾，防止下滲的雨水受到污染。

3.2 對(duì)于城市雨水滲入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

雨水滲入是城市雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的城市雨水系統(tǒng)完全阻斷了雨水的滲入。海綿城市的建設(shè)則致力于修復(fù)雨水滲入的環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮土壤的吸水和保水功能，使得城市的水循環(huán)得到恢復(fù)。在雨水滲入系統(tǒng)的建設(shè)中，海綿城市除了增加綠地面積之外，更重要的是在滿(mǎn)足城市的出行功能的前提下，大量采用透水性材料來(lái)進(jìn)行城市硬地的建設(shè)。并且不斷開(kāi)發(fā)合適的透水鋪裝系統(tǒng)，在最大程度上保障城市路面的滲水功能，使得城市雨水滲入系統(tǒng)的能力得到更加充分的發(fā)揮。

3.3 對(duì)于城市雨水調(diào)蓄系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

雨水的調(diào)蓄的方式主要包括水池調(diào)蓄、水體調(diào)蓄以及管道調(diào)蓄三種。水池調(diào)蓄是城市中最為常見(jiàn)的雨水調(diào)蓄方式，它利用水池調(diào)蓄池將雨水保存起來(lái)，調(diào)蓄池通常位于城市的公共設(shè)施之下。水體調(diào)蓄是一種調(diào)蓄效果比較顯著的雨水調(diào)蓄方式，它通過(guò)在城市的綠地園林、廣場(chǎng)之中建立大面積的水體景觀(guān)來(lái)儲(chǔ)存雨水，既具備生態(tài)效益又擁有景觀(guān)功能。管道調(diào)蓄是一種節(jié)約城市空間而且經(jīng)濟(jì)環(huán)保的雨水調(diào)蓄方式，它利用埋設(shè)在地下的管道來(lái)存儲(chǔ)雨水。

海綿城市的建設(shè)更加注重雨水調(diào)蓄設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)，在城市雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中不是單純的將雨水的排放放在首位。通過(guò)建立雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，不僅能夠分流一部分城市地表徑流，還能夠?qū)⑵浔４嫫饋?lái)進(jìn)行二次利用。

總之，海綿城市的建設(shè)可以推動(dòng)城市的生態(tài)環(huán)境建設(shè)，能夠有效緩解城市排水系統(tǒng)的壓力，改變傳統(tǒng)的城市雨水系統(tǒng)單純將雨水排放出去的現(xiàn)狀，把雨水的收集、調(diào)蓄、滲入和重復(fù)利用納入到了城市雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，使城市的雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和使用的效果大為改觀(guān)。