海綿城市理念下市政道路給排水設(shè)計分析

【摘要】文中對海綿城市理念在市政道路給排水設(shè)計中的應(yīng)用與實踐進(jìn)行了探討。通過對海綿城市的核心原則及市政道路給排水設(shè)計的重要性進(jìn)行闡述，分析了給排水設(shè)計的關(guān)鍵要素。研究以鷹潭市為例，報告了該市在海綿城市建設(shè)背景下的給排水設(shè)計現(xiàn)狀，詳細(xì)調(diào)查了具體措施、實施成效與數(shù)據(jù)分析以及遇到的問題和解決方案。研究結(jié)果顯示，海綿城市理念在提升城市防洪排澇能力、改善水質(zhì)方面成效顯著，為城市可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

【關(guān)鍵詞】海綿城市；市政道路；給排水設(shè)計；防洪排澇；水質(zhì)改善

【中圖分類號】TU992 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）08-0101-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，城市水資源的合理利用與環(huán)境保護(hù)日益受到關(guān)注。海綿城市理念作為一種新型的城市建設(shè)模式，旨在通過模仿自然界的水循環(huán)過程，提高城市對徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化、利用和排放能力。市政道路給排水設(shè)計是海綿城市建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，它的科學(xué)合理性直接關(guān)系到城市的水資源管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。文中旨在探討海綿城市理念下市政道路給排水設(shè)計的實踐與應(yīng)用，以期為城市可持續(xù)發(fā)展積累有益經(jīng)驗。

1 海綿城市理念與市政道路給排水設(shè)計的結(jié)合

1.1 海綿城市理念的核心原則

海綿城市理念的核心原則在于模仿自然界的水循環(huán)過程，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種技術(shù)途徑，實現(xiàn)城市良性水文循環(huán)，提高對徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化、利用和排放能力。這一理念強(qiáng)調(diào)尊重自然、順應(yīng)自然，與自然和諧相處，從而確保城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”和“韌性”[1]。具體而言，海綿城市理念倡導(dǎo)在低影響開發(fā)（LID）的基礎(chǔ)上，通過源頭分散的小型控制設(shè)施來維持和保護(hù)開發(fā)前的水文條件，盡可能減小城市開發(fā)建設(shè)對原有自然環(huán)境的影響。在實現(xiàn)這些核心原則的過程中，數(shù)據(jù)扮演著至關(guān)重要的角色，通過對城市降雨量、徑流量、水質(zhì)等關(guān)鍵指標(biāo)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，可以更精確地了解城市水資源的分布和流動情況，從而制定出更為科學(xué)合理的給排水設(shè)計方案。

1.2 市政道路給排水設(shè)計在海綿城市中的角色

在海綿城市的建設(shè)中，道路作為城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其中給排水系統(tǒng)的設(shè)計直接影響到城市的水資源管理和環(huán)境保護(hù)。通過合理的給排水設(shè)計，可以有效地收集和利用雨水，減少城市內(nèi)澇的發(fā)生，同時提高水資源的利用效率。此外，市政道路給排水設(shè)計還需充分考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，確保在實現(xiàn)水資源高效利用的同時，也能保護(hù)城市的生態(tài)環(huán)境。市政道路給排水設(shè)計需要遵循環(huán)保、可持續(xù)的原則，通過合理的管道布局和儲水設(shè)施的設(shè)置，實現(xiàn)雨水的快速排放和有效利用[2]。這不僅可以提高城市的防洪排澇能力，還可以為城市的綠化、清潔等提供可持續(xù)的水源。

1.3 海綿城市理念下市政道路給排水設(shè)計的目標(biāo)與挑戰(zhàn)

在海綿城市理念下，市政道路給排水設(shè)計的目標(biāo)主要是實現(xiàn)水資源的高效利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，這需要通過科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計，使道路給排水系統(tǒng)既能滿足城市的排水需求，又能實現(xiàn)雨水的收集和利用，從而達(dá)到節(jié)約水資源、減少環(huán)境污染的目的。然而，在實際操作中，市政道路給排水設(shè)計面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，城市的氣候條件、地形地貌等自然因素對給排水設(shè)計有著重要影響，需要進(jìn)行深入的調(diào)研和分析。其次，城市的發(fā)展水平和人口密度也會影響給排水系統(tǒng)的需求和設(shè)計，需要綜合考慮各種因素來確保系統(tǒng)的科學(xué)性和可持續(xù)性。此外，資金和技術(shù)也是制約給排水設(shè)計的重要因素，需要尋求經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的平衡。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)并應(yīng)對挑戰(zhàn)，需要充分利用現(xiàn)代科技手段進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和分析。通過對降雨量、水質(zhì)、水量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，可以更準(zhǔn)確地了解城市水資源的狀況和需求，從而制定出更為合理的給排水設(shè)計方案。同時，還需要加強(qiáng)與相關(guān)部門、企業(yè)和社會各界的合作與交流，共同推動海綿城市建設(shè)和市政道路給排水設(shè)計的優(yōu)化與發(fā)展。

2 市政道路給排水設(shè)計的關(guān)鍵要素分析

2.1 道路自然排水能力的評估與利用

道路的自然排水能力是市政道路給排水設(shè)計的核心要素，這一能力深受降雨量、地形地貌等多重因素的影響。在南方多雨地區(qū)，例如廣州和福州，年平均降雨量分別高達(dá)1 800 mm和1 300 mm，這就要求城市的道路必須具備強(qiáng)大的自然排水能力。例如，福州市某主干道設(shè)計中，通過巧妙利用地勢差和增設(shè)排水溝，道路的排水效率提升了30%，有效緩解了積水現(xiàn)象。地形同樣是一個不可忽視的影響因素，例如在山地城市重慶，某新建道路項目充分利用山地坡度，設(shè)計多個排水口和沉砂池，使得暴雨期間雨水能夠迅速排放，有效避免了山洪對城市的影響[3]。

2.2 雨水的收集、儲存與再利用

沈陽市某公園進(jìn)行了海綿化建設(shè)，不僅承接自身雨水，還能承接周邊部分小區(qū)共0.32萬 m2區(qū)域的雨水徑流，確保雨水能夠就地消納。雨后，公園內(nèi)湖泊調(diào)蓄的雨水可用于綠地灌溉、道路澆灑，年回用量可達(dá)0.7萬 m2。在老舊小區(qū)改造過程中，也因地制宜地建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施。例如，深圳某宿舍老舊小區(qū)改造時，就利用小區(qū)原有水景，將其改造成雨水調(diào)蓄設(shè)施，該設(shè)施雨水收集規(guī)模達(dá)54.08 m3[4]。衡水市在市區(qū)排水系統(tǒng)綜合整治工程中，實施了雨污分流改造項目，不僅克服了施工點位眾多、工期緊張、資金不足等難題，還通過結(jié)合雨污分流技術(shù)原理與實際情況，創(chuàng)新出一條技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)可行、社會影響最小的“衡水雨污分流”新路徑。具體措施包括：①優(yōu)化排水管網(wǎng)布局，實現(xiàn)雨水與污水的完全分離；②采用先進(jìn)的雨水收集和處理技術(shù)，提高雨水利用率；③加強(qiáng)排水設(shè)施的維護(hù)與管理，確保長期穩(wěn)定運行。

2.3 雨水滲透與地下水補(bǔ)給

雨水滲透設(shè)施是海綿城市建設(shè)的重要組成部分，它能有效地將雨水滲透到地下，補(bǔ)充地下水資源，同時減少地表徑流，緩解城市內(nèi)澇問題。各城市根據(jù)自身的氣候條件、土壤類型等因素，選擇不同類型的雨水滲透設(shè)施。例如，北方干旱地區(qū)的一些城市采用滲水井、滲水溝等設(shè)施來增加雨水的滲透率；而南方濕潤地區(qū)則更多地采用綠色基礎(chǔ)設(shè)施，如植草溝、雨水花園等來促進(jìn)雨水的自然滲透。采用雨水滲透設(shè)施的城市，地下水位普遍得到有效提升，這不僅有助于保護(hù)地下水資源，還能為城市的生態(tài)環(huán)境提供持續(xù)的水源支持。同時，通過對比各城市雨水滲透設(shè)施的效果可以發(fā)現(xiàn)，那些設(shè)計合理、維護(hù)得當(dāng)?shù)脑O(shè)施在提升地下水位、緩解城市內(nèi)澇等方面發(fā)揮了顯著作用。

3 海綿城市理念下市政道路給排水設(shè)計的實踐

3.1 海綿城市建設(shè)背景

鷹潭市坐落于江西省東部，是一個擁有得天獨厚自然環(huán)境的城市，但它也面臨著每年主汛期帶來的洪澇災(zāi)害威脅。這座城市地處信江中下游，每年4～7月隨著雨季的到來，大量的降雨會給城市帶來不小的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，鷹潭市積極響應(yīng)國家關(guān)于海綿城市建設(shè)的倡議，努力將這一先進(jìn)理念融入城市規(guī)劃和建設(shè)中。海綿城市，顧名思義就是希望城市能像海綿一樣，在雨水充足時吸水、蓄水、凈化水，在需要時將蓄存的水釋放并加以利用[5]。這一理念強(qiáng)調(diào)的是與自然環(huán)境和諧共生，減少城市化進(jìn)程中對自然水循環(huán)的干擾，從而提高城市應(yīng)對環(huán)境變化和雨水帶來的自然災(zāi)害的能力。自2021年成功躋身全國首批系統(tǒng)化全域推進(jìn)海綿城市建設(shè)示范城市之列，鷹潭市便開始大刀闊斧地改革與建設(shè)，這不僅是對城市基礎(chǔ)設(shè)施的一次全面升級，更是對城市未來發(fā)展模式的一次深刻反思和重新定位。

3.2 給排水設(shè)計的具體措施

在推進(jìn)海綿城市建設(shè)的過程中，鷹潭市在市政道路給排水設(shè)計上采取了一系列具有創(chuàng)新性和前瞻性的措施。

首先，為了完善防洪排澇體系，鷹潭市對信江干堤進(jìn)行全面的治理，并特別注重道路自然排水能力的評估與利用。通過對城市道路地形地貌的詳細(xì)分析，結(jié)合降雨量等氣象數(shù)據(jù)，對道路的自然排水能力作出科學(xué)評估，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行巧妙設(shè)計。例如，在新建和改建道路時，充分利用地勢差，合理設(shè)置排水溝和沉砂池，有效提升了道路的排水效率，減輕暴雨期間的積水現(xiàn)象。

其次，針對城市水體水質(zhì)不佳的頑疾，進(jìn)行了全面的雨污分流改造。通過對排口的溯源排查和整治以及對地下雨污管網(wǎng)的修復(fù)和更新，實現(xiàn)了雨水和污水的有效分離。這一舉措不僅大幅提升了城市污水處理的效率，還有效改善了城市水體的水質(zhì)，為市民提供更加優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。

最后，在市政道路的建設(shè)中，也融入了海綿城市的理念。通過采用透水鋪裝、下沉式綠地等具有海綿特性的設(shè)計元素，市政道路不僅能夠削減、滯蓄和凈化雨水，還能夠在極端天氣條件下有效減輕城市的排澇壓力。這種創(chuàng)新的設(shè)計思路，不僅提升了城市的防洪排澇能力，還為城市的生態(tài)環(huán)境帶來顯著的改善。

3.3 成效與數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過三年的持續(xù)努力，鷹潭市在海綿城市建設(shè)方面取得顯著的成效，主要體現(xiàn)在防洪排澇能力的增強(qiáng)和水質(zhì)的明顯改善方面。

1）防洪排澇能力大幅提升。通過實施一系列海綿化改造項目，市中心城區(qū)新增了高達(dá)115.5萬 m3的調(diào)蓄規(guī)模。這一數(shù)字的背后，是城市雨水調(diào)蓄能力的巨大提升，意味著在暴雨等極端天氣條件下，城市能夠更有效地應(yīng)對雨水積聚和排水問題。同時，城市的總體排澇能力也得到顯著提升，達(dá)到31.26 m3/s，數(shù)據(jù)的增長，直接體現(xiàn)了海綿城市建設(shè)在提升城市防洪排澇能力方面的顯著作用。在暴雨季節(jié)，這將極大地減少城市內(nèi)澇的風(fēng)險，保障市民的生命財產(chǎn)安全。

2）水質(zhì)改善效果顯著。鷹潭市在水質(zhì)改善方面也取得了顯著的成果。通過全面的雨污分流改造和地下管網(wǎng)的修復(fù)更新，城市生活污水的集中收集率大幅提高，達(dá)到66.48%。與2021年相比提高30.1%，充分證明海綿城市建設(shè)在水質(zhì)改善方面的有效性。新區(qū)污水處理廠的進(jìn)水COD濃度，與項目改造前相比提高231%。這一提升反映了污水處理廠在處理效率和水質(zhì)改善方面的巨大進(jìn)步，也是海綿城市建設(shè)成效的直接體現(xiàn)。這些改善不僅提升了城市的水環(huán)境質(zhì)量，也體現(xiàn)出在污水處理和環(huán)境保護(hù)方面的堅定決心和持續(xù)努力。

3.4 問題分析及解決方案

在推進(jìn)海綿城市建設(shè)過程中，老舊小區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱和地下管網(wǎng)老化是兩個主要的難題和挑戰(zhàn)。針對這些問題，相關(guān)部門采取了切實可行的解決方案。首先，老舊小區(qū)的海綿化改造與城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造工作相結(jié)合，進(jìn)行全面的升級改造。通過鋪裝透水磚、修建生態(tài)植草溝等措施，有效解決了小區(qū)積水問題，并提升了小區(qū)的環(huán)境品質(zhì)。這些改造不僅改善了居民的居住環(huán)境，也提升了城市的整體形象和品質(zhì)。其次，針對地下管網(wǎng)老化問題，進(jìn)行全面的管網(wǎng)修復(fù)與更新工作。通過溯源排查整治排口、修復(fù)破損管網(wǎng)等措施，提高了污水收集處理效能，確保城市水環(huán)境的持續(xù)改善，而這些工作也為城市的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

3.5 解決方案的有效性分析

對比實施海綿城市建設(shè)前后的數(shù)據(jù)變化，可以看出解決方案的有效性。例如，老舊小區(qū)海綿化改造后，積水問題得到有效解決；地下管網(wǎng)修復(fù)與更新后，污水收集處理效能得到顯著提升，這些變化充分證明在海綿城市建設(shè)中所采取的措施是行之有效的?？偟膩碚f，鷹潭市在海綿城市建設(shè)中取得的成效是顯著的，不僅提升了城市的防洪排澇能力和水質(zhì)改善效果，也為城市居民提供了更加優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。未來，將繼續(xù)深化海綿城市建設(shè)理念在各個領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，為打造更加宜居、宜業(yè)、宜游的現(xiàn)代化城市而努力。同時，也將積極總結(jié)經(jīng)驗并持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新海綿城市建設(shè)模式和方法論體系，為全國乃至全球的海綿城市建設(shè)積累有益的實踐經(jīng)驗。

4 結(jié)語

通過深入分析海綿城市理念在市政道路給排水設(shè)計中的應(yīng)用，以及鷹潭市的實踐案例，證明海綿城市理念在提升城市防洪排澇能力和改善水質(zhì)方面的有效性。通過科學(xué)合理的給排水設(shè)計，城市能夠更好地應(yīng)對極端天氣條件，減少內(nèi)澇風(fēng)險，保障市民生命財產(chǎn)安全。同時，水質(zhì)的明顯改善也為城市居民提供更加優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。海綿城市建設(shè)的成功實踐不僅為鷹潭市帶來顯著的成效，也為其他城市提供可以借鑒的經(jīng)驗和模式。未來，應(yīng)繼續(xù)深化海綿城市建設(shè)理念在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，推動城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔添銘.海綿城市理念下市政道路給排水設(shè)計分析[J].低碳世界，2024，14（1）：91-93.

[2] 謝晶，白云峰，張文鵬.試論海綿城市建設(shè)理念在市政給排水設(shè)計中的應(yīng)用[J].水上安全，2023（15）：22-24.

[3] 劉美霞.基于海綿城市建設(shè)理念的市政給排水建設(shè)研究[J].城市建設(shè)理論研究，2023（23）：217-219.

[4] 胡云春.海綿城市理念下市政道路給排水設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].居業(yè)，2023（7）：100-102.

[5] 李清.市政道路給排水設(shè)計中“海綿城市”理念的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2023（27）：193-195.

[作者簡介]劉哲彥（1993—），男，天津人，本科，助理工程師，研究方向：市政給排水。