海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的應(yīng)用探討

張寶濤 中國城市建設(shè)研究院有限公司

1 前言

當(dāng)前，我國社會經(jīng)濟(jì)日新月異，城市化腳步不斷加快，城市各項建設(shè)亟須與時俱進(jìn)以滿足時代發(fā)展要求。海綿城市理念在市政道路建設(shè)中的引入，既有助于提升給排水管網(wǎng)工作效率，也可以實現(xiàn)水資源利用率的提升，促進(jìn)城市的穩(wěn)定健康發(fā)展。缺水時，將海綿城市設(shè)施所儲存的水釋放以供使用。將海綿城市理念應(yīng)用于給排水規(guī)劃設(shè)計，需遵循生態(tài)優(yōu)先的原則，并全方面考察城市環(huán)境，結(jié)合具體實際制訂科學(xué)方案，促進(jìn)城市穩(wěn)定、健康、持續(xù)發(fā)展。

2 海綿城市理念概述

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷深入，海綿城市理念應(yīng)運而生，并在現(xiàn)代城市的創(chuàng)新發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，該理念的重點是對城市雨水進(jìn)行有效管理，進(jìn)一步提高水資源的利用率，更加有效地防控洪澇災(zāi)害，以此滿足現(xiàn)代城市建設(shè)的需求。海綿城市具體是利用滲、凈、蓄等處理手段構(gòu)建起一套完整且合理的水資源管理體系，實現(xiàn)對水資源的彈性管控，對城市給排水系統(tǒng)進(jìn)行有效改進(jìn)與優(yōu)化，并通過儲備優(yōu)良的水資源，更好地維持整個城市系統(tǒng)的良性運轉(zhuǎn)。海綿城市擁有十分鮮明的生態(tài)環(huán)保特性，既能夠為城市的轉(zhuǎn)型升級提供強有力的支撐，還能夠促進(jìn)城市的戰(zhàn)略性經(jīng)營與發(fā)展。對于現(xiàn)代城市的給排水設(shè)計而言，通過充分利用海綿城市理念，可實現(xiàn)出水與儲水的自動化，借助雨水花園下沉綠地與植草溝等設(shè)置，收集、排放豐富的雨水資源，合理改進(jìn)道路與綠化等給排水系統(tǒng)，有效防控城市發(fā)展中可能出現(xiàn)的干旱、洪澇等災(zāi)害，降低水資源開發(fā)利用中的投入成本，順利實現(xiàn)科學(xué)調(diào)控水資源，有效助推城市的可持續(xù)發(fā)展。海綿城市既是城市現(xiàn)代化、創(chuàng)新性發(fā)展中的理想狀態(tài)，也是一種先進(jìn)的城市建設(shè)理念，能夠在新時代下創(chuàng)造出更加豐富的城市發(fā)展成果。

3 海綿城市理念滲透于市政給排水設(shè)計中的意義

3.1 提升城市空間利用率

城市建設(shè)周期相對較長，因此會消耗大量能源。在有限的土地上既要實現(xiàn)高樓大廈的建設(shè)，滿足人們生活和生產(chǎn)等各種需求，還要在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)對各種基礎(chǔ)性設(shè)施的建設(shè)。市政給排水系統(tǒng)范圍覆蓋到城市的每一個角落，市政給排水系統(tǒng)對空間的需求很大，需根據(jù)城市中的實際場景，全方位設(shè)計和優(yōu)化給排水系統(tǒng)。通過將城市綠化用地、人工湖和市政給排水系統(tǒng)連接在一起，使城市市政給排水系統(tǒng)形成完整且高效的循環(huán)鏈，實現(xiàn)對城市水資源的有效升級、高效凈化及循環(huán)再利用等。讓市政給排水系統(tǒng)同城市中的其他應(yīng)用性設(shè)施高效地結(jié)合在一起，提高城市市政給排水系統(tǒng)的實際節(jié)水能力，降低市政給排水系統(tǒng)工程占用的城市空間。

3.2 提升對水資源的利用率

城市建設(shè)水平的提升、城市規(guī)模的擴(kuò)展及城市人口密度的上升，都會增加城市的實際用水負(fù)擔(dān)，城市中可用的水資源相對有限，這要求在城市規(guī)劃和建設(shè)中提出一種全新的方案，采取有效措施提升對城市污水和城市廢水等水資源的收集和利用。海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的滲透，可以使市政給排水系統(tǒng)趨于完善。根據(jù)城市中不同建筑區(qū)域以及居住人口的實際分布狀況，建設(shè)相應(yīng)的排水系統(tǒng)，增加城市對廢水、污水的實際收集能力和專業(yè)處理能力，以及對自然降水的儲藏和利用能力，讓城市中的水資源得到更高效的利用。

3.3 有助于改善城市生態(tài)環(huán)境

海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的滲透，除了有效增強城市給排水系統(tǒng)對污水和廢水的處理能力，還可提升市政給排水系統(tǒng)的雨水收集和蓄水能力。部分污水及廢水的合理轉(zhuǎn)變，有效凈化城市環(huán)境，減少污水的產(chǎn)生，有利于保護(hù)整體的城市環(huán)境，讓城市變得更加綠色，為城市居民打造更加健康的生活環(huán)境。

4 市政給排水設(shè)計現(xiàn)狀

4.1 排水設(shè)施不完善

我國在開展城市擴(kuò)建時，市政給排水設(shè)計由于原項目遺留、技術(shù)不足、城市規(guī)劃等原因，排水設(shè)施缺乏完善性。之前的排水管道老化且覆蓋范圍狹窄，滿足不了現(xiàn)代城市的排水負(fù)荷需要。需更新與設(shè)計優(yōu)化排水設(shè)備。當(dāng)前，城市化步伐不斷加快，城市規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，城市污水與用水量不斷增多，原來的排水設(shè)計較為簡單，不能適應(yīng)當(dāng)前城市發(fā)展速度及規(guī)模，也不能有效滿足城市未來發(fā)展的需要。這對市政管理提出全新的要求和標(biāo)準(zhǔn)，市政管理應(yīng)重視城市給排水設(shè)施建設(shè)，結(jié)合城市發(fā)展需要，強化技術(shù)與資金投入，建設(shè)和完善市政給排水設(shè)施。

4.2 水資源利用率低

城市的正常運行離不開水資源的利用，由于城市人口密度大，加之水資源有限，滿足不了城市建設(shè)發(fā)展需要。很多城市的土地硬化程度都在不斷加大，雖然給人們的居住環(huán)境及出行帶來方便，卻造成城市土地滲透能力日漸減弱，使城市地面降水與排水無法及時向地底滲透而形成地下水。相反，地面積水或排水形成積水蒸發(fā)或進(jìn)入城市排水管道中變成廢水，未得到進(jìn)一步利用，水資源利用效率低。

4.3 城市自然環(huán)境條件十分復(fù)雜

市政道路規(guī)劃建設(shè)作為城市現(xiàn)代化進(jìn)程中關(guān)鍵的一環(huán)，只有切實做好市政給排水系統(tǒng)的設(shè)計，才能確保市政道路的使用功能得以全面發(fā)揮，延長其使用年限，更好地助推城市現(xiàn)代化發(fā)展。但在實際工作中，隨著全球自然環(huán)境的變化，使得市政給排水設(shè)計面臨更加復(fù)雜的自然環(huán)境條件，增加了城市給排水系統(tǒng)的建設(shè)難度。主要體現(xiàn)為當(dāng)城市遇到惡劣的暴雨天氣時，給排水系統(tǒng)不能盡快排水，排水系統(tǒng)已無法負(fù)擔(dān)起顯著增多的降水量，極易出現(xiàn)洪澇等災(zāi)害。在具體設(shè)計中，相關(guān)設(shè)計人員沒有做好前期準(zhǔn)備工作，在未充分掌握區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境條件的情況下就開展給排水工作設(shè)計，導(dǎo)致最終的設(shè)計方案無法滿足相關(guān)規(guī)范和要求，也不能較好地應(yīng)對惡劣的暴雨天氣。

5 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的運用原則

5.1 防澇原則

由于城市中市政給排水設(shè)施建設(shè)時間比較久，現(xiàn)已出現(xiàn)老化、損壞等問題，不能正常發(fā)揮作用，發(fā)生了較為明顯的洪澇和積水等問題，嚴(yán)重影響市政給排水系統(tǒng)的運行功效。因此，在實際的市政給排水設(shè)計工作中，應(yīng)遵循防澇原則，注重提升城市預(yù)防和應(yīng)對洪澇災(zāi)害的能力，通過合理的排水設(shè)計，及時排出城市內(nèi)的積水，并加強對水資源的回收，切實提高水資源的利用率，緩解水資源緊缺問題。

5.2 節(jié)約原則

我國非常推崇“節(jié)約”的文化理念，在市政給排水設(shè)計過程中，應(yīng)延續(xù)節(jié)約的文化精神，充分認(rèn)識到節(jié)約資源的關(guān)鍵意義，始終堅持節(jié)約原則進(jìn)行市政給排水系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化處理，重視水資源的回收再利用。

5.3 尊重自然原則

為了有效助推現(xiàn)代城市的健康可持續(xù)發(fā)展，必須提高對環(huán)境建設(shè)的重視程度。尤其是對于市政給排水設(shè)計而言，須堅持尊重自然的原則，遵循自然規(guī)律開展設(shè)計工作，不可做出傷害大自然的行為，要有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境和資源，促進(jìn)人類和自然的和諧共處，有效維持城市生態(tài)平衡。

6 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的應(yīng)用措施

6.1 城市人行道的有效設(shè)計

一是道路材料的選用?？蛇x擇具備較強吸水能力的材料，例如陶瓷生態(tài)透水磚、透水瀝青混凝土等，都有效體現(xiàn)出海綿城市理念的相關(guān)需求，通過合理運用，能夠保證城市在雨水季節(jié)時地面不會產(chǎn)生大面積積水，且這些材料在吸水以后，其性能與體積幾乎無任何變化，確保人行道路的正常使用，還能夠提高城市抵御洪澇災(zāi)害的能力，科學(xué)調(diào)節(jié)地面溫濕度，實現(xiàn)對道路的養(yǎng)護(hù)。

二是道路坡度的選擇。針對道路坡度的設(shè)計，應(yīng)確保雨水可以沿著坡度自然進(jìn)入排水系統(tǒng)中，再由排水系統(tǒng)集中處理雨水，借助相應(yīng)的凈化措施，使之再次運用到城市保潔和綠化等操作中。

6.2 城市車行道的有效設(shè)計

在城市車行道給排水設(shè)計過程中，關(guān)于海綿城市理念的運用，具體體現(xiàn)為借助適宜的透水材料，確保道路具備良好的抗水性。與人行道路不同，在雨水季節(jié)時，若車行道的雨水量過大，極易造成交通堵塞，還會導(dǎo)致地面濕滑而引發(fā)交通事故，甚至?xí)霈F(xiàn)城市倒灌問題，給城市帶來嚴(yán)重的損失?；诖?，在運用海綿城市理念時，應(yīng)根據(jù)城市所在區(qū)域的氣候特征與降水特點對車行道進(jìn)行有效設(shè)計，重點提升道路的滲水特性。就當(dāng)前一些城市車行道出現(xiàn)的嚴(yán)重積水問題來看，主要原因是施工材料缺乏良好的吸水性，在遇到雨水季節(jié)時極易出現(xiàn)內(nèi)澇問題。因此，需要在車行道施工過程中增加一層防水瀝青，能夠確保在遇到降水量過大的情況時，雨水可以從道路兩側(cè)的排水系統(tǒng)中順利排除，并有效提高道路的使用性能。為了加快車行道上雨水的滲透速度，可選用透水水泥混凝土作為車行道路的基礎(chǔ)墊層，這類施工材料具備極強的技術(shù)優(yōu)勢，能夠讓雨水迅速滲透，避免出現(xiàn)地面積水問題。此外，為了有效提升雨水的吸收能力，可在車行道路兩側(cè)種植一定量的綠化帶。因為車行道的排水設(shè)施與其積水情況密切相關(guān)，設(shè)計人員必須考慮排水系統(tǒng)的排水量與排水效率，注重提升排水設(shè)施的排水能力，而針對廢水的排放，應(yīng)借助排水系統(tǒng)回收水資源，再進(jìn)行恰當(dāng)處理，然后再次循環(huán)應(yīng)用，切實提高水資源的利用率。

6.3 城市綠化建設(shè)

綠化設(shè)計與人們的生活環(huán)境密切相關(guān)，可以適當(dāng)融入海綿城市理念。我國在開展城市規(guī)劃設(shè)計工作的過程中，為了提高城市環(huán)境的宜居性，會在城市中設(shè)置大量的綠化區(qū)域，以此開展城市綠化設(shè)計工作。城市綠化既需要給予其大量的水資源并進(jìn)行長期養(yǎng)護(hù)，又需要具備可以實時調(diào)節(jié)的城市供水系統(tǒng)，這需要有效提升市政給排水系統(tǒng)的實際運轉(zhuǎn)效率。在開展市政給排水設(shè)計工作時，采取有效措施增強海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的滲透非常重要。增強城市綠化場的蓄水功能，讓綠化場地在城市大量降水階段能夠有效增強其蓄水和排水能力，為整個城市排水系統(tǒng)分擔(dān)壓力。在城市處于干旱時，綠化場地又能在整個城市排水系統(tǒng)中實現(xiàn)高效運用水資源，以此有效增強實際綠化養(yǎng)護(hù)效果。在促進(jìn)城市綠化建設(shè)的同時，實現(xiàn)城市水資源的循環(huán)性利用，促進(jìn)城市朝著綠色且健康的方向穩(wěn)步前進(jìn)。

6.4 城市水資源凈化系統(tǒng)

在之前開展的市政給排水設(shè)計工作中，城市的實際排水效果并不理想，城市的蓄水功能也不完善，其排水系統(tǒng)功能非常單一，且在實際運用的過程中并不能充分發(fā)揮城市排水系統(tǒng)的作用。將海綿城市理念滲透在市政給排水設(shè)計中，有利于根據(jù)城市現(xiàn)階段的實際發(fā)展?fàn)顩r和建設(shè)要求，使其能夠朝著更加科學(xué)且合理的方向?qū)嵤┏鞘信潘到y(tǒng)的規(guī)劃，將城市不可直接利用的水資源，在市政給排水系統(tǒng)中能夠得到更好的凈化和循環(huán)，使其能夠更加符合現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的觀念。根據(jù)城市所在區(qū)域的具體地形及其環(huán)境特性，開展市政給排水系統(tǒng)設(shè)計工作，將城市中的自然降水、城市污水、生活廢水有效分類，并實現(xiàn)收集可循環(huán)利用水資源，對收集的水資源實施凈化處理，使其能夠重新進(jìn)入城市水資源循環(huán)中。還可以將其運用到城市建設(shè)中，高效充分利用城市水資源，降低城市水資源的浪費，大大降低市政用水壓力，為保證城市正常運轉(zhuǎn)、促進(jìn)城市生態(tài)化發(fā)展提供強大動力。

6.5 附屬設(shè)施的有效設(shè)計

實際上，附屬設(shè)施在市政給排水系統(tǒng)中也起著較為顯著的作用，但在以往的市政給排水設(shè)計中極易被設(shè)計者忽視，影響給排水系統(tǒng)功能的發(fā)揮?；诖?，在市政給排水設(shè)計工作中，必須提高對附屬設(shè)施的重視程度，合理優(yōu)化整個排水系統(tǒng)，在正式設(shè)計前，全面調(diào)研工程所在區(qū)域的地形地質(zhì)等情況，確保各項設(shè)計指標(biāo)滿足相關(guān)建設(shè)規(guī)范；積極踐行海綿城市理念，選擇最為適宜的施工材料，合理優(yōu)化施工計劃，旨在提高附屬設(shè)施的功能。需強化綠地銜接處的設(shè)計，采用雨水分流、下沉式綠地等多種措施提升其排水功能，確保給排水系統(tǒng)的作用得到充分發(fā)揮。另外，可在銜接處設(shè)置雨水花園，有效利用豐富的雨水資源；還可以用草植溝來替換混凝土材料，進(jìn)一步提高附屬設(shè)施的吸水能力。

6.6 合理選擇給排水材料

各類給排水材料的選用是否科學(xué)合理，直接關(guān)系到市政給排水系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量的好壞，也直接影響后續(xù)系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮。在實際的市政給排水設(shè)計工作中，設(shè)計人員應(yīng)全面考慮給排水系統(tǒng)各環(huán)節(jié)所需材料類型、數(shù)量等，并針對性處理各類材料，防止出現(xiàn)給排水材料應(yīng)用偏差問題。針對給排水管材的選用，既要考慮這類材料的性能和應(yīng)用耐久性，還應(yīng)注重其運水能力，特別是排水管道，必須高度重視排水功能是否符合城市建設(shè)需求，確保排水管道具備良好的污水排放效果。設(shè)計人員須充分考慮海綿城市理念的需求，側(cè)重于對給排水渠道不斷優(yōu)化和完善，在城市綠化區(qū)域的給排水設(shè)計中，應(yīng)選用一些具備毛細(xì)與虹吸現(xiàn)象的材料，合理鋪設(shè)到綠化區(qū)域中，顯著提高該區(qū)域的水資源吸收與下滲效果，切實提高區(qū)域內(nèi)的儲水功能，并為排水系統(tǒng)提供更加有效的輔助。

7 結(jié)束語

綜上所述，海綿城市理念的提出，有效地提高了雨水的利用率，避免洪澇災(zāi)害的發(fā)生，完善了市政給排水的設(shè)計理念和施工質(zhì)量。設(shè)計人員要將城市的給排水現(xiàn)狀與發(fā)展方向相結(jié)合，采用合理的技術(shù)將海綿城市建設(shè)的理念在市政給排水設(shè)計及工程建設(shè)中發(fā)揮到極致，實現(xiàn)更多城市的可持續(xù)發(fā)展。