海綿城市理論下市政道路給排水研究

宋毅瀾

長治市誠晟市政工程有限公司 山西 長治 046000

我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)近年來取得了突破性的進(jìn)展，推動了城市化進(jìn)程的加快，城市需要不斷地擴(kuò)大，城鎮(zhèn)需要改造和升級。市政建設(shè)的各項(xiàng)工程量逐年增多。近年來，在創(chuàng)建生態(tài)城市的倡導(dǎo)下，市政道路排水工程設(shè)計引入“海綿城市”這一理念，不僅能夠提升市政道路的排水能力，達(dá)到治理城市內(nèi)澇問題的目的，而且通過海綿化排水系統(tǒng)，能夠優(yōu)化對雨水的利用，為城市營造更加舒適的生活環(huán)境。

1 “海綿城市”理念概述

“海綿城市”指的是城市化建設(shè)的過程中需要讓其具備海綿屬性，有效應(yīng)對自然環(huán)境因素的變化。比如：在降雨天氣時，通過雨水徑流的控制及“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種技術(shù)途徑，實(shí)現(xiàn)城市水質(zhì)凈化，消減雨水中的COD、SS等污染物，充分利用各類滲透設(shè)施將雨水就地消納，實(shí)現(xiàn)地下水的回補(bǔ)，形成良性水文循環(huán)，在處理雨水的時候需要率先對其進(jìn)行滲透處理，做好調(diào)蓄工作，對雨水加以凈化，最后再根據(jù)需求將雨水釋放出去，讓城市的海綿功能可以充分體現(xiàn)出來。在建設(shè)“海綿城市”的時候應(yīng)該嚴(yán)格遵循生態(tài)優(yōu)先的原則，在實(shí)際工作的時候應(yīng)該將人工和自然途徑加以充分結(jié)合，保證城市免于遭受洪澇災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)對城市雨水資源的合理分配，促進(jìn)地下水資源的合理使用。同時，想要讓城市在建設(shè)的過程中具備更好的自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對自然生態(tài)的保護(hù)，則需要根據(jù)實(shí)際情況做好城市規(guī)劃，讓整個城市系統(tǒng)都能夠更加完善地處理好雨水，實(shí)現(xiàn)對其的吸收和蓄滲，有效控制好雨水的流經(jīng)途徑，以更加自然的方式實(shí)現(xiàn)對其的處理。另外，還應(yīng)該對地下水以及地表水等進(jìn)行分類管理，實(shí)現(xiàn)各個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作，這樣能夠充分體現(xiàn)出“海綿城市”的價值[1]。

2 “海綿城市”理念融入排水設(shè)計的意義

2.1 防洪防澇

合理使用海綿城市理念，可以在較大程度上提升整個城市的排水能力。如果城市內(nèi)部市政道路的排水能力較差的話，一旦發(fā)生了大暴雨，或是強(qiáng)降雨的惡劣天氣時，便會造成嚴(yán)重的路面積水，這會對交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，甚至還會對道路進(jìn)行破壞，使其出現(xiàn)坍塌的情況，給道路上行駛的車輛帶來了嚴(yán)重的安全威脅，需要讓海綿城市的理念充分融合到市政道路給排水工程設(shè)計思路中，能達(dá)到對其整體的排水系統(tǒng)完善、優(yōu)化的效果，強(qiáng)化當(dāng)?shù)卦诤闈碁?zāi)害時的應(yīng)對能力。不僅如此，還可以將產(chǎn)生的雨水收集起來，并對其進(jìn)行再次的使用，從而對內(nèi)部的水資源進(jìn)行補(bǔ)充。

2.2 自然降水的有效利用

自然水源系統(tǒng)環(huán)境中，雨水是極為重要的過程元素，在傳統(tǒng)的市政道路排水設(shè)計方案中，沒有充分考慮雨水資源的利用，導(dǎo)致雨水資源被浪費(fèi)。但是在海綿城市思想理念的引導(dǎo)下，在處理市政道路排水的時候能夠?qū)⒂晁Y源最大程度地回收并利用起來，將雨水資源儲蓄起來，為城市的農(nóng)、工、漁、環(huán)境等行業(yè)的大力支持，實(shí)現(xiàn)對雨水資源利用的有效改善，切實(shí)減少了水資源提供不足的情況。

2.3 改善環(huán)境

近些年，隨著城市建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，城市內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境情況逐漸惡劣，并不有助于促進(jìn)城市的長久發(fā)展。為改變目前的情況，在進(jìn)行建設(shè)工作時，相關(guān)部門工作人員應(yīng)該重視提升環(huán)保工作效果。海綿城市理念內(nèi)容的應(yīng)用，能改善內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境情況，市政道路給排水設(shè)計工作在開展的時候需要積極運(yùn)用這種先進(jìn)的理念思想，可以長時間保護(hù)新系統(tǒng)的生態(tài)情況。當(dāng)下，使用海綿城市理念的區(qū)域逐漸增多，這推動了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間的和諧進(jìn)步。

2.4 促進(jìn)城市良性水循環(huán)

在城市化建設(shè)工作的初始階段，人們對生態(tài)環(huán)境認(rèn)知度較低，需要將工作重點(diǎn)放置在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，水資源本身是人類生活及工作中不可獲取的寶貴資源，在前期發(fā)展的進(jìn)程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的浪費(fèi)問題，當(dāng)將海綿城市的思想觀念融合其中的時候，能夠通過改善排水管網(wǎng)的徑流，從源頭解決水資源流失問題。海綿城市建設(shè)模式在實(shí)施的過程中需要積極融合傳統(tǒng)建筑園林設(shè)計思想中的寶貴內(nèi)涵，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)規(guī)劃，革新設(shè)計思想，并在施工的時候利用更加新穎的技術(shù)手段，重視對雨水的利用，并控制好不同水體的流經(jīng)途徑。海綿城市在建設(shè)初期就需要完善運(yùn)作體系，實(shí)現(xiàn)對雨水的減量，減緩雨水流速，并對其進(jìn)行精華處理。如在道路兩側(cè)設(shè)立下沉式綠地和初期雨水收集處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對路面污物的初步處理，將雨水進(jìn)行預(yù)處理，配合其他處理方法，使雨水得到優(yōu)化利用，促進(jìn)城市水環(huán)境持續(xù)優(yōu)化。

2.5 城市微氣候調(diào)節(jié)

構(gòu)建“海綿城市”給城市留有足夠的水循環(huán)區(qū)域，能夠涵養(yǎng)水源。城市區(qū)域遭遇極端天氣時，如在遭遇雨水量過大情況下，通過“海綿”特性將雨水吸納、儲蓄等消減城市內(nèi)澇，雨水滲透補(bǔ)充地下水的同時，在遇到干旱天氣，將水分釋放出來增加區(qū)域濕潤度，減緩城市熱島效應(yīng)，給居民提供舒適的安居環(huán)境[2]。

2.6 城市非常規(guī)水資源合理利用

城市化進(jìn)程不斷加快，基礎(chǔ)設(shè)施和城市硬化面積比激增，應(yīng)用“海綿城市”設(shè)計理念，基于城市未來發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，結(jié)合城市規(guī)模、人口增長等，布設(shè)合理的“海綿”設(shè)施，保證雨水利用更具合理性，使其實(shí)現(xiàn)自循環(huán)的生態(tài)目標(biāo)。

3 目前市政排水中存在的主要問題

3.1 排水設(shè)施不完善

現(xiàn)狀市政排水設(shè)施中排水管道基本只考慮雨水的疏導(dǎo)排放，未考慮雨水的處理與回用，難以吻合當(dāng)下“海綿”需求。給城市管養(yǎng)人員提出新的挑戰(zhàn)，需重新考慮排水規(guī)劃設(shè)計工作。

3.2 非常規(guī)水資源利用有限

城市水資源相對有限，不能滿足城市發(fā)展建設(shè)的需要。當(dāng)前，大部分城市硬化面積在增大。城市道路為人們出行帶來便利的同時，也降低了城市透水面積比，使城市滯水不能很好的滲透到地下，而是需要以積水蒸發(fā)的形式進(jìn)入大氣，或者隨城市排水管道循環(huán)，導(dǎo)致城市水自然循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)體系失效，最終破壞城市原有水生態(tài)環(huán)境，使城市水資源流失。

3.3 受社會環(huán)境因素影響較大

城市發(fā)展進(jìn)程中，排水系統(tǒng)設(shè)計改造需大量資金給予支持，但回報率較低。排水設(shè)施不一定能跟上城市的發(fā)展需求。當(dāng)單次降雨量大時會增加排水負(fù)擔(dān)，體現(xiàn)了排水設(shè)計缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，雨水資源回用率較低等問題，這些問題難以契合當(dāng)下城市發(fā)展需求。

4 “海綿城市”理念下的城市排水設(shè)計要點(diǎn)

4.1 因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃原則

“海綿城市”依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況、水文地質(zhì)特點(diǎn)、水資源狀況、降雨規(guī)律、水環(huán)境保護(hù)條文內(nèi)容以及內(nèi)澇防治的規(guī)定等，更加科學(xué)合理地降低控制指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對城市設(shè)計內(nèi)容的合理規(guī)劃，并積極選用更加符合城市發(fā)展需求下沉綠地或者透水鋪裝設(shè)備等，構(gòu)建具備多種功能的組合系統(tǒng)。工作人員應(yīng)該結(jié)合城市的總體規(guī)劃情況逐步落實(shí)控制目標(biāo)，做好后續(xù)的統(tǒng)籌建設(shè)。這樣能夠確保項(xiàng)目和工程在開展實(shí)施的時候井然有序，保持二者的同步開展。

4.2 遵循生態(tài)優(yōu)先原則

海綿城市在整個城市規(guī)劃設(shè)計中應(yīng)該依據(jù)整體發(fā)展方向設(shè)置好藍(lán)線和綠線的位置。城市開發(fā)建設(shè)工作的主要目的是為了能夠更好地保護(hù)當(dāng)?shù)厮沫h(huán)境，并且需要合理應(yīng)用自然排水系統(tǒng)，所使用的開發(fā)設(shè)備應(yīng)該具備低影響性質(zhì)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對雨水的自然積蓄，并讓其滲透到系統(tǒng)管道中，實(shí)現(xiàn)對其凈化的同時實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)使用，也能夠提升水生態(tài)系統(tǒng)的自己能力，城市生態(tài)功能夠借此機(jī)會更加充實(shí)豐富。在設(shè)計排水系統(tǒng)的石油需要實(shí)現(xiàn)自然以及人工方法的雙向結(jié)合，更加安全有效地實(shí)現(xiàn)對雨水的儲蓄和使用，在原本的排水系統(tǒng)中記加以優(yōu)化，讓各項(xiàng)資源在利用的時候得到優(yōu)化，在最大程度上提升海綿城市建設(shè)質(zhì)量[3]。

4.3 環(huán)保性規(guī)則

海綿城市的建設(shè)目標(biāo)是對城市的生態(tài)環(huán)境以及人們的居住環(huán)境進(jìn)行有效保護(hù)，因此運(yùn)用海綿城市的理念建設(shè)市政道路給排水并進(jìn)行設(shè)計時，也同樣要具環(huán)保性的功能?？偟膩碚f，對于市政道路給排水的設(shè)計，應(yīng)該與自然協(xié)調(diào)、適應(yīng)，以此保護(hù)自然。在設(shè)計完畢后，對市政道路給排水進(jìn)行施工以及后期的正常運(yùn)行中，所選用的建筑材料都應(yīng)該充分按照海綿城市的建設(shè)理念所說，要具有環(huán)保性、綠色性、可降解性，不會對環(huán)境造成任何的污染；在完工后進(jìn)行正常的實(shí)施運(yùn)行時，也要求能夠達(dá)到海綿城市建設(shè)概念中所講的主要的環(huán)保性，這樣即使在城市內(nèi)部建造了工程項(xiàng)目，也能夠減少對于城市生態(tài)文明的污染，保證城市內(nèi)部綠色健康的生態(tài)環(huán)境。在城市市政道路給排水工程建設(shè)完畢之后，改善城市的生態(tài)系統(tǒng)，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展思想觀念。

4.4 科學(xué)合理和經(jīng)濟(jì)性原則

市政道路排水作為一項(xiàng)綜合性、復(fù)雜性工作，設(shè)計中應(yīng)考量科學(xué)合理和經(jīng)濟(jì)可行性因素，通過合理的規(guī)劃設(shè)計，盡可能實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率數(shù)據(jù)的最高位點(diǎn)，當(dāng)有特殊排水防撈需求時，也能夠?qū)崿F(xiàn)對最高值的突破，運(yùn)用更加綜合有效的方式減少內(nèi)澇的問題。對于會受到土地布影響的地段，其綠化率較低，土壤的滲透能力較差，經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限，確實(shí)無法達(dá)到控制要求的，則可以考慮適當(dāng)減少徑流總量控制的數(shù)據(jù)預(yù)期。

5 “海綿城市”理念在市政設(shè)施排水設(shè)計中的應(yīng)用策略

5.1 路基排水設(shè)計

市政道路作為一個復(fù)雜、完整的系統(tǒng)，路基作為道路核心構(gòu)成，與道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性密切相關(guān)。路基正式設(shè)計過程中，充分引入海綿城市至關(guān)重要，依托科學(xué)、合理的給排水設(shè)計，可進(jìn)一步提高道路應(yīng)用年限，減少雨水積壓帶來坍塌風(fēng)險，正是市政給排水需關(guān)注重點(diǎn)。路基排水系統(tǒng)設(shè)計過程中，需積極做好各方面準(zhǔn)備工作，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境做好系統(tǒng)性調(diào)研，積極掌握本地降水量、氣候條件等，檢測路基核心質(zhì)量，為后續(xù)合理設(shè)計提供保證；需遵循提高路基排水能力和透水性基準(zhǔn)，科學(xué)制定路基建設(shè)方案，嚴(yán)控施工材料質(zhì)量關(guān)口，加強(qiáng)對新型材料及技術(shù)使用，保證路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

5.2 人行道、車行道設(shè)計

在“海綿城市”的理念下，對市政道路鋪裝材料的應(yīng)用有一定要求，選擇合理的鋪裝材料，促使雨水的滲透、收集能有顯著效果。結(jié)合道路的交通功能合理選擇“海綿”材料。比如：市政道路的人行道，不會有重載車輛通行，可以考慮將面層材料采用透水性較強(qiáng)的透水磚，基層采用透水混凝土，形成利于透水的道路結(jié)構(gòu)，使雨水的滲透效果提升，減少大量積水的同時，增強(qiáng)地下水回補(bǔ)功能，并且保證了行人的通行;車行道作為城市道路重要構(gòu)成，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，要求高承載能力的同時損失了雨水的“滲、蓄”能力，故應(yīng)充分考慮末端綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計和透水性道路面層的采用，優(yōu)化雨水的循環(huán)體系[4]。保證車行道基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)的同時，提高其“滲、蓄、排”功能，為交通提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的同時構(gòu)建了友好的人居生態(tài)環(huán)境[4]。

5.3 合理布設(shè)道路分割綠帶

城市發(fā)生強(qiáng)降雨天氣時，原有排水管道的排水壓力急劇增加，使得大量雨水滯留在道路路面上，無法及時排走，極易造成城市內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生。城市基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計中將“海綿城市”觀念結(jié)合市政道路建設(shè)思路，可以通過加強(qiáng)對道路分割綠帶的優(yōu)化設(shè)計，最大限度地提高道路綠化率的同時還可將道路分割綠帶設(shè)置成一個天然的水滲透、儲蓄設(shè)備。使綠帶起到良好慮水效果的同時，改善了種植土的結(jié)構(gòu)成分，利于植物生長。在設(shè)置道路分割綠帶時應(yīng)充分考慮其雨水的收集、滲透、儲蓄能力，確保雨水有很好的疏流、滲透效果，綠化帶應(yīng)設(shè)置雨水收集口，并能流暢的將雨水排入道路綠帶中?？刂凭G化帶覆土面的高程是關(guān)鍵，綠化帶設(shè)計過高，不利于對雨水進(jìn)行導(dǎo)流收集。

5.4 附屬設(shè)施設(shè)計

從市政道路的角度進(jìn)行分析時，附屬設(shè)施是路緣石、路肩邊溝。路緣石是排水系統(tǒng)的重要構(gòu)成，正常情況可以被分為：①平緣石，其具備能夠與地面保持高度一致的優(yōu)勢，可以有效避免路面出現(xiàn)大量積水的情況，讓雨水能夠順利進(jìn)入綠化帶、雨水口內(nèi)部；②立緣石，在對其進(jìn)行使用時，會讓雨水收集工作的難度增加，想要保障排除工作的效果，便需要在特定的位置進(jìn)行打孔，或是利用間隔鋪設(shè)的方式，讓降水順利進(jìn)入到綠化帶內(nèi)部。在面對路肩邊溝的設(shè)計、施工來講，需要對混凝土的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致的檢查，適當(dāng)提高整體美觀性，但要防止造成堵塞問題。不僅如此，還要對于水凈化的工作問題進(jìn)行考慮，例如通過種植草溝來將凈化工作的效率大幅提高，從而及時地進(jìn)行輸送、排放。

5.5 與城市綠地的銜接設(shè)計

城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，市政道路與綠地存在密切相關(guān)性，不僅具備道路徑流分流功能，而且改善城市生態(tài)環(huán)境。綠地滲透技術(shù)種類較多，不同形式基本原理不盡相同，道路和綠地的銜接模式會因?yàn)榄h(huán)境的差異性存在不同。針對水資源不足區(qū)域內(nèi)，需積極應(yīng)用雨水回收及應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)對雨水的凈化和循環(huán)使用，布設(shè)合理排水管實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)[5]；針對水資源豐富區(qū)域內(nèi)，可利用雨水截污凈化技術(shù)將雨水排放匯總于特定區(qū)域內(nèi)，減少雨季時期徑流匯集現(xiàn)象；徑流污染較為嚴(yán)重的區(qū)域內(nèi)，可通過植被緩沖帶等技術(shù)加以控制，將水資源凈化處理后用于綠地澆灌中，提高水資源利用率，符合我國提倡的可持續(xù)發(fā)展理念。

6 結(jié)束語

綜上所述，為實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，市政道路排水設(shè)計過程中，需積極引入“海綿城市”理念，提高人民生活質(zhì)量。具體實(shí)踐過程中，合理使用海綿城市理念能夠切實(shí)提升雨水排放效果，促進(jìn)市政道路平穩(wěn)運(yùn)行。相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該重視落實(shí)各元素的落實(shí)情況，充分展現(xiàn)出其實(shí)施意義。經(jīng)由城市規(guī)劃和發(fā)展建筑環(huán)境等方式，強(qiáng)化對雨水的收集和再利用，有效規(guī)劃好雨水流經(jīng)，充分利用更為自然化的城市凈化方式。