海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的應(yīng)用

陳偉

（西城工程設(shè)計集團(tuán)有限公司，杭州 310000）

1 引言

海綿城市理念是中國建筑師俞孔堅(jiān)教授提出的新型城市雨洪管控系統(tǒng)，是指讓城市可以像“海綿”一樣，在遇到強(qiáng)降雨天氣時，具有良好的彈性，可以充分適應(yīng)環(huán)境的變化和抵御自然災(zāi)害，成為城市的有效保護(hù)措施。通過對雨水的吸收、存儲，不僅可以防止洪澇災(zāi)害的發(fā)生，還可以將存儲的雨水釋放，進(jìn)行有效利用，實(shí)現(xiàn)城市水循環(huán)再利用。圖1 為海綿城市示意圖。中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會明確指出了生態(tài)文明建設(shè)的重要性，城市的給排水系統(tǒng)建設(shè)也進(jìn)入了更新?lián)Q代的時刻，2014 年，城市工作會議提出“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理兩手發(fā)力”的治水方針；2017 年，中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會提出了加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗新中國；2021 年，根據(jù)專家現(xiàn)場評審結(jié)果，將我國20 座城市確定為海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市。由此可以看出，國家對海綿城市理念的政策扶持是愈加重視，加上城市現(xiàn)有的給排水系統(tǒng)已經(jīng)不能有效利用，2021 年發(fā)生在鄭州的歷史罕見的特大暴雨就是例子，發(fā)生了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，人員、財產(chǎn)損失不計其數(shù)。因此，市政給排水設(shè)計中融入海綿城市理念是城市進(jìn)一步發(fā)展的有力保障[1]。

圖1 海綿城市示意圖

2 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的重要性

海綿城市理念的核心目標(biāo)就是對城市雨水的科學(xué)處理，將雨水經(jīng)過吸水、蓄水、滲水、凈水處理增強(qiáng)水資源利用率，實(shí)現(xiàn)了“慢排緩釋”與“源頭分散”的設(shè)計理念，為全面實(shí)現(xiàn)綠色城市的建設(shè)起到了有力的推進(jìn)作用。海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的重要性具體分為以下3 點(diǎn)。

1）提高水資源利用率。傳統(tǒng)的城市給排水系統(tǒng)建設(shè)均以硬化材料為基礎(chǔ)，依靠管渠、泵站等設(shè)備排水，以快速消除為目的進(jìn)行處理，但在末端會集中大量雨水，排水壓力大，往往會造成內(nèi)澇問題發(fā)生，并且不能將雨水進(jìn)行重復(fù)利用。通過海綿城市理念能夠大力提高城市的蓄水能力，有效利用湖泊、濕地、雨水花園、綠化帶、森林等“綠色”措施進(jìn)行組織排水、收集，再進(jìn)行雨水重復(fù)利用，大大減少了水資源的浪費(fèi)。

2）優(yōu)化雨水處理效率。在城市給排水系統(tǒng)建設(shè)時，通過對海綿城市理念的有效運(yùn)用，利用海綿城市理念中的凈化功能，可以從源頭減少城市排水系統(tǒng)中的污染物，緩解河道水質(zhì)改善處理的壓力，優(yōu)化城市雨水的處理效率。

3）凈化居民生活環(huán)境。海綿城市理念中，綠色植物的建設(shè)可以起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用，同時達(dá)到凈化、美化城市的效果[2]。

3 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中面臨的難題

3.1 已有給排水系統(tǒng)設(shè)施老化

城市市政給排水系統(tǒng)中的管渠基本都是采用鋼筋混凝土管、高密度聚乙烯管、球墨鑄鐵管等多種不同的管道組合而成的。由于地下潮濕環(huán)境和雨水侵蝕，長時間后，如果沒有相關(guān)人員進(jìn)行定期巡檢和維護(hù)，排水系統(tǒng)地下管道必然會存在各種各樣問題，無法保證城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。如果進(jìn)行城鎮(zhèn)給排水系統(tǒng)改造也是困難重重。因此，針對這一問題，相關(guān)單位要仔細(xì)勘察現(xiàn)有給排水系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)行匯總，制訂科學(xué)的改造方案進(jìn)行建設(shè)，并優(yōu)化地下管渠的線路設(shè)置，將海綿城市理念充分融入城市給排水設(shè)計中來。

3.2 給排水設(shè)計與城市水文鍥合度不高

在市政給排水實(shí)際設(shè)計過程中，設(shè)計單位往往會對當(dāng)?shù)厮男畔⒌氖占匾暢潭炔桓?，只是系統(tǒng)性地將海綿城市理念融入給排水的設(shè)計中，從而無法發(fā)揮城市給排水系統(tǒng)的最大效用。例如，設(shè)計單位沒有對該地區(qū)近年來雨季降水情況進(jìn)行統(tǒng)計，也沒有科學(xué)設(shè)計多地段排水系統(tǒng)，導(dǎo)致城市的雨水處理能力不足。因此，在設(shè)計時，要充分考慮當(dāng)?shù)氐乃那闆r，設(shè)計科學(xué)與合理的給排水系統(tǒng)，突出融入海綿城市理念的優(yōu)勢[3]。

3.3 排水系統(tǒng)對惡劣天氣的處理能力差

海綿城市理念在市政排水設(shè)計的實(shí)際應(yīng)用時，天氣因素的影響是最不可控制的，有些地區(qū)氣候比較特殊，特別是一些臨海城市，如果出現(xiàn)臺風(fēng)災(zāi)害發(fā)生強(qiáng)降雨天氣，會對排水系統(tǒng)造成前所未有的壓力。如果市政排水系統(tǒng)在設(shè)計時沒有設(shè)計突發(fā)強(qiáng)降雨災(zāi)害的應(yīng)變措施，必然會造成大量雨水積存，污染城市的水資源，甚至是威脅人們的生命、財產(chǎn)安全[4]。

4 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的實(shí)際應(yīng)用

海綿城市理念是綠色城市的建設(shè)實(shí)質(zhì)的體現(xiàn)，通過海綿城市理念優(yōu)勢融入城市給排水設(shè)計中，可以大大提高水資源的利用率和內(nèi)澇災(zāi)害的有效預(yù)防。隨著國家對于海綿城市建設(shè)的大力支持，很多城市對其重視程度越來越高，并逐漸應(yīng)用于本地區(qū)給排水改造設(shè)計中，也發(fā)揮出來很好的效果。

4.1 海綿城市理念中雨水花園的實(shí)際應(yīng)用

為保證雨水花園設(shè)計的科學(xué)性，具體設(shè)計要與海綿城市理念進(jìn)行有效結(jié)合，發(fā)揮出雨水花園對雨水的滯蓄和凈化作用。具體如下。

1）雨水花園的凈化能力是采取植物凈化水質(zhì)的措施。雨水中含有二氧化硫、二氧化氮、雜質(zhì)、浮塵等多種有害物質(zhì)，在收集雨水的時候，可以通過雨水花園中的植物對其雨水中的有害物質(zhì)初步過濾、分解。另外，植物也可以緩解雨水對地面的沖刷和陽光照射，減緩水分流失。

2）雨水花園滯蓄能力就是讓雨水保持一定的停留時間，以此減少城市排水的壓力，要考慮雨水花園所建設(shè)位置的地理?xiàng)l件，結(jié)合具體地形，科學(xué)處理種植層和蓄水層之間的關(guān)系。

3）在建設(shè)雨水花園時，一定要保證基層材料具有良好的透水性，以此保證雨水的有效收集，逐漸深入土壤，涵養(yǎng)地下水，或使之補(bǔ)給景觀用水、廁所、澆灌等城市用水。

4.2 海綿城市理念在道路給排水設(shè)計的實(shí)際應(yīng)用

目前，市政道路使用非透水路面的情況比較多。當(dāng)降雨量比較大時，路面會有比較嚴(yán)重的積水，使人們的出行困難，并且也容易造成安全隱患。為了改變現(xiàn)在這樣的狀況，需要適當(dāng)融合海綿城市這一理念，對車行道和人行道開展合理且規(guī)范的排水設(shè)計。路面設(shè)計中的透水性路面能夠?qū)Φ缆贩e水問題提供有效幫助，從而達(dá)到提升地下水吸收能力的作用，使路面積水能夠迅速被吸收。在排水設(shè)計的過程中，透水人行道、半透水人行道這些優(yōu)秀的設(shè)計理念可以使用在市政道路建設(shè)中，并將透水瀝青、透水混凝土、透水磚等透水性材料的優(yōu)勢發(fā)揮出來，將積水問題妥善解決。

4.3 海綿城市在排水輔助設(shè)施中的實(shí)際應(yīng)用

綠化帶、路邊溝和路緣石等都是市政排水系統(tǒng)中重要的輔助設(shè)施，同樣需要結(jié)合海綿城市理念的有效結(jié)合。例如，路邊溝的設(shè)計，傳統(tǒng)的路邊溝設(shè)計以收集、排水為核心，多以混凝土等硬質(zhì)材料建造而成，不僅美觀性差，而且還易出現(xiàn)堵塞問題，而且沒有蓄水和凈化能力。而海綿城市理念的融入，將路邊溝優(yōu)化為種植植物的植草溝，植草溝可以對雨水進(jìn)行有效收集和傳輸，并且利用植物可以對雨水內(nèi)雜質(zhì)進(jìn)行初步過濾。植草溝的應(yīng)用范圍十分廣泛，適用于城市道路、廣場、停車場等透水性不好的地面，也適用于雨水花園、濕地、森林等海綿排水系統(tǒng)中，起到雨水預(yù)處理作用。因此，植草溝更替路邊溝的措施是海綿城市理念的有效體現(xiàn)。

4.4 海綿城市理念中植物選擇的實(shí)際應(yīng)用

海綿城市理念中植物的應(yīng)用可以有效減少雨水對于地面的侵蝕、沖刷，要盡量選擇根系發(fā)達(dá)的植物，用來防止土壤沙化。雨水花園、濕地在強(qiáng)降雨的時候要具備蓄水能力，所以選擇植物時，要選擇具備較強(qiáng)耐水性的植物，長時間不降雨的地區(qū)，要選擇具備一定的耐干旱能力的植物。為節(jié)約成本，優(yōu)先考慮本地及周邊植物，也可以多種植物組合種植，提升建設(shè)地區(qū)的美觀程度，促進(jìn)植物的穩(wěn)定成長[5]。

5 海綿城市理念在市政給排水系統(tǒng)中的設(shè)計要點(diǎn)

5.1 完善城市給排水系統(tǒng)的整體規(guī)劃

在城市給排水設(shè)計中應(yīng)用海綿城市理念時，相關(guān)部門要根據(jù)當(dāng)?shù)厮臈l件和具體要求，因地制宜地設(shè)計城市給排水系統(tǒng)的整體規(guī)劃，明確年徑流總量控制率和水質(zhì)水量控制目標(biāo)后，再進(jìn)行城市給排水具體設(shè)計。由于我國城鎮(zhèn)化趨勢的逐漸提高，人們對于城鎮(zhèn)的排水系統(tǒng)要求也隨之增加，傳統(tǒng)的設(shè)計方法已經(jīng)滿足不了雨水處理的實(shí)際需求，具體設(shè)計時要根據(jù)該地區(qū)近年降雨量進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)合該地區(qū)的水質(zhì)、污水污染指標(biāo)進(jìn)行針對性設(shè)計，最終建設(shè)完善的海綿城市水循環(huán)系統(tǒng)。

5.2 城市給排水系統(tǒng)綠化帶設(shè)計要點(diǎn)

正確配置綠植可以對雨水進(jìn)行過濾凈化、蓄水再利用，提高水資源的有效循環(huán)，減少水資源的流失。相關(guān)單位在設(shè)計綠化帶排水系統(tǒng)時，要考慮可滲透路面的地表徑流設(shè)置相應(yīng)的排水溝，進(jìn)而保證雨水的有效蓄存。另外，綠化帶建設(shè)時要嚴(yán)格按照設(shè)計要求保證間距一致，排水溝要采用斜坡設(shè)計并整體低于地表，但要比綠化帶的土壤表面高[6]。

6 結(jié)語

綜上所述，給排水系統(tǒng)的建設(shè)是保障城市穩(wěn)定發(fā)展的基本措施，與人們的生產(chǎn)、生活密不可分。政府部門和相關(guān)單位要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件和具體要求，整體統(tǒng)籌、細(xì)致規(guī)劃，有針對性地設(shè)計適合本地區(qū)需要的海綿城市給排水系統(tǒng)，以此保證給排水系統(tǒng)的可靠性和高效性，并充分利用所得到的雨水資源，通過相關(guān)技術(shù)手段，進(jìn)行雨水資源循環(huán)再利用，進(jìn)而為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供助力，為城市的穩(wěn)定發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為我國建設(shè)社會主義可持續(xù)發(fā)展道路提供保障。