海綿城市理念下市政給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

師雨瀟

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 海綿城市理念概述

海綿城市是指在城市建設(shè)或改造過程中為其賦予海綿屬性，有效應(yīng)對自然環(huán)境帶來的變化。比如，在遇到強(qiáng)降雨天氣時(shí)，可以通過滲水、吸水與蓄水等過程實(shí)現(xiàn)對雨水的處理，又能在干旱季節(jié)把存儲的雨水排放出來加以利用。對于海綿城市建設(shè)，必須高度遵守生態(tài)優(yōu)先的基本原則，將自然途徑與人工措施進(jìn)行深度融合，在切實(shí)保證城市防洪排澇功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對城市雨水的滲透、蓄水、凈化等處理，促進(jìn)地下水資源的有效補(bǔ)給，提高水資源利用率，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)城市環(huán)境的優(yōu)化與改善，保護(hù)自然環(huán)境。此外，還可以對地下水、地表水與自然降水等不同類型水資源展開統(tǒng)籌處理，實(shí)現(xiàn)給水、排水等各項(xiàng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、配合運(yùn)行，從而在最大程度上發(fā)揮海綿城市的作用與價(jià)值。

2 海綿城市理念融入給排水設(shè)計(jì)的重要性

2.1 調(diào)整區(qū)域給排水現(xiàn)狀

隨著城市居住人口數(shù)量的穩(wěn)定增長，給排水管網(wǎng)服務(wù)壓力也在持續(xù)增長，如何建立更加優(yōu)質(zhì)的給排水管網(wǎng)，緩解現(xiàn)有管網(wǎng)工作壓力也是目前需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。基于海綿城市理念，可以在降水天氣（包括降雨、降雪等）時(shí)對雨水資源進(jìn)行采集和存儲，這些采集到的水資源可以作為園林綠化用水、清洗設(shè)施用水進(jìn)行再次利用，不僅可以減輕排水系統(tǒng)的服務(wù)壓力，還可以減少給水系統(tǒng)供水量，起到節(jié)約水資源的作用。例如，沿著市政道路選擇低洼處設(shè)置集水井，可以將降水天氣帶來的多余水資源暫存在集水井中，通過靜置、明礬沉淀等方法將水資源進(jìn)行簡單處理。這些水資源可以作為綠化用水再次使用，具備良好的推廣價(jià)值。

2.2 持續(xù)優(yōu)化城市水環(huán)境

城市化發(fā)展初期，人們對環(huán)保認(rèn)知度較低，將重點(diǎn)放在了經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)節(jié)，而水資源作為發(fā)展過程中必不可少的資源，在前期發(fā)展過程中出現(xiàn)了浪費(fèi)、污染等問題。其中，黑臭河道便是該時(shí)期的產(chǎn)物，導(dǎo)致黑臭河道問題的主要原因在于生活污水、工業(yè)廢水沒有經(jīng)過無害化處理而直接排放到河道中，其含有的有機(jī)污染物濃度超出了河道自凈能力上限，使河道內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)遭到了破壞，低等生物（如藍(lán)藻、微生物）短期內(nèi)瘋狂生長，阻礙了其他生物的生長，導(dǎo)致其他生物大量死亡，進(jìn)一步降低了河道的自凈能力，最終形成黑臭河道。將海綿城市理念融入給排水設(shè)計(jì)中，可以通過改善給排水管網(wǎng)的走向解決黑臭河道源頭問題，同時(shí)，在岸邊建立綠化阻隔帶，可以對道路積水中的污染物進(jìn)行初步過濾，降低污染物濃度，再配合其他黑臭河道治理方法，從而使黑臭河道逐漸恢復(fù)到最初狀態(tài)，促進(jìn)城市水環(huán)境持續(xù)優(yōu)化。

2.3 降低市政排水污染

受前期排水設(shè)計(jì)方案不合理、人員數(shù)量增加過快等因素的影響，在遇到降雨天氣時(shí)，由于排水系統(tǒng)無法將生活污水快速排出，雨水的匯入導(dǎo)致生活污水溢出，在散發(fā)異味的同時(shí)，還攜帶了大量的有害病菌，會對周圍居民的身體健康帶來較大影響?；诤＞d城市理念，在排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會建立不同水資源處理管網(wǎng)，例如，將降雨天氣時(shí)的多余雨水直接作為生活用水進(jìn)行收集，能夠緩解排水管道工作壓力，降低市政排水污染問題發(fā)生概率。

3 市政給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 路基工程設(shè)計(jì)

基于海綿城市理念展開市政給排水設(shè)計(jì)時(shí)，路基工程設(shè)計(jì)屬于比較基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，也是減少降雨天氣路面積水的重要保障。在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要注意以下2 點(diǎn)：

1）結(jié)合相應(yīng)規(guī)范要求、市政給排水管道布設(shè)要求等內(nèi)容，展開初期路基工程設(shè)計(jì)方案制作。在此期間，也可以借助BIM技術(shù)建立的模型來分析路基和地下管線分布是否存在沖突，并及時(shí)做好優(yōu)化調(diào)整，以滿足相應(yīng)的管理需求。

2）針對一些透水性較弱的路基，在正式施工前，需要對其進(jìn)行預(yù)處理，常用方式包括碾壓、晾曬、換填等。以換填技術(shù)為例，其原理是將透水性較強(qiáng)的填料替換掉原土層材料，以此提高路基透水性，將水資源下滲到土層深處，減少路面積水問題。

3.2 交通道路設(shè)計(jì)

海綿城市理念應(yīng)用背景下，需要考慮道路交通的給排水設(shè)計(jì)工作?；谝酝鶓?yīng)用經(jīng)驗(yàn)可知，目前，城市交通道路鋪裝材料主要以非透水材料為主，這樣，在遇到降雨天氣時(shí)很容易出現(xiàn)路面積水問題，不僅會影響道路交通正常運(yùn)行，還會阻礙地下水正常補(bǔ)給，干擾城市水資源平衡。對此，在對道路交通進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需注意以下2 點(diǎn)內(nèi)容：

1）篩選透水性較強(qiáng)的材料來對人行道、道路邊緣處（較低處）進(jìn)行鋪設(shè)，這樣在遇到降雨天氣時(shí)，水分可以快速下滲到土層中，在一定程度上減少地表徑流量，從而起到減少路面積水的作用。

2）在道路交通較低處增加排水溝設(shè)計(jì)，將排水溝和區(qū)域集水系統(tǒng)連為一體，使路面積水沿著排水溝快速匯聚到集水系統(tǒng)中，當(dāng)作城市綠化用水再次使用，在減少排水系統(tǒng)工作壓力的同時(shí)，提高了水資源的利用率。

3.3 綠化帶設(shè)計(jì)

綠化帶的主要作用是對雨水進(jìn)行暫存，在無雨天氣時(shí)，可以將存儲的雨水作為綠化用水進(jìn)行二次利用。具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下4 點(diǎn)：

1）綠化帶設(shè)計(jì)高度需高出路面15～25 cm，并且沿著道路均勻布設(shè)雨水采集口，該采集口高度控制在綠化帶和道路之間，確保集水過程的順暢性。在集水口位置需要設(shè)置篩網(wǎng)，初步過濾雜物。日常巡檢中要及時(shí)清理堵塞物，確保采集口的通暢性。

2）在綠化帶施工時(shí)，應(yīng)在底部布設(shè)種植土，在上方鋪設(shè)砂石層，最上層鋪設(shè)滲透管，這樣組成一個(gè)簡易的雨水過濾系統(tǒng)，起到過濾雨水的作用。

3）做好導(dǎo)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一般情況下，會在雨水進(jìn)水口位置布置明溝和出水溝渠，使積水可以順利排入明溝中，起到雨水滯蓄作用，從而減輕市政排水設(shè)施的工作壓力。

4）做好溢流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將溢流系統(tǒng)和市政排水管網(wǎng)關(guān)聯(lián)在一起，使其在出現(xiàn)雨水過度滯蓄時(shí)，可以加快排水工作推進(jìn)。同時(shí)，在市政排水管網(wǎng)的盡頭也會設(shè)置防倒灌系統(tǒng)，避免降雨量過大時(shí)，城市周邊降水順著排水管道倒灌回城市，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行過程的時(shí)效性。

3.4 給排水管道設(shè)計(jì)

3.4.1 給排水管道區(qū)分處理

按要求進(jìn)行給排水管道區(qū)分處理時(shí)，應(yīng)注意以下內(nèi)容：（1）對城市已有給排水系統(tǒng)的位置、埋深進(jìn)行勘察，基于分析結(jié)果擬定施工設(shè)計(jì)方案，從而減少新管道和已有管道之間的沖突問題。（2）施工單位需要確定給排水系統(tǒng)以及管道的具體位置，做好給排水管道的區(qū)分設(shè)計(jì)。生活給水系統(tǒng)的給水管道壓力通常為0.3～0.4 MPa，而消防用水的給水管道壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生活給水管道壓力。如果沒有做好二者的區(qū)分，會對給水系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致管道滲漏。（3）施工單位也需要做好市政給水管網(wǎng)余壓的合理利用，基于水資源應(yīng)用要求對排水系統(tǒng)進(jìn)行合理分區(qū)，從而提高所設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)的利用效率。

3.4.2 給排水管道參數(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合海綿城市相關(guān)理念，在給排水管道設(shè)計(jì)中，一方面需要對給排水管道布局進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。為了減少管道連接處滲漏、拐角堵塞問題，在布局時(shí)需要盡量使用直線布局，而且拐角盡量設(shè)置在易檢修位置，并配置檢修井，確保給排水管道布局的合理性。為了確保給排水管道和其他已有地下管線間距的合理性，可以利用綜合物探技術(shù)、BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測，基于檢測結(jié)果調(diào)整布局，以提高布局方案的實(shí)用價(jià)值。另一方面，對給排水管道材料進(jìn)行優(yōu)選，一般情況下，可選管道材料包括混凝土管道、鑄鐵管道、不銹鋼管道等，在綜合考慮管道壓力、輸送距離、地域氣候等因素后，篩選恰當(dāng)尺寸、適宜厚度的管道材料，在應(yīng)用前也需要做好質(zhì)量校核，待滿足城市供排水需求后再進(jìn)行使用。

3.5 附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對給排水系統(tǒng)附屬設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其內(nèi)容包括水泵結(jié)構(gòu)、增壓結(jié)構(gòu)、檢查井等。目前，城市供水距離較遠(yuǎn)，若采用源頭加壓供水，需要保持供水管道內(nèi)處于較大壓力，而且隨著運(yùn)輸距離的增加，供水壓力會有所損耗，這會造成高層或超高層建筑用戶供水壓力不穩(wěn)問題。因此，結(jié)合海綿城市中的節(jié)能理念，會在區(qū)域內(nèi)設(shè)置雙泵系統(tǒng)，即在小區(qū)內(nèi)布設(shè)水泵和加壓系統(tǒng)，待供水到達(dá)指定區(qū)域后，會利用加壓系統(tǒng)對供水進(jìn)行加壓，使其壓力維持在穩(wěn)定的供給區(qū)間，滿足高層建筑用水需求。同時(shí)，布設(shè)排水系統(tǒng)時(shí)，還需要在合適位置布置檢查井，并對檢查井井口直徑、深度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而滿足系統(tǒng)檢修需求。此外，還需要做好消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，基于實(shí)際情況確定管道尺寸、承壓上限、消防栓節(jié)點(diǎn)位置等參數(shù)，從而提高區(qū)域運(yùn)行安全性。

3.6 室內(nèi)管道設(shè)計(jì)

為了提升室內(nèi)管道設(shè)計(jì)的合理性，在傳統(tǒng)室內(nèi)管道設(shè)計(jì)中，廚房用水管道和衛(wèi)生間管道會分隔開，這樣也在很大程度上造成了水資源浪費(fèi)。結(jié)合海綿城市理念，可以將廚房用水管道與衛(wèi)生間管道關(guān)聯(lián)在一起，將廚房用水作為衛(wèi)生間沖洗用水，從而減少水資源浪費(fèi)。而且在室內(nèi)管道設(shè)計(jì)中，也需要做好管道將噪處理，一般情況下，會在管道內(nèi)安裝降噪設(shè)備，安裝位置會根據(jù)BIM 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行確定。也可以使用螺旋降噪管道，將室內(nèi)管道噪聲控制在較小范圍內(nèi)，從而營造良好的用水環(huán)境，同時(shí)，減少拐角設(shè)計(jì)，以降低管道滲漏問題的發(fā)生概率[1]。

3.7 城市道路邊坡設(shè)計(jì)

在城市給排水設(shè)計(jì)中，做好城市道路邊坡設(shè)計(jì)也是非常重要的內(nèi)容。在具體的道路邊坡設(shè)計(jì)中需注意以下2 點(diǎn)：

1）按要求在邊坡位置處種植綠色植物，主要包括低矮灌木、草本植物，其作用是固定土壤、減少水分流失，以提高城市邊坡穩(wěn)固性。

2）在邊坡設(shè)計(jì)中做好排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且在合適部位布設(shè)止水墻和導(dǎo)流系統(tǒng)，這樣，可以加快邊坡水資源排放速度，從而減少路面積水量[2]。對于降雨量較大地區(qū)，還需要每間隔一段距離，進(jìn)行一次邊坡加固，常用加固方法包括錨桿加固法、注漿加固法等，基于邊坡土質(zhì)篩選恰當(dāng)加固方法，從而提高邊坡穩(wěn)定性，滿足邊坡排水要求。

3.8 綠色植物設(shè)計(jì)

除上述提到的應(yīng)用內(nèi)容外，還要注重綠色植物設(shè)計(jì)，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，應(yīng)注意的要點(diǎn)有：（1）按要求做好綠化植物選擇，在植物品種選擇時(shí)，需要參考當(dāng)?shù)貧夂驐l件、溫度條件、土壤條件，匹配恰當(dāng)?shù)木G化植物品種，以滿足相應(yīng)布設(shè)要求。（2）按要求展開植株栽種工作，同時(shí)，適當(dāng)提升植物分布過程的層次感，以提高植物的美觀性和固土性。需要注意的是，所選植物根系不應(yīng)過度發(fā)達(dá)，在確保其固水性的同時(shí)，減少城市排水系統(tǒng)工作負(fù)擔(dān)[3]。（3）在栽種初期也需要按要求做好施肥、澆水、裁剪等工作，及時(shí)補(bǔ)種死亡植物，待植物順利成活，形成穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)后，不需要再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，以滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

綜上所述，在海綿城市建設(shè)過程中，給排水設(shè)計(jì)屬于非常重要的工作內(nèi)容，通過將海綿城市理念合理融入給排水系統(tǒng)中，并按要求做好路基工程、交通道路、綠化帶、附屬結(jié)構(gòu)、室內(nèi)管道、城市邊坡、綠色植物等設(shè)計(jì)工作，不僅可以提高給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的合理性，還能優(yōu)化城市生活環(huán)境，為城市居民生活提供便利。