海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

韓佳龍 中國(guó)水利水電第八工程局有限公司

一、海綿城市理念概述

海綿城市理念的誕生是隨著現(xiàn)代城市發(fā)展?fàn)顩r而生的，海綿城市指城市像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。用外行的話來(lái)說(shuō)，海綿城市的想法是使這座城市變成一塊巨大的海綿。當(dāng)下大雨時(shí)，雨水可以很好地滲入，保持和儲(chǔ)存，剩余的雨水可以被凈化并用于最終的有用應(yīng)用。海綿城市的建設(shè)目的是緩解洪澇災(zāi)害、增加雨水利用、降低徑流污染；其通過(guò)構(gòu)建“低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)”及源頭分散的小型控制設(shè)施，維持和保護(hù)場(chǎng)地自然水文功能，可以有效緩解城市不透水面積增加造成的洪峰流量增加、徑流系數(shù)增大、面源污染負(fù)荷加重等城市問(wèn)題。海綿城市作為一個(gè)新的城市理念，成為了市政項(xiàng)目?jī)?yōu)化改良新思路，是市政給排水日后改革的驅(qū)動(dòng)力。

二、海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義

（一）提升雨水資源利用率

人類的生產(chǎn)生活都離不開(kāi)水資源的應(yīng)用，但是城市的發(fā)展水平較高，人口相對(duì)較為密集，對(duì)于水資源的需要量極大，目前地球上現(xiàn)存的淡水資源是有限的，水資源已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足城市建設(shè)和發(fā)展的需要。因此，需要將城市的雨水資源進(jìn)行收集，通過(guò)過(guò)濾和凈化后，進(jìn)行城市清潔、城市灌溉等，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)使用。但是為了滿足城市人口正常出行對(duì)道路的需求，城內(nèi)的道路建設(shè)以瀝青和磚石為主，嚴(yán)重影響城市道路的滲透能力，雨水資源不能滲入地下，就會(huì)隨著蒸騰作用化為水蒸氣，或者流入城市的排水系統(tǒng)，變成無(wú)法二次利用的臟水，這是對(duì)水資源的極大浪費(fèi)。而海綿城市是在發(fā)揮城市“灰色”基礎(chǔ)設(shè)施（排水管網(wǎng)等）的功能的同時(shí)，結(jié)合城市“綠色”基礎(chǔ)（綠色屋頂?shù)龋┰O(shè)施，協(xié)同發(fā)揮城市的“海綿”功能，實(shí)現(xiàn)雨水資源的回收利用，減輕城市用水負(fù)擔(dān)。根據(jù)海綿城市理論，城市的道路建設(shè)應(yīng)根據(jù)城市的地形、氣候和人口分布進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，規(guī)劃的內(nèi)容包括道路、綠化帶、排水系統(tǒng)等。道路建設(shè)的材料和坡度也需要進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，保障雨水資源可以通過(guò)道路滲入地下，成為城市的地下水，或者可以順著坡度流入排水系統(tǒng)，減少路面積水，保障車輛與行人的正常通行。

（二）改善城市生態(tài)環(huán)境

海綿城市理論是解決城市排水系統(tǒng)建設(shè)問(wèn)題的重要方法，在理念方面，它更加側(cè)重對(duì)于災(zāi)害的防治和對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的改善，保障雨水的收集、儲(chǔ)存、過(guò)濾、下滲、匯集，最終形成城市的地下水，供給人類日常生活所需。海綿城市理論要求城市道路的建設(shè)需要遵循城市的地形和氣候條件，遵循適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的原則，不能試圖改變生態(tài)環(huán)境。海綿城市理論要求道路建設(shè)、排水系統(tǒng)建設(shè)能與現(xiàn)有城市系統(tǒng)進(jìn)行有效連接，充分利用綠化帶、下水井等設(shè)施，進(jìn)行科學(xué)合理的空間布局。城市道路建設(shè)的原材料應(yīng)遵循綠色環(huán)保、透水性強(qiáng)的原則，最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。水是大自然最重要的組成部分，水對(duì)于氣候的調(diào)節(jié)和生態(tài)環(huán)境的改善具有重要意義。以往市政給排水設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)排水系統(tǒng)的堵塞、儲(chǔ)水功能不完善等情況，會(huì)造成城市路面的大面積積水，影響正常的交通秩序；而海綿城市理論的應(yīng)用能將雨水資源進(jìn)行匯總，經(jīng)過(guò)對(duì)雨水的過(guò)濾和凈化，再進(jìn)行雨水的二次使用，為城市人口提供更加整潔、有序的生活環(huán)境。

三、海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

（一）人行道應(yīng)用

目前，部分城市的排水系統(tǒng)較差。首先，道路不平整，雨季容易形成較深的水坑，阻礙行人的正常通行；其次，城市排水系統(tǒng)的雨水口容易堵塞，一旦出現(xiàn)落葉、垃圾等，排水系統(tǒng)就會(huì)癱瘓，積水無(wú)法正常排出，導(dǎo)致路面大面積積水；最后，部分地區(qū)下水井的設(shè)置不合理，雨水較大時(shí)，路面積水較多，行人無(wú)法辨認(rèn)道路的具體情況，易發(fā)生危險(xiǎn)。因此，海綿城市理論的應(yīng)用對(duì)于城市的道路建設(shè)和排水系統(tǒng)建設(shè)具有重要作用。海綿城市理念在人行道中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在道路的設(shè)計(jì)和建設(shè)材料的選擇方面。雨水含有一定的化學(xué)物質(zhì)，長(zhǎng)期積存在城市道路上，會(huì)對(duì)道路形成一定的腐蝕作用，造成路面坑洼不平，因此人行道路的設(shè)計(jì)需要有一定的坡度，保障雨水可以隨著斜坡流入街邊下水道。為了提升雨水的利用率，城市排水系統(tǒng)需要一定的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，以保障雨水的收集、過(guò)濾和凈化，凈化過(guò)的水可用于城市保潔和城市綠化灌溉等。人行道的建設(shè)材料應(yīng)優(yōu)選透水性能較好的材料，例如陶瓷磚、瀝青混凝土等，其吸水性能較好，雨水可以滲入地下，地面不會(huì)有過(guò)多的積水，影響行人的正常通行。并且這些材料不會(huì)因?yàn)槲l(fā)生體積膨脹、性能改變，從而導(dǎo)致路面不平、塌陷等情況。

（二）車行道應(yīng)用

目前，大多數(shù)城市道路的施工材料吸水性較差，排水系統(tǒng)建設(shè)不夠合理。一旦雨水較大，極易產(chǎn)生城市內(nèi)澇，甚至?xí)霈F(xiàn)城市倒灌等情況，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。車行道不同于人行道，雨天路面濕滑，容易造成交通事故，并且積水過(guò)多容易導(dǎo)致車輛發(fā)生熄火故障，進(jìn)而導(dǎo)致交通癱瘓。因此，海綿城市理論應(yīng)用于車行道建設(shè)需要結(jié)合城市的實(shí)際情況，包括城市的地形、氣候等，選擇滲水性較強(qiáng)的環(huán)保材料。例如，車行道的墊層應(yīng)使用透水性較強(qiáng)的水泥混凝土，可以快速吸收雨水；還可以在施工時(shí)增設(shè)一層防水瀝青，保障雨水順著道路的斜坡流入下水道，不會(huì)在路面形成積水。另外，在道路兩側(cè)設(shè)置綠化帶，對(duì)于吸收雨水、美化城市生態(tài)環(huán)境也具有重要作用。車行道的排水設(shè)施可以有效保證車輛的安全行駛，在城市道路的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，工作人員需要對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行全新的規(guī)劃，保障城市排水系統(tǒng)可不受外力干擾，在暴雨季節(jié)正常運(yùn)行。還要根據(jù)城市的氣候和排水量進(jìn)行測(cè)試，確保排水系統(tǒng)的承載力。排水系統(tǒng)還會(huì)對(duì)雨水資源進(jìn)行回收，經(jīng)過(guò)收集、過(guò)濾、凈化等環(huán)節(jié)，將雨水資源進(jìn)行二次利用。

（三）綠化帶應(yīng)用

綠化帶可以有效改善城市的生態(tài)環(huán)境，對(duì)于氣候的調(diào)節(jié)和空氣的凈化具有重要作用，并且綠化帶可以吸收大量的雨水，減少路面的積水的同時(shí)將雨水資源進(jìn)行回收和二次利用，進(jìn)而提升城市用水的效率。綠化帶作為海綿城市理念的重要組成部分，可以進(jìn)行雨水的蓄水工作，對(duì)雨水資源進(jìn)行匯集。綠化帶與道路的距離應(yīng)保持在20cm 以下，并確保綠化帶的均勻分布。綠化帶需要鋪設(shè)透水性較強(qiáng)的空心磚，在建設(shè)過(guò)程中，工作人員可以充分利用溢流系統(tǒng)原理。在綠化帶中設(shè)置雨水排放系統(tǒng)，將城市排水系統(tǒng)與綠化帶系統(tǒng)進(jìn)行有效連接。在暴雨時(shí)節(jié)，綠化帶可以幫助城市排水系統(tǒng)承擔(dān)部分壓力，并且雨水一旦超出綠化帶的負(fù)荷，就會(huì)隨著綠化帶內(nèi)的排水系統(tǒng)流入城市排水管道。實(shí)現(xiàn)綠化帶與排水系統(tǒng)的同步運(yùn)行。與此同時(shí)，綠化帶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水資源的粗過(guò)濾。因此，在綠化帶的建設(shè)過(guò)程中，工作人員需要在綠化帶中鋪設(shè)一層種植土和礫石，再安裝滲透管道。泥土和石子會(huì)對(duì)雨水進(jìn)行有效過(guò)濾，過(guò)濾后的水資源會(huì)滲入地下，成為城市的地下水。

（四）銜接帶的設(shè)計(jì)

海綿城市理論不僅可以應(yīng)用于到道路建設(shè)方面，真正實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)需要多個(gè)海綿體進(jìn)行連接，還可以打造整體的城市滲水、蓄水水系統(tǒng)。銜接帶的設(shè)計(jì)對(duì)于海綿城市的建設(shè)具有重要意義，它需要將道路、綠化帶、建筑物進(jìn)行有效的連接，是構(gòu)建整體海綿城市的基礎(chǔ)。在銜接帶的設(shè)計(jì)工程中，需要充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂?、地形，在最?jié)省空間的情況下，實(shí)現(xiàn)多個(gè)海綿體之間的有效連接，銜接帶的設(shè)置可以利用中途滲透技術(shù)和源頭滲透技術(shù)，或設(shè)置植草溝、濕地等進(jìn)行雨水的排放與收集，不同的地區(qū)可以進(jìn)行不同的規(guī)劃，在水資源較為匱乏的地區(qū)，可以增加雨水的收集，等到干旱時(shí)節(jié)用于城市的灌溉、清潔等，可以有效緩解調(diào)節(jié)城市的濕度，節(jié)省水資源。在降水豐沛的地區(qū)，可以在綠化帶中鋪設(shè)泥土、砂石等，將雨水進(jìn)行粗過(guò)濾，或者直接對(duì)雨水資源進(jìn)行凈化，凈化后的雨水可以被充分應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活的各個(gè)環(huán)節(jié)，真正實(shí)現(xiàn)城市水資源的循環(huán)使用。

（五）城市水資源凈化

社會(huì)的快速發(fā)展消耗掉了地球上很多的資源，絕大多數(shù)資源需要經(jīng)過(guò)上萬(wàn)年的積累方可形成，但是目前地球上的人口快速增多，人類已經(jīng)無(wú)法停止開(kāi)采自然的腳步，因此綠色環(huán)保理念、資源回收理念應(yīng)運(yùn)而生。城市的排水系統(tǒng)已經(jīng)明顯跟不上城市發(fā)展的步伐，一旦出現(xiàn)暴雨天氣，雨水會(huì)將街邊的落葉、垃圾沖到下水道口，造成下水道的堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)城市的排水系統(tǒng)癱瘓。大量積水積存在馬路上，尤其是橋底這種地勢(shì)較低的地方，車輛的排水管會(huì)進(jìn)水導(dǎo)致熄火，由此造成整個(gè)城市交通的癱瘓。因此，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)城市的地形和環(huán)境進(jìn)行市政給排水系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，保障下水道和排水系統(tǒng)在暴雨天氣且沒(méi)有人工處理的情況下依然可以正常運(yùn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

目前，地球上的淡水資源十分有限，海綿城市理論在城市市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不僅可以促進(jìn)城市的發(fā)展，為人類提供更加適宜的居住環(huán)境，還能實(shí)現(xiàn)水資源的回收利用，為人類長(zhǎng)期繁衍提供重要保障。