海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

許亮芳

（中天設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

城市的快速發(fā)展，對(duì)城市自然生態(tài)排水系統(tǒng)造成了一定影響，當(dāng)前出現(xiàn)了雨水污染、雨水徑流設(shè)置不合理等問題，不僅降低了雨水利用率，而且對(duì)部分水資源造成了污染，導(dǎo)致本就水資源短缺的城市生活用水變得更加緊張[1]。近年來，我國(guó)加大了給排水設(shè)計(jì)重視，以市政給排水設(shè)計(jì)作為首要改造對(duì)象，嘗試運(yùn)用海綿城市理念進(jìn)行改進(jìn)[2]。目前，尚未給出可行性較高的設(shè)計(jì)方案，本文通過挖掘海綿城市建設(shè)理念深層含義，提出理念應(yīng)用研究。

1 海綿城市理念

海綿城市理念將城市比作一塊海綿，能夠在自然環(huán)境變化期間，快速適應(yīng)環(huán)境，合理設(shè)置排水系統(tǒng)，下雨期間滲水、蓄水，干旱時(shí)節(jié)，調(diào)用此部分水資源，解決城市水資源短缺問題[3]。在保證城市防澇前提下，盡可能地蓄水，提高雨水資源利用率，為人們生活提供保障的同時(shí)，提高給排水協(xié)調(diào)管理能力。

我國(guó)人口較多，對(duì)水資源的需求量較大，而我國(guó)水資源分布不均勻，部分地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺，依靠南水北調(diào)滿足基本生活需求[4]。海綿城市建設(shè)理念的提出，打破了傳統(tǒng)水資源管理模式，以雨水資源作為管理對(duì)象，打造新的水資源管理體系[5]。本文以市政給排水設(shè)計(jì)為例，提出海綿城市理念在設(shè)計(jì)方案中的應(yīng)用研究。

2 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 市政排水設(shè)計(jì)

排澇是海綿城市建設(shè)的前提條件，本文以某市政道路排水為例，根據(jù)道路工程特點(diǎn)，對(duì)雨水排放和蓄水等功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，深入探究海綿城市理念在市政排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。

2.1.1 總體排水設(shè)計(jì)

本工程是一條市政道路，作為城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的示范道路，對(duì)路段設(shè)計(jì)要求較高。除了保證雨季路面沒有積水以外，還需要修建蓄水池，并在道路旁需要種植生物綠帶，預(yù)留雨水溢流口。該設(shè)計(jì)方案需要遵循以下原則：

2.1.1.1 本著低影響開發(fā)理念，設(shè)計(jì)雨水自然積存和滲透設(shè)施，采用可持續(xù)循環(huán)利用管理原則，設(shè)計(jì)雨水資源管理方案，通過修建水生物系統(tǒng)，改善大自然修復(fù)能力，解決城市水資源不足問題[6]。

2.1.1.2 嚴(yán)格按照“因地制宜”的修建原則，根據(jù)工程所在地區(qū)條件，通過查閱地區(qū)氣象資料，分析降雨規(guī)律，以保護(hù)水環(huán)境為前提條件，設(shè)計(jì)水生物系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)。

通過查閱大量文獻(xiàn)資料，掌握控制水量計(jì)算方法、生物滯留帶積水深度計(jì)算方法、擋水坎間距計(jì)算方法，作為總體方案設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)支撐。綜合考慮本工程各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)如圖1 所示為市政道路總體排水方案。

圖1 市政道路總體排水設(shè)計(jì)方案

圖1 中，按照市政道路功能不同，將道路拆分為多個(gè)版塊，包括生物滯留綠帶、輔道、快速路、中央分離帶、人行道5 大版塊，根據(jù)道路建設(shè)需求，穿插布設(shè)，從而滿足市政道路行駛基本功能。

另外，根據(jù)海綿城市建設(shè)理念，為雨水資源的合理利用進(jìn)行了設(shè)計(jì)。下雨時(shí)，雨水從車行道流入生物滯留綠帶，部分區(qū)域具有一定凈化、滯蓄作用，雨水經(jīng)過綠帶的初次凈化，下滲至排水控制區(qū)域，根據(jù)該道路蓄水池當(dāng)前蓄水情況，決定是否繼續(xù)蓄水。當(dāng)蓄水池中的水超出了上限值時(shí)，雨水將自動(dòng)引入溢流口，而后進(jìn)入雨水排水管道。與綠帶相比，人行道雨水從人行道滲透到地下，經(jīng)過地下自我消納，減少了雨水量，對(duì)于超出標(biāo)準(zhǔn)的部分引入溢流口，而后進(jìn)入雨水排水管道。當(dāng)雨水量較大時(shí)，為了避免雨水溢流口未能及時(shí)處理，導(dǎo)致路面出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間積水問題，本設(shè)計(jì)還在排水結(jié)構(gòu)中添加了擋水坎。此部分設(shè)計(jì)作為一種蓄水設(shè)施，對(duì)雨水資源利用率的提升幫助較大，根據(jù)生物滯留帶布設(shè)情況，合理布局。

2.1.2 生物滯留帶設(shè)計(jì)

按照功能不同，可以將生物滯帶拆分為三部分，除了立交橋下的綠帶以外，還包括機(jī)動(dòng)車非機(jī)動(dòng)車分隔綠帶、人行道綠帶。本市政道路工程主要涉及機(jī)動(dòng)車非機(jī)動(dòng)車分隔綠帶、人行道綠帶兩部分生物滯留帶，主要用于處理遭受路面污染后的雨水，沿著收水側(cè)流入到凹結(jié)構(gòu)的綠帶。為了起到雨水凈化作用，此處添加了卵石過濾帶。當(dāng)雨水流入此處，攜帶的泥沙和大量的漂浮物都會(huì)被濾除，干凈的雨水將被土壤和植被吸收，下滲至積水層。根據(jù)當(dāng)前蓄水池儲(chǔ)水情況，判斷是否可以繼續(xù)儲(chǔ)水，如果達(dá)到上限，那么這部分雨水就會(huì)通過溢流口排放出去。本設(shè)計(jì)方案滯留帶的最低高度為15cm，根據(jù)道路布設(shè)情況，控制滯留帶最高為20cm。另外，控制下凹部分的深度保持在一定范圍之內(nèi)，使其與車行道路形成一定高度差，范圍20～25cm，從而保證雨水得以流入滯留帶?？紤]到環(huán)境因素容易對(duì)滯留帶造成破壞，本設(shè)計(jì)方案在綠化帶和路基之間鋪設(shè)土工膜，在距離地表不足1.0m 處均鋪貼保護(hù)膜。

2.1.3 溢流雨水口設(shè)計(jì)

本工程地勢(shì)平坦，測(cè)得縱坡不高于0.003，所以按照溢流雨水口間距40m 以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雨水溢流排放控制。該項(xiàng)功能是在雨水收納能力不足時(shí)，自動(dòng)開啟。按照道路排水功能需求，分別為人行道滯留帶和機(jī)動(dòng)車非機(jī)動(dòng)車分隔帶布設(shè)溢流水口，前者為B 型水口，即通過鋪設(shè)溢流井蓋，控制雨水溢流，后者為A 型水口，外觀呈現(xiàn)圓形，與鐘罩相似。其中，A 型水口支持50L/s 雨水溢流處理，具有較強(qiáng)的抗堵塞能力，較傳統(tǒng)溢流設(shè)施流通性有所改善。B 型水口成本控制較低，省去了水連管、雨水口的布設(shè)，使得工程材料的用量得以降低。

2.1.4 擋水坎設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)方案在生物滯留帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)中布設(shè)了擋水坎，按照施工工藝部分，劃分為土坎和硬質(zhì)擋水坎兩種。其中，土坎結(jié)構(gòu)為梯形斷面，頂部寬度為10cm，邊坡設(shè)置為1:1，其高度超出綠植土面12cm。由于此類型擋水坎容易環(huán)境影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，需要定期維護(hù)。硬質(zhì)擋水坎的布設(shè)位置設(shè)置在溢流雨水口下游，與之距離保持在1m 左右。此部分結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的蓄水功能，每?jī)蓚€(gè)擋水坎之間均布設(shè)蓄水單元，該單元與兩側(cè)的擋水坎距離保持在16m 左右。

2.2 市政給水設(shè)計(jì)

2.2.1 綠化帶蓄水與滲水設(shè)計(jì)

市政雨水利用率提升的前提是雨水的收集，前文在排水設(shè)計(jì)研究時(shí)，已經(jīng)提及了綠化帶蓄水和滲水的處理方案，通過這兩項(xiàng)處理獲取可用水資源。其中，雨水的收集借助蓄水池，在綠化帶的作用下，對(duì)雨水進(jìn)行初步處理。關(guān)于滲水的設(shè)計(jì)，主要是通過鋪設(shè)空心磚，提高滲水能力，以此降低綠化帶濾水負(fù)擔(dān)。

2.2.2 基于流量計(jì)算的水資源利用設(shè)計(jì)

雖然儲(chǔ)蓄的雨水有助于解決城市水資源短缺問題，但是水資源有限，需要注意合理應(yīng)用，建議收集該工程所在地區(qū)每年雨水流量相關(guān)數(shù)據(jù)資料，預(yù)計(jì)本年度雨水儲(chǔ)蓄變化情況。根據(jù)人們對(duì)水資源的需求量計(jì)算結(jié)果，合理設(shè)計(jì)水資源調(diào)用方案?？紤]到計(jì)算數(shù)值與實(shí)際數(shù)值會(huì)存在一定偏差，為了更好地利用水資源，可以按照對(duì)水資源需求等級(jí)的不同，設(shè)計(jì)水資源調(diào)用先后順序，保證一級(jí)供水需求得以滿足，有計(jì)劃的組織二級(jí)水資源調(diào)用工作。關(guān)于三級(jí)水資源的調(diào)用需要根據(jù)當(dāng)前蓄水情況擬定計(jì)劃方案。

2.2.3 管道的合理布設(shè)

此處需要強(qiáng)調(diào)的是管道的布設(shè)，市政道路部分管道的布設(shè)需要根據(jù)地理環(huán)境設(shè)計(jì)，在不影響生活用水管道布設(shè)的前提下，避開障礙物，合理布設(shè)排放管和給水管，避免相互影響。

2.3 給排水設(shè)計(jì)可靠性評(píng)價(jià)

為了檢驗(yàn)本文提出的市政給排水設(shè)計(jì)方案可靠性，本研究選擇滲透性系數(shù)、定量雨水滲透時(shí)間、地下蓄水深度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表1 所示。

表1 給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際參數(shù)測(cè)試評(píng)價(jià)

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3 結(jié)論

本文以海綿城市建設(shè)理念為基礎(chǔ)，嘗試設(shè)計(jì)一套新的市政給排水設(shè)計(jì)方案。本研究以市政道路給排水設(shè)計(jì)為例，根據(jù)工程特點(diǎn)，以排澇作為前提條件，設(shè)計(jì)排水方案。根據(jù)排水設(shè)施功能不同，將排水方案劃分為多個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)給出了給水建議。應(yīng)用測(cè)試評(píng)價(jià)結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)方案能夠滿足市政給排水管理需求，設(shè)計(jì)方案具有較高的可行性，有利于市政給排水設(shè)計(jì)水平的提升。