基于海綿城市理念的市政給排水設(shè)計研究

劉志

(安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，安徽 合肥 230022)

水與城市居民生產(chǎn)生活關(guān)系緊密，市政給排水系統(tǒng)在城市發(fā)展中，具有重要作用，不僅為居民日常生活提供保證，還可緩解城市的污染治理壓力。市政給排水設(shè)計人員，應(yīng)認(rèn)識到工作重要性，主動學(xué)習(xí)海綿城市相關(guān)概念，積極探索將海綿城市理念，用于市政給排水設(shè)計的有效方式，完善城市的給排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)社會與自然環(huán)境的協(xié)同發(fā)展。

1 海綿城市

1.1 理念概述

為應(yīng)對雨水給城市造成的自然災(zāi)害，海綿城市理念被提出，旨在打造如海綿一般可適應(yīng)不同降雨量的城市，實(shí)現(xiàn)對水資源的充分利用，提升水資源的利用率，減少城市發(fā)展造成的水資源浪費(fèi)。海綿城市具有在豐水期儲存多余水資源的能力，并在庫枯水期將存儲水資源取出，用于維持城市運(yùn)轉(zhuǎn)，形成水資源的良性循環(huán)，解決水資源短缺的問題。將海綿城市理念用于市政給排水設(shè)計是體現(xiàn)其應(yīng)用價值的最佳方式，保證城市供水充足，同時改善城市的自然生態(tài)環(huán)境。

1.2 理念應(yīng)用價值

1)優(yōu)化城市的自然環(huán)境，自然環(huán)境是城市發(fā)展的根基，市政給排水設(shè)計是城市建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與城市發(fā)展關(guān)系緊密，如不能合理設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會對城市生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，而海綿城市理念的運(yùn)用可有效解決該問題，將水資源利用作為設(shè)計重點(diǎn)，以免生活污水隨意排放造成環(huán)境污染；2)提高水資源的利用率，應(yīng)用海綿城市理念設(shè)計市政給排水系統(tǒng)可對水資源進(jìn)行凈化，實(shí)現(xiàn)水資源在市政給排水系統(tǒng)中的重復(fù)利用，并收集雨水用于滿足部分行業(yè)生產(chǎn)對水的需求，進(jìn)入枯水期后也能保證城市可用水資源充足；3)海綿城市理念的運(yùn)用為設(shè)計人員提供更多設(shè)計思路，完成設(shè)計工作時更重視設(shè)計方案的合理性，結(jié)合城市的未來發(fā)展需要，對市政給排水設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整，提升設(shè)計方案的實(shí)際應(yīng)用價值，充分發(fā)揮市政給排水系統(tǒng)的作用；4)合理利用城市空間，將海綿城市理念用于市政給排水設(shè)計后，設(shè)計人員關(guān)注城市的人口總數(shù)與用水需求，根據(jù)計算結(jié)果科學(xué)設(shè)計市政給排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，城市空間利用率提升[1]。

1.3 理念應(yīng)用原則

1)應(yīng)用海綿城市理念完成市政給排水設(shè)計工作時，需關(guān)注城市的發(fā)展規(guī)劃，認(rèn)識到市政給排水系統(tǒng)在城市發(fā)展中的作用，了解城市其他建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，將市政給排水設(shè)計作為城市規(guī)劃的一部分，提升設(shè)計方案的科學(xué)性；2)提高設(shè)計人員的能力水平，確保參與市政給排水設(shè)計工作的人員對海綿城市理念有正確的認(rèn)知，能夠在市政給排水設(shè)計中合理應(yīng)用海綿城市理念，對市政給排水設(shè)計方案作出調(diào)整，充分體現(xiàn)海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢；3)設(shè)計中堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先原則，將減少環(huán)境污染作為設(shè)計目標(biāo)，結(jié)合市政給排水系統(tǒng)運(yùn)行需要，合理選擇用于建設(shè)市政給排水系統(tǒng)的材料，在設(shè)計階段明確規(guī)定材料使用標(biāo)準(zhǔn)，以免存在污染的原料被用于市政給排水系統(tǒng)建設(shè)；4)防澇原則，老舊市政給排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用海綿城市理念，對舊城區(qū)原有市政給排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，全面提升城市給排水系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2 市政給排水設(shè)計中應(yīng)用海綿城市理念的方式

2.1 道路結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1.1 主體設(shè)計

道路結(jié)構(gòu)設(shè)計是市政給排水設(shè)計工作的主要工作內(nèi)容，為提升道路結(jié)構(gòu)的合理性，設(shè)計人員可應(yīng)用海綿城市理念對道路結(jié)構(gòu)主體設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，及時將道路積水排出。1)道路材料的選擇，盡量選擇滲水性好的材料用于道路設(shè)計，當(dāng)降雨量大時，道路積水可滲入路面以下，在設(shè)計過程中需檢驗(yàn)不同材料的滲水性，結(jié)合當(dāng)?shù)亟涤炅颗袛嗖牧系倪m用性，確保設(shè)計方案使用道路結(jié)構(gòu)材料可達(dá)到預(yù)期效果；2)在道路兩旁加設(shè)綠化帶，并調(diào)整道路與綠化帶之間的坡度，使路面積水沿坡流入綠化帶，保護(hù)路面結(jié)構(gòu)不受雨水的侵害，且雨水被用于綠化帶澆灌，排出雨水得到有效利用；3)按照海綿城市理念設(shè)置道路結(jié)構(gòu)主體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，要求設(shè)計人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)計工作，使道路具備排洪泄?jié)车墓δ堋?/p>

某城市在市政給排水設(shè)計中應(yīng)用海綿城市理念，將瀝青混凝土用于道路主體設(shè)計，這種材料滲水性強(qiáng)，使用該材料建成的道路結(jié)構(gòu)能夠及時滲透雨水，解決路面積水問題，道路因雨水浸泡而受損的可能性降低[2]。

2.1.2 路基排水設(shè)計

路基是道路結(jié)構(gòu)的主要組成部分，只有合理設(shè)計路基的排水系統(tǒng)，城市道路的穩(wěn)定性才能得到保證，為此設(shè)計人員需將海綿城市理念用于路基排水設(shè)計，增強(qiáng)路基排水設(shè)計方案的實(shí)際可行性，路基排水設(shè)計流程如下所述。1)設(shè)計人員應(yīng)實(shí)地考察施工現(xiàn)場的情況，掌握施工位置的地理?xiàng)l件、氣候條件等，尤其重視當(dāng)?shù)亟涤炅康挠嬎?，匯總實(shí)地考察結(jié)果，明確路基的排水需求，在此基礎(chǔ)上開展路基排水設(shè)計工作；2)設(shè)計方案中根據(jù)實(shí)際情況選擇施工材料與施工技術(shù)，確保使用材料滿足路基排水需要，并將先進(jìn)的施工技術(shù)用于路基排水系統(tǒng)施工，提高路基的穩(wěn)定性，降低路基排水系統(tǒng)設(shè)計難度；3)將BIM技術(shù)用于路基排水設(shè)計，探測路基施工區(qū)域地下管道布設(shè)情況，借助可視化平臺模擬地下管線實(shí)景，設(shè)計人員考慮排水系統(tǒng)與地下管線之間的關(guān)系，對路基排水設(shè)計方案做出調(diào)整，延長道路的使用壽命。

為避免道路積水導(dǎo)致路面坍塌，某城市路基排水設(shè)計人員將海綿城市理念用于路基排水設(shè)計，選擇透氣性、滲水性好的施工材料，并使用先進(jìn)的施工技術(shù)，設(shè)計的路基排水方案實(shí)用性較強(qiáng)，排水系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有作用，海綿城市理念的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)?？梢妼⒑＞d城市用于路基排水設(shè)計效果顯著，大幅度提升設(shè)計方案的科學(xué)性，其他設(shè)計人員也需認(rèn)識到海綿城市理念用于路基排水設(shè)計的重要性，提高路基排水設(shè)計質(zhì)量。

2.2 綠化帶設(shè)計

2.2.1 雨水收集與過濾

應(yīng)用海綿城市理念的市政給排水設(shè)計中，重視水資源的合理利用，因此設(shè)計人員應(yīng)充分發(fā)揮綠化帶的作用，通過綠化帶合理設(shè)計實(shí)現(xiàn)雨水收集與過濾，提高雨水的利用率。1)綠化帶所需灌溉水量有限，過多雨水進(jìn)入綠化帶會對綠化帶產(chǎn)生不良影響，設(shè)計人員需考慮該問題對城市水資源利用率的影響，在綠化帶中增加雨水收集裝置，控制進(jìn)入綠化帶的雨水量，并開發(fā)收集雨水的潛在利用價值，促進(jìn)水循環(huán)體系的建成；2)根據(jù)雨水收集需要，合理設(shè)置綠化帶的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，包括綠化帶高度、使用材料等，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計綠化帶與雨水收集裝置結(jié)構(gòu)，提升設(shè)計方案的合理性，降低雨水排出系統(tǒng)的設(shè)計難度，以便以更合理的方式利用雨水，枯水期解決城市供水不足的問題；3)可直接使用雨水的方式較少，為充分體現(xiàn)收集雨水的利用價值，設(shè)計人員需設(shè)計雨水過濾裝置，在雨水進(jìn)入收集裝置過程中初步凈化水質(zhì)，在設(shè)計綠化帶排水系統(tǒng)時，控制綠化帶使用種植土與砂石層的厚度，濾除雨水中雜質(zhì)，降低利用前的處理難度。

某城市應(yīng)用海綿城市理念設(shè)計綠化帶雨水收集與處理裝置時，符合綠化帶設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的前提下，適當(dāng)調(diào)整種植綠化帶使用種植土、砂石的厚度，并設(shè)置雨水收集裝置，收集雨水中無明顯雜質(zhì)，水質(zhì)滿足大部分行業(yè)的用水需求，雨水在城市給排水系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，減少城市中不必要水資源浪費(fèi)[3]。

2.2.2 強(qiáng)化排水功能

排水功能是綠化帶設(shè)計的重點(diǎn)，綠化帶種植使用土質(zhì)土壤，吸水性強(qiáng)，不具備自主排出多余雨水的能力，需引起市政給排水設(shè)計人員的重視，積極采取措施強(qiáng)化綠化帶的排水功能，達(dá)到收集與利用雨水的目標(biāo)。設(shè)計下沉式綠化帶是海綿城市理念的主要應(yīng)用方式，在設(shè)計下沉式綠化帶時，需注意以下問題。1)綠化帶種植土吸水性強(qiáng)，自身排水能力差，因此在設(shè)計時需在綠化帶旁加設(shè)明溝，通過明溝增強(qiáng)綠化帶的排水能力；2)嚴(yán)格按照計算公式求出雨水控制容量、降雨量、雨水下滲量，判斷綠化帶的排水需求，以此為依據(jù)確定綠化帶規(guī)格，保證綠化帶可排出多余水分；3)為體現(xiàn)下沉式綠化帶的排水優(yōu)勢，設(shè)置雨水排出口，雨水排出口的設(shè)置位置應(yīng)超出地面3～5cm以上，且綠化帶的高度應(yīng)低于路面5～10cm，確保綠化帶內(nèi)多余雨水順利排出綠化帶外。

某城市應(yīng)用海綿城市理念設(shè)計市政給排水系統(tǒng)，將綠化帶排水系統(tǒng)設(shè)計作為設(shè)計重點(diǎn)，深入了解當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，分析綠化帶中植物的灌溉需求，設(shè)計符合綠化帶排水需求的排水結(jié)構(gòu)，綠化帶中多余雨水排出至雨水收集溝，避免綠化帶內(nèi)雨水過多影響植物正常生長，同時收集多余雨水用于其他頻域生產(chǎn)，雨水的利用價值得以充分體現(xiàn)。其他市政給排水設(shè)計人員也應(yīng)借鑒其設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，重視綠化帶排水工作，增強(qiáng)綠化帶的排水性能以收集雨水，提高水資源的利用率。

2.3 人行道與車行道設(shè)計

以往城市建設(shè)中，人行道與車行道設(shè)計為硬化路面，路面滲水性差，當(dāng)降雨量較大時，路面積水排出難度大，導(dǎo)致道路長期浸泡在雨水中出現(xiàn)損壞，使城市出現(xiàn)熱島效應(yīng)，城市可用水資源更加緊缺。海綿城市理念用于市政給排水設(shè)計后，需重視城市人行道與車行道設(shè)計，增強(qiáng)路面的滲水性，避免路面被雨水長時間浸泡，同時完善地下水引導(dǎo)工作，控制城市地下水體系平衡。1)材料的選擇，人行道與車行道面層使用滲水性強(qiáng)的材料，如透水磚、瀝青混凝土等，設(shè)計時考慮材料的力學(xué)性能與造價，選擇最適宜的材料，找平層一般使用碎石、砂礫等，基層使用材料應(yīng)確保孔隙率與透水系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)；2)在開展設(shè)計之前，收集相關(guān)資料，判斷城市氣候特點(diǎn)，分析氣候的變化趨勢，同時探測地區(qū)水文條件，為設(shè)計工作開展提供充足的數(shù)據(jù)信息，提升設(shè)計方案的合理性，將滲入地下的雨水引流至固定位置，以免雨水影響城市地下水系的穩(wěn)定性，通過人行道與車行道設(shè)計保證市政給排水系統(tǒng)始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

某市政給排水設(shè)計人員在設(shè)計過程中，合理運(yùn)用海綿城市理念，創(chuàng)新市政給排水設(shè)計方案，擴(kuò)展設(shè)計內(nèi)容，參與人行道與車行道排水系統(tǒng)設(shè)計，保護(hù)道路的運(yùn)行環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)對雨水的循環(huán)利用，城市中出現(xiàn)熱島效應(yīng)概率下降，市政給排水系統(tǒng)可用水資源增加。由此可見，海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的重要作用[4]。

2.4 附屬設(shè)施設(shè)計

海綿城市理念注重城市各建設(shè)項(xiàng)目的統(tǒng)一部署，因此設(shè)計人員應(yīng)用該理念后應(yīng)重視附屬設(shè)施的設(shè)計，細(xì)化市政給排水設(shè)計內(nèi)容，大幅度提升設(shè)計方案的實(shí)際應(yīng)用效果，充分體現(xiàn)海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中的價值?；炷潦浅鞘薪ㄔO(shè)常用施工材料，但該材料滲水性差，當(dāng)降雨量增大時，混凝土難以排出其中吸收的水分，影響市政給排水系統(tǒng)的運(yùn)行效果。路緣石是附屬設(shè)施的重要組成，也是設(shè)計人員需尤其關(guān)注的設(shè)計內(nèi)容，合理的路緣石設(shè)計可使路面技術(shù)順利進(jìn)入綠化帶，有效避免路面積水，為雨水的循環(huán)利用創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。為降低雨水流入綠化帶的難度，設(shè)計人員可采取增設(shè)孔洞與調(diào)整高度等措施，實(shí)現(xiàn)雨水引流，提升市政給排水設(shè)計方案的合理性。

2.5 綠地銜接設(shè)計

綠地銜接設(shè)計是市政給排水系統(tǒng)設(shè)計工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)用海綿城市理念后，更應(yīng)重視綠地銜接部位的設(shè)計，合理的綠地銜接設(shè)計方式如下所述。1)分析當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特征與氣候特征，調(diào)查不同植物的生長條件，比對綠地銜接區(qū)域條件與植物生長需求的匹配性，選擇最適宜的植物種類，提高綠地銜接區(qū)域植物的成活率，在市政給排水系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮應(yīng)有作用；2)綠地銜接設(shè)計中重視雨水分流設(shè)計與下層綠地設(shè)計，根據(jù)市政給排水設(shè)計需要，制定合理的設(shè)計方案，強(qiáng)化綠地銜接區(qū)域在市政給排水系統(tǒng)運(yùn)行中的保障性能；3)設(shè)計中注意雨水利用價值的開發(fā)，借助綠地銜接收集雨水并存儲，同時在綠地銜接區(qū)域修建種植溝，使綠地銜接區(qū)域形成小型濕地；4)水資源匱乏地區(qū)在設(shè)計銜接綠地時，需將提高雨水利用率作為工作首要任務(wù)，在綠地銜接區(qū)域使用更先進(jìn)的雨水過濾技術(shù)，提升過濾后雨水的水質(zhì)，擴(kuò)大收集雨水的使用范圍。

某城市遵循海綿城市的設(shè)計理念，優(yōu)化綠地銜接設(shè)計方案，落實(shí)設(shè)計方案建成銜接綠地促進(jìn)水循環(huán)體系的構(gòu)建，雨水在市政給排水系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮重要作用，市政給排水系統(tǒng)運(yùn)行效果顯著提升，有效解決該地區(qū)枯水期水資源緊缺的問題。設(shè)計人員需深入學(xué)習(xí)海綿城市理念內(nèi)容，對該理念形成正確的認(rèn)知，重視銜接綠地的設(shè)計，保證市政給排水設(shè)計方案的完整性[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，海綿城市理念在市政給排水設(shè)計中具有較高應(yīng)用價值?？墒菇o排水設(shè)計方案更加合理，為城市快速發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。設(shè)計人員需關(guān)注領(lǐng)域最新研究成果，根據(jù)市政給排水系統(tǒng)建設(shè)需要，在市政給排水設(shè)計中合理應(yīng)用海綿城市理念，優(yōu)化市政給排水設(shè)計方案，提升設(shè)計方案與城市環(huán)境的適應(yīng)性，體現(xiàn)海綿城市理念的設(shè)計優(yōu)勢。