分析城市給排水建設中海綿城市理念的應用

潘海霞

（航天建筑設計研究院有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410000）

如今，城市建設與發展步伐日益加快，城市內澇一旦發生，將造成十分嚴重的后果，而海綿城市理念的提出和引入，革新了城市給排水建設思想，為解決城市水問題提出了新理念和新方法。

1 海綿城市理念

基于頻繁發生的內澇災害，我國提出打造海綿城市預案，預案中指出可將道路的兩側及停車場更改為下沉式綠地，同時使綠化帶形成一定坡度，確保雨水順利排出。此外，相關專家還指出，應盡快建設完善的雨水收集系統及綜合利用系統，積極開發或改造所有公共設施，使其具備雨水蓄留能力，并恢復自然河道與水塘，建設新的排水溝渠，這樣不僅能提高雨水滲透率，而且還能緩解城市熱島效應[1]。基于海綿城市的城市水循環如圖1所示。

圖1 基于海綿城市的城市水循環

2 海綿城市理念在城市給排水建設過程中的具體應用

2.1 某文化中心給排水建設對海綿城市理念的具體應用

湖南某城市不斷探索有效解決城市給排水問題的舉措，實際與海綿城市建設有關的工作已經深入到多個地區。該文化中心是市中心一塊較大的公共區域，現有管線排水能力不足一年一遇，然而，因綠地具有良好的透水性，且徑流量相對較小，故雨水可實現不外排。隨著文化中心項目不斷開發，有近55 萬m2的區域屬于不透水區，若未采取有效管理措施，將造成較大的洪峰，對區域安全造成威脅。快排模式和海綿模式的對比如圖2所示。

圖2 快排模式和海綿模式的對比

通過防水排澇專項設計，決定在重現期實行五年一遇設計標準，并將雨水的調蓄排放標準確定為三年一遇，完成開挖后，區域外排徑流峰值要控制在開發以前的水平，人工湖實際水位達到最高時，要能在百年一遇的降雨條件下不發生漫溢。遇雨時，綠地、屋頂及道路上的雨水由排水溝及其管道系統集中匯集，然后進入沉淀池進行預過濾與沉淀，最后進入調蓄溝當中，調蓄溝設于地下，不占用地上空間。基于調蓄溝的作用，能使水流滯留，縮減雨水洪峰，同時由泵房進入生態凈化區域，完成凈化處理后，由人工湖進行儲存。此外，外排區中的雨水同樣會得到收集與沉淀處理，并在完成調蓄溝的滯留以后進入市政管網當中。

該文化中心新建排水系統目前已正式投入使用[2]。期間經歷一次特大暴雨，降雨量超過160 mm。但文化中心的排水狀況依然良好，按海綿城市理念設置的調蓄設施在此次降雨中發揮出重要作用，大量的雨水徑流得以收集與滯留，人工湖水位共升高40 cm，但并無漫溢。當水位達到最高水位時，所設溢流閥門立即開啟，以錯峰的形式將雨水排進市政管網系統。在數年的運行過程中，排水系統對所有強降雨都進行了有效調蓄，同時在小到中雨情況下，可實現預期的無外排目標。可見，這一將海綿城市理念作為核心的排水系統在緩解內澇上發揮出了重要作用。

海綿城市理念的引入為城市給排水課題研究提供了全新思路，排水為打造海綿城市關鍵內容，需綜合考慮“吸、蓄、 凈、釋”四個過程，以此解決缺水和內澇同時存在的問題，促進工程治水不斷向生態治水目標的轉變，這對保證城市的防洪能力、恢復水生態系統、充分利用雨洪資源、實現水系統持續發展具有重要現實意義。

2.2 城市新區給排水建設對海綿城市理念的具體應用

新區總占地面積達266 萬m2，與自然生態圈鄰近，因生態規劃方面缺少對可持續性的考慮，使新區具有的生態優勢難以得到充分發揮。現有排水系統主要具有下列特點：其一，可接納三年一遇的雨水；其二，管線的改造需要消耗大量時間，且造價較高；其三，直接受覆土和埋深條件的限制，致使雨水管網難以擴容。基于此，新區給排水建設應將資源配置和實現循環利用作為重點，嚴格落實將收集、調峰及蓄滯作為核心，輔以適量外排的基本理念。

根據以上對新區實際情況的分析，將規劃控制目標確定如下：（1） 將雨水徑流的有效控制率確定為80%，這符合海綿城市基本標準，即對不超過30.4 mm的徑流進行嚴格控制，不予外排； （2） 對于峰值控制的目標，基于現有排水管網，結合海綿城市具體要求，將排水標準提高到十年一遇；（3） 以相關標準規定為依據，結合國外雨洪設計基本導則，確保新區徑流得到有效預凈化處理，完成預凈化處理后，SS去除率應不低于50%，TP去除率不能低于55%，至此可為后續綜合利用奠定良好基礎；（4） 在綜合考慮各項基本條件和要求的基礎上，遵循因地制宜的原則，對雨水實施資源化處理。在新區范圍內新設兩處泵站，用于雨水的集中回收和二次利用，泵站的處理能力相同，均為11.0 m3/s。

按照上述要求，將新區給排水建設主要內容確定如下：（1） 根據海綿城市建設基本要求，新區要實現不低于80%的控制率，應滯留超過4.8 萬m3的雨水；（2） 去除至少60%的TSS與至少40%的TP，對雨水進行收集、預凈化和過濾處理，使其達到回用標準。SS、COD和TP的總去除量分別為96、96與1.4 t；（3） 道路設計：在人行道外圍加設雨水花園，用于收集人行道及非機動車道上的雨水，通過管道后進入溢流井，最后進入市政管網當中。此外，還應在綠化帶中進行集水井的建設，其高度應略大于周圍的綠化帶，無法實現下滲的雨水均進入雨水管道當中，在泵站中匯集，由泵站使其進入景觀河道中。

在保證低影響的前提下，新區主要采用以下設施：

（1） 透水鋪裝，區域內的廣場地面、停車場地面、人行道及非機動車道均采用具有良好透水性的鋪裝；對于機動車道，鋪設透水磚，以此促進雨水向下滲入，起到排水和涵養地下水等作用。

（2） 下沉式綠地，最大限度利用綠地資源進行雨水的下滲，其高度應比周圍路面低20～30 cm。為保證安全，在綠地中應設置溢流井，所有超過標準的雨水都由溢流井直接進入市政官網。屋頂與外立面的雨水做最大程度回收，無法回收的部分排入綠地當中。

（3） 生態洼地，在底部鋪筑一層礫石，以此增加調蓄容積，確保雨水及時下滲。同時敷設排水管，使雨水持續且緩慢地進入到市政管網當中。收集到的雨水應進行凈化處理，由調蓄池儲存，實現雨水資源化。

（4） 路牙石開口，對生態設施的周邊進行豎向調整，形成1%～2%的坡度，坡向調蓄設施，以此保證雨水可以自流匯入；設于生態調蓄設置附近的所有路牙石，都應以降雨量等為依據，確定具體的開口數量，選擇適宜的開口寬度，并在開口的位置設置緩沖帶，以減慢流速，避免管道被大塊異物堵塞。雨水從側石過水孔通過，進入綠化帶當中，用于植物的灌溉，并涵養地下水，真正做到排水和綜合利用一舉兩得[3]。

2.3 海綿城市建設未來發展展望

城市的雨水收集和利用系統在未來必定向海綿城市方向發展和轉變。工程與學術界和政府都正確認識傳統雨水排放和利用模式無法滿足實際要求。然而，從相關經驗來看，新體系的引入和建設不可一蹴而就，而是一個漫長又十分艱巨的工程，需要在基本的管理理念和政策機制上給予重視，尋求突破，建立能為新體系引入與建設提供基本保障的理論、技術和人才隊伍，在短期內快速實現恐欲速則不達。在試點中，可能會出現很多偏差及錯誤，對此，需要將海綿城市作為長效機制，最大限度發揮它在城鎮化建設中具有的重要作用與意義，從而為國民創造健康舒適的環境。

3 結語

綜上所述，不同城市有不同的氣候特點、地理條件與水系條件，實際工作中，需要在當前海綿城市建設理念正確指導下，充分考慮自身特征，采用試點與示范區等措施對海綿城市的建設標準予以細化和完善。