楊瑞學
【摘 ?要】海綿城市中的給排水設計應中分結合地區實際的 地理條件、氣候環境、政策要求等,將海綿城市理念充分應 用于給排水設計之中,合理應用海綿設施,構建出科學高效 的雨水處理系統,提升城市給排水功能,推動綠色生態、低 碳節能城市的建設步伐。
【關鍵詞】海綿城市;給排水;設計
1 ?引言
海綿城市是城市雨水管理系統的新型理念,在國際上,他被稱為“低影響開發雨水系統構建”,可見,海綿城市需要 從雨水系統構建角度出發,城市被比作海綿,意在使城市具 有如海綿一般的“彈性”,能夠如海綿一般吸收、存蓄、滲透 大量雨水,將吸收后的雨水進行有效的處理與釋放,實現科 學的回收利用。習近平總書記曾特別指出,要提升城市給排 水系統的有效性,應從將留下有限的雨水這一角度出發,借 助自然力量進行排水,構建自然式的雨水存積、滲透與凈化。將海綿城市理念應用與城市給排水系統之中,可有效提升城 市給排水系統的科學性,優化城市生態系統,提高雨水利用率,同時,減少城市發生內澇的機率。
2海綿城市常用材料
1)透水性水泥混凝土 透水性水泥混凝土是以水泥為膠凝材料,采用 1 個或幾 個不同的特殊級配,少用或者不用細骨料配制的具有透水空 隙的混凝土。以水泥作為它的膠凝材料,采用薄層水泥漿包 覆、相互粘貼在粗骨料的表面,形成擁有均勻分布孔穴的蜂窩 結,連通孔隙率約為 15%~25%。
2)透水磚 透水磚在生活中比較常見,且這種材料在公園或小區內 不行駛車輛的地方有良好的應用效果。透水磚鋪裝的透水面 層有足夠的耐磨能力,能抵抗環境劣化帶來的不良影響,不同 的材料選擇可以起到裝飾作用,既美化環境又滿足透水要求,透水磚面層鋪設顏色和厚度方面應與周圍環境相協調。透水 結構層和基層起到了透水和滯水的作用,承受了更多的荷載,還不發生變形,基層鋪設中連續孔隙率也不低于規范要求,滿 足強度和透水性條件。
3)透水性瀝青混凝土 透水性瀝青混凝土相比不透水有更高的空隙率,在選用 時需要對使用壽命進行考慮,級配方面細骨料甚至不會出現,而在整個道路鋪設中,也不全部使用透水性瀝青混凝土,基層 還會選擇普通瀝青混凝土。通常會在瀝青基礎上添加改性材 料增加透水性和強度,瀝青混凝土在寒冷地區運用比水泥混 凝土更廣,能有效防止出現龜裂問題。
3 海綿城市理念在市政給排水設計中的應用
海綿城市理念在市政給排水設計中的應用主要分為以下 幾個方面,下面分別進行介紹。
3.1 道路橫斷面
道路是行車的主體部分,長時間經受行車荷載,在路面鋪 裝中可以采用透水性強的材料。傳統的路面設計是通過坡度 重力的作用,路面的水經過道路兩側的排水邊溝進入地下排 水管道中。改進路面設計材料,使用透水性強、孔隙大的結構 層,部分水可以透過結構層;由于路面道路的特殊性,水在透 過結構層的過程中,相當于透過了一層層的篩孔,水中攜帶的 一些雜質和污染物會被過濾,流至地下的水都是較清潔的水。在路面透水鋪裝中,可以設計為透水瀝青混凝土鋪裝、碎石鋪 裝等。橫斷面方面通過優化道路橫向坡度的設計,在不同道路 方面設計成不同的排水方式。為了使路面雨水快速有效流入 匯水系統,合理配置路面中的分隔帶和綠化帶,便于雨水排 出。
3.2 人行道設計
以往的人行道通常是使用不透水材料,在暴雨時來不及 排出,對過往行人造成阻礙。現將人行道設計成透水鋪裝的方 式,使用透水材料進行鋪裝,最大化利用道路人行道功能。考 慮到人行道兩側會有綠化植物的存在,將兩側植物設計高度 低于人行道,利于雨水向植物灌溉。
3.3 綠化帶
道路的綠化帶在城市中起到了很大作用,不僅可以緩解 行車中的視覺疲勞,還能起到凈化汽車尾氣的功能。在貯存雨 水方面,道路采用分隔綠化帶,綠化帶可以進行特殊設計,一 部分水留存地面,將道路路緣石留有開口。同時,為了避免綠 化帶中過多存水,在綠化帶中加入滲水措施,保護植物根部不 受長時間浸泡。充分利用綠化帶的植物,優化設計水流的流向 和方式,雨水部分流入綠化帶內節省人工對綠植的澆灌。
3.4 其他
在雨水工程的構筑物中,雨水井的設計要有足夠大的承 載能力和過水能力,必須選擇合適的雨水井的大小尺寸。在管 材選用中,選擇環保型管材,同時,要有足夠厚度的砂石基礎 進行保護。
4 海綿城市中給排水設計要點
4.1 ?海綿城市中“凈”的理念應用
在城市降雨初期,其 SS 范圍一般為600 ~ 1000mg/L,較 大的降雨量會沖擊路面的大量灰塵與雜質,此時就需要加強對路面雨水的處理,要對其進行雜質截留處理,確保流入地 表徑流的水體不會導致地表徑流產生面源污染。在對路面雨 水進行處理時,采取的具體措施為設置環保雨水口或對雨水 進行過濾處理,此外,還可以在建筑屋面設置綠化屋面,以 實現對雨水的全面凈化。
4.2 ?海綿城市中“滲”的理念應用
在對水體進行滲透處理時,工程人員要盡可能關注路面 的滲水效率,常用的措施為在路面鋪裝透水材料,包括停車 場以及公園路面等,通過對透水性材料的應用,可以有效規 避路面的積水與內澇現象。
4.3 ?海綿城市中“滯”的理念應用
首先要設計雨水花園。工程人員要關注雨水花園的設計 要點,要在雨水花園中設置細石塊,以實現對雨水流速的有 效控制。此外,在設計雨水花園時,還要做好植物的區域劃分,以保障不同耐濕能力的樹木能夠彰顯出良好的滯留雨水的效 益,避免出現雨水沖刷植物后的水土流失現象;其次要合理 的設計生態滯留區,一般采取設置植草溝的形式,同時可以 在生態滯留區內設置雨水塘,提高生態滯留區的雨水滯留效 益。
4.4 ?海綿城市中“蓄”的理念應用
在對海綿城市中的蓄水系統進行設計時,要科學的設置地 下蓄水池的沉沙井、進出水管以及溢流管和高低位通氣帽等設 施;此外還要考慮綠化植物的合理栽植,一般若選擇灌木類 的植物,則要控制栽植時搭配的輕質多孔粗骨料的粒徑大小,要使其≥為25mm。在設置蓄水池時,則要控制其深度≥60mm。若選擇的為藤本植物,則搭配的陶粒粒徑應處于15 ~ 20mm 之間,同時要控制蓄水池的深度≥80mm。
4.5 ?海綿城市中“排”的理念應用
在對雨水排放系統進行設計時,要關注海綿設施的高程,在此基礎上,對雨水排放系統的豎向流程進行全面的規劃。對于下凹式綠地而言,在設置雨水回收系統時,要關注其排 出口等節點的高程,對于高程較低的區域,要對高程進行復核,確保能夠實現排水系統各個節點之間的高效銜接。
4.6 ?海綿城市工程實例
以某新建學校為例,在設計過程中對海綿城市理念進行 了充分的應用,在設置校區天面時,采用綠化屋面的形式,同時將下凹式綠地設置在校區周邊,并在鋪裝路面時采取的 為透水鋪裝材料,并且對路緣石進行了細節處理,設置了疏 水孔,并且實現了溢流井在綠地中的合理設置。當路面出現 遇水堆積時,可以經由疏水孔向下凹式綠地處排放,同時能 夠實現良好的下滲,部分雨水經由處理后會實現雨水的有效 收集,有效容積為371m3,對于收集的雨水,經過凈化后為校 園提供灌溉用水,實現了對雨水的有效凈化與高效利用。
5 結語
綜上,海綿城市理念正是以海綿吸水的原理將蓄排水系統比作海綿,對雨水進行“吸、蓄、滲、凈”的處理,將凈化后 的雨水作為地下水的有效補給,不僅可以解決城市用水緊張的問題,更可提升雨水資源利用率,有效平衡城市水資源的應用。
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