排水設計在海綿城市理念中的應用

文/杜江 北京市工業設計研究院 北京 100053

當前，對于“海綿城市”的發展在世界各國都有不同程度的發展，盡管概念有所差異，但是其本質基本相當，都是將生態化的理念融入到城市規劃當中，通過對城市范圍內分散的自然降水的有效收集和利用，實現水資源的有效開源，如此方能在滿足城市給排水需要的同時，減少對水資源的索取，實現城市與自然環境的和諧相處。

1、海綿城市的定義及原則

所謂“海綿城市”是指通過合理的城市規劃和設計將城市各要素構建為統一的整體，是一種形象的表述，國際通用術語為“低影響開發雨水系統構建”，城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。

海綿城市建設應遵循生態優先原則，以滲、滯、蓄、凈、用、排為主要技術措施，緩釋、慢排及源頭控制為主要設計理念，優先利用自然排水系統，建設生態排水設施，實現城市雨水徑流源頭減排、分散蓄滯、緩釋慢排和合理利用，使城市開發建設后的水文特征接近開發前，有效緩解城市內澇，削減城市徑流污染負荷，減緩或降低自然災害和環境變化的影響，保護和改善水生態環境。將自然途徑與人工措施相結合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度的實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態環境保護。

2、海綿城市建設與傳統城市建設的區別

傳統城市建設模式，硬化面積大，降雨時，主要依靠排水管渠、排水泵站等設施來排水，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規劃設計理念，往往造成逢雨必澇，旱澇急轉的情況。

海綿城市建設，首先要扭轉觀念。根據《海綿城市建設技術指南》，利用“綠色”措施組織排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規劃設計為理念。

建設“海綿城市”并不是推倒重來，取代傳統的排水系統，而是對傳統排水系統的一種“減負”和補充，最大程度的發揮城市本身的作用。在海綿城市建設過程中，應統籌自然降水、地表水和地下水的系統性，協調給水、排水等水循環利用各環節，并考慮其復雜性和長期性。

3、工程實例

國家先后公布兩批中央財政支持海綿城市建設試點，如：遷安、白城、鎮江、嘉興、池州、廈門、萍鄉、濟南、鶴壁等30個。重點是要解決城市建設中的水環境、水生態和內澇問題。

其中萍鄉市西門內澇區綜合整治工程建設規模及工作主要內容為：西門內澇區、核心區、任務區，北以昭萍東路、東以萍水河、南以躍進南路——八一路——西環路、西以萍水河為界，總面積為0.94平方公里，完成建筑小區LID工程、公園廣場LID工程、市政道路管線、末端控制系統（調蓄池和泵站）設計工作。

4、公園與廣場LID工程-萍鄉市人民公園

4.1 工程概況

萍鄉市人民公園位于老城區范圍內，廣場路與躍進南路交匯處，用地面積11323m2，建筑占地面積為419m2，建筑密度3.7%，根據該公園海綿城市建設方案，生物滯留池面積429m2，透水鋪裝約2247m2，旱溪草溝155米。

4.2 設計內容、范圍

設計范圍內的室外園林景觀、園林建筑及給排水、景觀照明。

4.3 海綿技術設計

該區域內設計的海綿設施有生物滯留池、透水鋪裝、旱溪草溝。

4.3.1 生物滯留設施施工要求

（1）植被及種植土層厚度視植物類型而定，草本植物≥600mm,灌木≥900mm,喬木≥1200mm,為增加滲透性能，種植土可摻入20%細砂。種植土必須經細篩過篩且與細砂混合均勻。

（2）蓄水深度200mm-250mm，

4.3.2 透水混凝土路面施工要求

（1）道路的寬度和坡度以施工圖中的尺寸標注為準。

（2）透水混凝土面層應設計縱向和橫向接縫，縱向接縫的間距應按路面寬度在3.0m-4.5m范圍內確定，橫向接縫的間距宜為4.0m-6.0m。

4.4 海綿設施維護管理注意事項

4.4.1 基本要求

（1）公共項目的低影響開發設施由城市道路、排水、園林等相關部門按照職責分工負責維護監管。其他低影響開發雨水設施，該設施的所有者或其委托方負責維護管理。

（2）應建立健全低影響開發設施的維護管理制度和操作規程，配備專職管理人員和相應的監測手段，并對管理人員和操作人員加強專業技術培訓。

（3）低影響開發雨水設施的維護管理部門應做好雨季來臨前和雨季期間設施的檢修和維護管理，保障設施正常、安全運行。

（4）低影響開發設施的維護管理部門宜對設施的效果進行監測和評估，確保設施的功能得以正常發揮。

4.4.2 透水鋪裝

（1）面層出現破損時應及時進行修補或更換；

（2）出現不均勻沉降時應進行局部整修找平；

（3）當滲透能力大幅下降時應采用沖洗、負壓抽吸等方法及時進行清理。

4.4.3 維護頻次

(1）生物滯留設施：檢修、植物養護2次/年（雨季之前、期中）。植物栽種初期適當增加澆灌次數；不定期的清理植物殘體和其他垃圾。

（2）透水鋪裝：檢修、疏通透水能力2次/年（雨季之前和期中）。

4.4.4 風險管理

(1)陡坡坍塌、滑坡災害易發的危險場所，對居住環境以及自然環境造成危害的場所，以及其他有安全隱患場所不應建設低影響開發設施。

(2)低影響開發雨水設施的運行過程中需注意防范以下風險：

生物滯留設施、滲井、滲管/渠、滲透塘等滲透設施是否引起地面或周邊建筑物、構筑物坍塌，或導致地下室漏水等。

5、市政道路管網工程-八一路

5.1 工程概況

八一路為城市次干路，西起西環路，東至萍水北路，現狀為一塊板形式，機非混行，道路為不等寬形式，平均寬度30m，長度為0.79km。現狀排水管線為雨污合流管線，雙側布置，管徑規格為400mm＊400mm及600mm＊600mm。現狀管網年久失修，淤積嚴重。加之地勢低洼，以至八一路成為西門內澇區內澇最嚴重的區域之一。

5.2 設計內容、范圍

道路改造的內容為：行道樹改造為下沉式綠地、人行道透水鋪裝改造、車行道面層加鋪改造以及市政排水管網改造。

涉及道路、交通、給排水、綠化等專業。設計內容包括：道路橫斷面設計、人行道下沉綠地設計、人行道透水鋪裝設計、車行道排水瀝青路面設計、邊緣排水系統設計、市政道路排水設計以及附屬構。

道路排水系統采用雨、污水分流制，保留并局部改造現狀排水管線為污水管線，新建雨水管線。雨水自東向西排入西環路雨水系統。

5.3 主要遵循原則

（1）城市道路應在滿足道路基本功能的前提下達到相關規劃提出的低影響開發控制目標與指標要求。為保障城市交通安全，在低影響開發設施的建設區域，城市雨水管渠和泵站的設計重現期、徑流系數等設計參數應按《室外排水設計規范》（GB50014）中的相關標準執行。

（2）道路人行道宜采用透水鋪裝，非機動車道和機動車道可采用透水瀝青路面或透水水泥混凝土路面，透水鋪裝設計應滿足國家有關標準規范的要求。

（3）道路橫斷面設計應優化道路橫坡坡向、路面與道路綠化帶及周邊綠地的豎向關系等，便于徑流雨水匯入低影響開發設施。

（4）路面排水宜采用生態排水的方式，也可利用道路及周邊公共用地的地下空間設計調蓄設施。路面雨水宜首先匯入道路紅線內綠化帶，當紅線內綠地空間不足時，可由政府主管部門協調，將道路雨水引入道路紅線外城市綠地內的低影響開發設施進行消納。當紅線內綠地空間充足時，也可利用紅線內低影響開發設施消納紅線外空間的徑流雨水。低影響開發設施應通過溢流排放系統與城市雨水管渠系統相銜接，保證上下游排水系統的順暢。

（5）城市道路綠化帶內低影響開發設施應采取必要的防滲措施，防止徑流雨水下滲對道路路面及路基的強度和穩定性造成破壞。

（6）城市道路經過或穿越水源保護區時，應在道路兩側或雨水管渠下游設計雨水應急處理及儲存設施。雨水應急處理及儲存設施的設置，應具有截污與防止事故情況下泄露的有毒有害化學物質進入水源保護地的功能，可采用地上式或地下式。

（7）道路徑流雨水進入道路紅線內外綠地內的低影響開發設施前，應利用沉淀池、前置塘等對進入綠地內的徑流雨水進行預處理，防止徑流雨水對綠地環境造成破壞。

（8）低影響開發設施內植物宜根據水分條件、徑流雨水水質等進行選擇，宜選擇耐鹽、耐淹、耐污等能力較強的鄉土植物。

（9）下凹式立體交叉道路極易形成城市積滯水點，排水形式應采用強排與調蓄相結合的方式。鑒于下凹式立體交叉道路雨水系統多為城市排水系統的一部分，在其排水系統中設置調蓄排放系統有利于提高整個雨水排放系統的設計標準。

5.4 雨水調蓄分析

5.4.1 綜合徑流系數評估

現狀瀝青路面面積15113m2，不透水人行道13517m2，現狀綜合徑流系數0.66。采用低影響開發模式，人行道改造下沉綠地面積3127m2，透水鋪裝面積10308m2。改造后綜合徑流系數為0.52。八一路采用低影響開發模式后可有效降低綜合徑流系數，減少外排雨水徑流量。

5.4.2 雨水調蓄量評估

根據《海綿城市建設指南》及《萍鄉市海綿城市建設試點城市實施方案》，按照75%年徑流總量控制目標22.8mm雨量控制，計算得出需要調蓄總量為339.61m3。

人行道上增加下凹式綠地有效調蓄水深平均為0.12m，綠化面積為3127m2，可滯留雨水375.24m3。

按低影響開發模式建設，以雨水調蓄量為評價指標，改造后道路可滯留的雨水為375.24m3，可以控制25.2mm的降雨，大于75%年徑流總量控制目標。

6、建筑小區LID工程-北星小學

6.1 工程概況

6.1.1 項目概況

北星小學位于老城區范圍內，安源區鳳凰街。用地面積5171m2，建筑占地面積為955m2，建筑密度16.9%，保留塑膠路面1479m2。

6.1.2 現狀分析

校園內主要有教學樓、操場。現狀綠化率極低，只有少數幾個樹池及一小片樓前綠化。操場跑道為塑膠地面，周邊路面為廣場磚，但路面破損處均較多，因此對其進行改造。現狀排水系統為雨污合流，急需對雨污系統分流改造設計。

6.2 設計內容、范圍

根據該校區海綿城市建設方案，擬建設下沉式綠地面積為49m2，彩色透水混凝土路面面積約2688m2，下沉式樹池面積為10m2，雨水蓄水模塊62.21m3。

6.3 控制目標

按照75%控制率的要求，22.8mm及以下的雨水均需要控制住，需要調蓄量為62.95m3。其中下沉式綠地調蓄量為4.9m3,本工程設置一個調蓄容積為62.21m3的模塊式調蓄池進行調蓄,改造后雨水徑流量控制率為77.69%,對應降雨量為24.49mm,滿足要求。

按照海綿城市要求，需要控制雨水徑流污染，去除率為50%，經過核算，改造后污染物去除率為62%，滿足要求。

6.4 采用的主要技術措施如下

（1）對周邊有綠地的雨落管，用雨水罐進行斷接處理，雨水先通過雨水罐收集后再流入周邊下沉式綠地中進行調蓄，超標雨水經過溢流口排入周邊雨水溝中；對周邊沒有綠化的雨落管，在雨落管下設置水簸箕，雨水先經過透水路面下滲，超標雨水經地面排入排水溝，排入室外雨水系統。

（2）原有排水溝堵塞、破壞嚴重,本工程根據原有排水溝的走向新建一條排水溝，將雨水排入市政雨水管道中。

（3）將小區跑道及周邊硬化路面改造為彩色透水混凝土路面，并且在路面下設置滲排管，雨水經滲排管收集后排入雨水溝。

結語：

當前的世界各國已經認識到城市給排水設計對于節約水資源的重要性，也開始進行相關方面的嘗試。海綿城市的提出就是該方面的成功案例，進行設計時應該從功能性和生態性角度考慮，實現水資源的合理利用，從而形成城市與環境和諧相處的新型城市設計模式。對于解決我國城市中水資源短缺、內澇頻繁發生等城市給排水突出問題，以及改善城市人居環境，滿足城市居民不斷增長的水需要，促進城鎮化全面發展，都有著尤為重要的現實意義。

[1]管晶晶,陳彬.海綿城市理念在城市規劃的應用與建議[J].工業b,2015(37)：216.

[2]張杰,陳曉宇.海綿城市在現代城市建設中的應用研究[J].引文版：工程技術 ,2015(26)：71.

[3]王坤,和洪建.海綿城市在現代城市建設中的應用研究[J].科研,2015(22)：308.

[4]《海綿城市建設技術指南》（試行）.

[5]《雨水控制與利用工程設計規范》DB11/685-2013.

[6]《雨水控制與利用工程》（建筑與小區）15BS14.

[7]北京市《雨水控制與利用工程設計規范》配套圖集（市政工程部分）14SSXXX.

[8]《排水工程》中國建筑工業出版社.