城市給排水建設(shè)中海綿城市理念的運(yùn)用

冉茂旭

華邦偉業(yè)（貴安新區(qū)）工程有限公司 貴州 貴陽 550002

現(xiàn)階段，我國城市建設(shè)進(jìn)程日益加快，城市內(nèi)澇問題也日益突出[1]。對(duì)此，為了能夠解決這一問題，城市給排水建設(shè)中積極引入海綿城市理念，其在雨季時(shí)可積極發(fā)揮滲透、儲(chǔ)存、凈化等功能，不僅可彌補(bǔ)目前城市給排水系統(tǒng)中的不足之處，而且還能夠預(yù)防出現(xiàn)惡劣環(huán)境，保護(hù)人類健康。對(duì)此，在城市給排水建設(shè)中引入海綿城市理念具有重大的實(shí)踐意義。

1 海綿城市理念

針對(duì)不斷出現(xiàn)的內(nèi)澇災(zāi)害，我國創(chuàng)新提出了海綿城市建設(shè)的計(jì)劃，該計(jì)劃中把道路兩邊與停車場更改為下沉式綠地，要求綠化帶具有一定的坡度，如此可順利地排出雨水[2]。同時(shí)，對(duì)雨水收集系統(tǒng)、綜合利用系統(tǒng)進(jìn)行有效完善，注重開發(fā)與重點(diǎn)改造全部公共設(shè)施，賦予其蓄留雨水的能力，并盡快恢復(fù)自然河道、水塘，開設(shè)新的排水溝渠，如此不僅可擁有較高的雨水滲透率，而且還能夠?qū)Τ鞘袩釐u效應(yīng)予以緩解?；诤＞d城市理念，城市水循環(huán)如圖1所示。

圖1 基于海綿城市的城市水循環(huán)

2 城市給排水建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 城市給排水設(shè)施不夠完善

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，城市建筑物種類、數(shù)量日益繁多，對(duì)于目前城市給排水系統(tǒng)而言，管道設(shè)施落后是典型問題，難以迎合目前城市給排水負(fù)荷的需求。同時(shí)，一些老舊城市小區(qū)目前依然是雨污合流的情況，造成雨水資源流入到污水系統(tǒng)重，這樣不僅白白浪費(fèi)了雨水資源，而且還不利于污水廠的處理。針對(duì)這些情況，為了確保城市可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對(duì)城市給排水設(shè)施進(jìn)行完善與優(yōu)化。

2.2 城市給排水工程深受極端天氣的影響

氣候變暖對(duì)全球各國家的影響十分深刻，造成這一氣候變化的根本原因在于未充分利用現(xiàn)有自然資源。同時(shí)，在多種氣候因素的共同作用下，極端天氣頻繁出現(xiàn)，對(duì)人們的生活影響較大。暴雨出現(xiàn)后，城市排水系統(tǒng)往往會(huì)由于自然雨水、洪澇災(zāi)害的影響而出現(xiàn)癱瘓的情況，城市內(nèi)澇較為常見，嚴(yán)重阻礙了城市化發(fā)展。

2.3 雨洪資源利用效率較低

通過實(shí)踐表明，雨水掉落地面后一部分會(huì)滲透到地底，再加上城市化建設(shè)進(jìn)程加快，有的地面從以前的自然路面整修成瀝青路面，這一種硬性路面會(huì)導(dǎo)致雨水大規(guī)模流失。同時(shí)，雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)獲取不合理，未深入了解地形地貌，不合理劃分匯水面積，導(dǎo)致內(nèi)澇頻繁出現(xiàn)，也使得城市面臨著水資源緊缺的情況。

3 城市給排水建設(shè)中海綿城市理念具體應(yīng)用

3.1 海綿城市“滲”的功能在給排水建設(shè)中的應(yīng)用

3.1.1 引水溝渠設(shè)計(jì)

對(duì)于傳統(tǒng)城市建設(shè)而言，城市鋪裝主要是市政公共區(qū)域景觀、人們居住區(qū)域的景觀?，F(xiàn)階段，鋪裝透水景觀時(shí)所使用的材料透水性較差，造成雨水滲透性越來越差。對(duì)此，引入海綿城市理念，使用過透水鋪裝，可有效改善雨水滲透的情況，并利用水溝槽、水渠等把雨水慢慢地引流到城市街道設(shè)計(jì)的滯留設(shè)施中[3]。

3.1.2 鋪裝透水混凝土

以前，城市用地面積大部分為道路，道路鋪設(shè)材料不符合規(guī)定，那么則會(huì)造成雨水滲透性差強(qiáng)人意[4]。對(duì)此，在小區(qū)、停車場道路等地面鋪裝透水混凝土，不僅能夠提高雨水滲透率，而且還能夠控制地表徑流，且把滲透預(yù)售引流到地下儲(chǔ)蓄池，通過凈化對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)充，從而預(yù)防出現(xiàn)水資源被污染的情況出現(xiàn)。

3.2 海綿城市“蓄”的功能在給排水建設(shè)中的應(yīng)用

3.2.1 打造科學(xué)合理的蓄水模塊

在海綿城市中，雨水蓄水池模塊比較獨(dú)特，其不僅擁有強(qiáng)大的承壓力，而且還可以較小蓄水面積實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的水儲(chǔ)存能力[5]。同時(shí)，雨水蓄水池模塊憑借95%的鏤空空間，從而獲得較強(qiáng)的蓄水能力。設(shè)計(jì)時(shí)，排放與儲(chǔ)存水還需土工布、防水布的配合，并科學(xué)設(shè)定出水管、進(jìn)水管及水泵位置。通過海綿蓄水模塊處理后的水，可用在人們生活中，也可用于路面灑水、旅游景區(qū)用水補(bǔ)給等。另外，這些水還可用在消防用水、循環(huán)冷取水中。

3.2.2 優(yōu)化地下蓄水池

借助蓄水池收集雨水，其主要由沉砂井、蓄水池結(jié)構(gòu)體、流入流出水管、出水井、曝氣系統(tǒng)等構(gòu)成。對(duì)于蓄水池而言，還需注重植物品種[6]。如果是大型喬木植物、灌木綠化植物，蓄水池厚度應(yīng)超過60mm，且要求骨料為粗骨料，直徑不得低于25mm；如果是藤本科類或綠籬等職務(wù)，骨料厚度最好是80mm，且主要是陶粒[7]。同時(shí)，對(duì)于蓄水池內(nèi)部，鋪設(shè)時(shí)選擇使用穿口PVC，將土壤中的水分含量予以維持。

3.3 海綿城市滯留功能在城市給排水建設(shè)中的應(yīng)用

一般情況下，邊緣區(qū)設(shè)計(jì)了草地，雨水徑流經(jīng)過時(shí)往往會(huì)被截留，被截留后便流入到緩沖區(qū)域。將一些細(xì)小石塊放入到緩沖區(qū)域，可將雨水中的雜質(zhì)進(jìn)行規(guī)律，并把這些雜質(zhì)緩沖到徑流區(qū)域。作為一種分界線，邊緣區(qū)中的植物應(yīng)具有較強(qiáng)的耐濕性[8]。這里，為了預(yù)防高差所造成的雨水直接沖刷植物，可利用礫石予以消能處理。這一操作時(shí)，雨水徑流會(huì)直接進(jìn)入到邊緣區(qū)。設(shè)置平道牙，可改善路面長時(shí)間積水的情況，對(duì)市政管網(wǎng)排水壓力予以減少。

另外，基于海綿城市理念設(shè)計(jì)生態(tài)滯留區(qū)，可從如下幾點(diǎn)著手：（1）植草溝。一般情況下，植草溝設(shè)置在商業(yè)網(wǎng)、工業(yè)區(qū)、居住區(qū)附近，且溝頂寬度0.5m—2m，深度0.05m—0.25m，邊坡比例為1：3—1：4 ，如此可提高這些地區(qū)的排水能力[9]。（2）雨水槽。在海綿城市理念的引導(dǎo)下，以人工修筑或天然的方式補(bǔ)充地下水，利用雨水塘對(duì)徑流峰值進(jìn)行控制。

4 工程概況

某地區(qū)致力于創(chuàng)建一個(gè)集合綠色、科技、民生、環(huán)保為一天的現(xiàn)代化興趣，規(guī)劃建設(shè)225km2。其中，B地塊為3.02×104m2，且給排水建設(shè)引入海綿城市理念，具體應(yīng)用如下：

4.1 海綿城市指標(biāo)計(jì)算

4.1.1 綜合徑流系數(shù)

對(duì)于綜合徑流系數(shù)而言，其是各種用地類型的加權(quán)徑流值。參照GB 50015—2019《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[10]對(duì)綜合徑流量系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算公式為：

其中，表示綜合徑流系數(shù)；表示匯水面積，表示i類下墊面徑流系數(shù)；F是匯水面積[11]。

根據(jù)B地塊具體情況，對(duì)各種海綿城市設(shè)施徑流系數(shù)進(jìn)行總結(jié)，并將綜合流量徑流系數(shù)、綜合雨量徑流系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，詳見表1。

表1 海綿城市設(shè)施徑流系數(shù)

通過表1數(shù)據(jù)得知，B地塊的綜合雨量徑流系數(shù)、綜合流量徑流系數(shù)均低于0.55，這同海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符合。

4.1.2 透水鋪裝

對(duì)于市政道路、游樂場、中心廣場等，該地區(qū)鋪裝露骨透水混凝土；對(duì)于人行道、消防登高面等，選擇鋪裝透水材料；一些公園道路選擇碎拼青石板。其中，硬質(zhì)鋪裝面積為2513m2，透水鋪裝面積為12390m2，總硬質(zhì)鋪裝面積為14903m2。根據(jù)透水鋪裝率計(jì)算公式得知，該塊地透水鋪裝率為83%，其符合規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（＞70%）。

4.1.3 綠化

該塊地中的各建筑物周圍均設(shè)計(jì)了下凹綠地，并設(shè)計(jì)了邊溝及植草溝，這樣屋頂雨水便可直接、順利地流入到下凹綠地中。同時(shí)，針對(duì)超額雨水排放的情況，下凹綠地、雨水花園中均設(shè)計(jì)了溢流口，且同最近的雨水檢查井、雨水口進(jìn)行連接，可第一時(shí)間排走超額雨水。據(jù)調(diào)查，該塊地下凹綠地面積為2895m2，雨水花園為456m2，普通綠地為1375m2，總綠地面積為4726m2。再結(jié)合下凹綠地率計(jì)算公式，計(jì)算出該塊地下凹綠地率為71%，這同規(guī)劃設(shè)計(jì)要求下凹綠地率≥50%相符合。

4.1.4 綠色屋頂

規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)住宅屋面打算采用坡屋頂形式的綠色屋頂，然而因其會(huì)增加建筑物的結(jié)構(gòu)荷載，且坡度也不得過大，所以只有公共服務(wù)性建筑、商業(yè)建筑屋頂采用了這一綠色屋頂。

4.1.5 單位硬化面積內(nèi)的調(diào)蓄容積

根據(jù)該塊地實(shí)際情況，其硬化面積為14 363m2，規(guī)劃海綿設(shè)施調(diào)蓄容積692.9m3。因此，基于公式計(jì)算出單位硬化面積的調(diào)蓄容積為0.048 2 m3/m2，超過了規(guī)劃設(shè)計(jì)方案要求的0.03 m3/m2，符合規(guī)劃要求。

4.1.6 年徑流污染去除率

該塊地雨水系統(tǒng)選擇使用雨污分流排水形式，且規(guī)劃要求徑流污染去除率要≥65%，城市面源污染控制率采取TSS進(jìn)行計(jì)算。據(jù)了解，該地塊中綠化屋面、下凹綠地、雨水花園、透水鋪裝、蓄水池等具有去除污染物SS的作用，且具體去除率詳見表2。

表2 污染物去除率

結(jié)合新區(qū)年徑流總量及降雨量實(shí)際情況，再計(jì)算出設(shè)計(jì)降雨量為46mm。這里，年徑流污染去除率=年徑流總量控制率×海綿設(shè)施對(duì) SS的平均去除率?；诖?，可計(jì)算出實(shí)際年徑流污染去除率為74.30%，這同規(guī)劃設(shè)計(jì)要求（＞65%）相符合。

4.1.7 雨水蓄水池

在該地塊中設(shè)計(jì)一個(gè)雨水蓄水池，選擇PP 模塊拼裝式，并安裝了地埋一體式雨水處理設(shè)備，并基于雨水回用具體用途安裝相關(guān)凈化設(shè)備。

4.2 雨水綜合利用

B地塊雨水綜合利用中，經(jīng)過處理后的雨水主要用于澆灑道路、綠化澆水、沖洗車輛。為了能夠更好地利用雨水，安裝了一套雨水綜合處理系統(tǒng)，可獲得708.75 m3的雨水。這里，該系統(tǒng)前端設(shè)置了雨水分流井，初步處理雨水后，流入到蓄水池，再使用自動(dòng)化清洗過濾器、紫外線進(jìn)行全面消毒與過濾，然后再流入到清水池備用，具體工藝流程如圖2所示。

圖2 雨水綜合利用系統(tǒng)工藝流程示意圖

5 結(jié)語

綜上所述，城市給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)系到城市的運(yùn)行與發(fā)展。給排水系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)結(jié)合城市具體發(fā)展規(guī)劃，對(duì)各種影響因素進(jìn)行充分考慮，并引入海綿城市理念，有效預(yù)防出現(xiàn)城市內(nèi)澇的情況，并高效率利用雨水，助力于城市發(fā)展。