海綿城市建設理念在市政給排水設計中的應用

李平平

（蘇交科集團股份有限公司甘肅分公司， 甘肅 蘭州 730010）

0 引言

我國南方城市雨水資源相對豐富，近年來部分城市出現特大暴雨和超特大暴雨，城市洪澇災害嚴重影響人民生命財產，而在我國西北干旱地區，年平均降雨量甚至有低于50mm。海綿城市建設理念的提出，不僅完善了城市應對洪澇災害的措施，而且緩解了缺水干旱問題，改善了城市地下水資源自循環能力，推動城市水資源健康可持續發展。

1 海綿城市建設的概述

1.1 海綿城市的定義

海綿城市的建設主要是針對城市雨水管理而提出，指能夠更加彈性地應對環境變化和由于雨水而造成的自然災害。海綿城市理念的提出改變了傳統城市的建設模式，傳統模式是通過管道的方式排出雨水，而海綿城市在建設中更多的使用滲水磚、下沉式綠地等環保措施來進行積水的排出，從源頭將雨水分散，然后緩慢地進行釋放，既有效地收集了雨水，又能避免洪澇災害。設計人員在建設海綿城市的雨水系統時主要以滲透、收集、凈化、使用、排放等技術手段，實現對雨水的控制，保證城市的海綿功能。

“海綿體”是建設海綿城市的必要條件，是指江、河、湖等自然水系，其次是建設綠地、花園、可滲透路面等城市配套設施，形成雨水的循環利用，提高城市雨水利用能力，減輕城市內澇壓力，海綿城市的建設目標也提上建設日程（見表1）。

表1 海綿城市的建設目標

1.2 海綿城市的雨水系統

海綿城市的雨水系統主要分為三大類，分別是低影響開發雨水系統、城市雨水管渠系統和超標雨水徑流排放系統，它們之間相互協作，共同保證城市不受雨水的侵害。海綿城市的雨水系統比普通城市增加了低影響開發雨水系統和超標雨水徑流排放系統，完善了城市的雨水系統，轉變了城市的發展方式。低影響開發雨水系統是在開發過程中，從源頭削弱徑流總量等數值，利用合理的方式保證開發前后的水文特征保持不變，水文特征主要是指徑流總量、峰值流量以及峰現時間等數據。低影響開發雨水系統的方法有種植草溝、下沉式綠地等環保措施，降低城市由于開發而造成的不良影響。

城市雨水管渠系統的作用主要是收集和輸送雨水，防止雨水的堆積影響人們的正常生活與生產。雨水管渠系統一般設計在地勢較低或便于接入雨水的位置，有利于雨水的收集，減少街道設施受雨水的損壞程度，減輕市政工作人員的工作強度。超標雨水徑流排放系統主要是應對降雨量超過雨水管渠系統的雨水徑流，可以采取一定的措施，例如行泄通道、調蓄池等自然方法或明渠、暗渠等人工措施來提高城市應對內澇的能力，減輕超徑流對人們的生命財產安全的損壞，三大系統相互獨立，各自發揮著作用，為海綿城市的建設作出一定的貢獻。

2 海綿城市建設應用于市政給排水設計中的優勢

2.1 改善雨水初期路面污染問題

降雨來臨時，初期雨水在降落過程中溶解了空氣中的汽車尾氣和酸性氣體等污染性氣體，因此初期雨水的污染程度特別強，為了降低初期雨水的污染程度，設計人員模擬雨水的滲濾過程做了對比實驗，實驗結果表明，將沸石、蛭石、煤渣和陶粒4種基質放入到路面或者綠化帶表面，并選擇最合適的配比，能夠有效地降低雨水的滲透速度，提高污染物的降解能力。

2.2 提高水資源的利用率

海綿城市提高了雨水的收集效率，雨水作為自然資源，處理過程相對容易，技術人員將雨水進行處理使其符合非飲用水的使用要求時，可以作為日常用水被循環利用，提高水資源的利用率。處理過后的雨水可以用來洗衣服、沖廁所、消防用水等，節省飲用水的使用。雨水經過處理過后還可以用于工業生產中，例如清洗機器或工作場所等，也能減少工業的用水量。

2.3 有效地防止洪澇災害

海綿城市的建設能夠有效地減少洪澇災害，減輕城市的排水壓力，當降雨量超過雨水管渠系統時，超標雨水徑流排放系統就會發揮出作用，將多余的水量通過相應的措施排出，避免災害的發生。雨水堆積對城市而言危害是非常嚴重的，因為雨水中的成分存在一定的腐蝕性，當雨水過多產生堆積現象時，會對地面、建筑物或市政設施產生一定的影響，增加市政設施維修的工作量，當雨水通過滲透等方式被及時排出，能夠降低設施腐蝕的概率。

3 海綿城市建設在市政給排水設計中的實際應用

3.1 路面的設計

路面的設計分為兩部分，一個是車行路面的設計，另一個是人行道的路面設計。傳統的車行路面主要是由瀝青作為最頂端的材料進行鋪設，材料不具有透水性，如果城市突然遭遇大幅度的降雨時，就會造成路面雨水堆積，影響車輛的行駛。以海綿城市建設理念為基礎，設計人員可以將頂端的材料改為透水性強的瀝青混凝土，在路面的中層或者下層使用不透水的材料，既保證了路面的強度，又不會出現雨水堆積的情況。當雨水過量時，一部分滲透到地下，另一部分則順著橫坡，直接流入盲溝中，澆灌路邊的綠化帶。

海綿城市建設理念的提出，在人行道使用材料方面作出了改進，更換成吸水性更好的材料，而且這些材料不會由于吸水過多而改變使用性能[1-5]。設計人員在設計人行道時，可以設計出一個坡度，雨水會沿著這個坡度進入到路邊綠化帶或者地下水道中，循環使用或者進行灌溉（如圖1）。

圖1 海綿城市路段設計

3.2 綠化帶設計

城市綠化帶的作用是很大的，綠化帶能夠吸收空氣中的粉塵，凈化空氣，吸收雨水，減少路面的積水，因此設計人員要合理安排綠化帶，使其發揮出最大的吸水效果。在設計過程中，需要注意以下幾個問題：（1）雨水的收集問題。為了雨水能夠順利進入到綠化帶中，綠化帶的設計應該在路面下18cm左右的位置，要均勻地設置雨水口，保證管道系統和綠化帶之間的銜接符合排水要求。（2）雨水過濾的問題。為了保證雨水的清潔度，要采取一定的措施將雨水進行過濾，然后再儲存。設計人員可以在綠化帶的位置安裝過濾設備，保證雨水的清潔度，便于儲存和再次使用。（3）排放設計。在雨水量過大時，雨水的排放就成了最重要的問題，綠化帶會儲存雨水，然后通過溢流系統將雨水排到市政管網進行循環利用。圖2是海綿城市建設的綠化帶設計方案，不僅滿足了城市的綠化需求，還符合城市雨水收集要求。

圖2 海綿城市綠化帶設計圖

3.3 附屬設施的建設

市政給排水的附屬設施主要包括路肩邊溝、路基巖石等，這些設施也能夠幫助排出多余的雨水。設計人員在設計附屬設施時，要選擇透水性更強、有一定凈化效果的材料，保證雨水凈化效果。路基巖石的作用是避免出現積水現象，加快積水進入到綠化帶中的速度，保證雨水收集的效率。路肩邊溝的施工對混凝土的要求比較嚴格，施工人員需要對其進行重點檢查，提高施工的美感，充分凈化雨水。設計人員也可以利用附屬設施的建設，提高雨水的收集和排出效果。

3.4 完善市政排水體系

市政給排水工作是一項需要多個部門相互配合的工作，施工過程比較復雜，設計人員要以海綿城市的理念為參考，結合城市發展現狀，建立科學合理的給排水系統，利用綠色環保的方式消除積水，更好地應對雨季的來臨。設計人員要了解城市目前給排水存在的問題，經過周密的計算和細致的工作，將新技術與老設備聯合使用，共同發揮作用，提高雨水的循環使用效率，加速城市發展。

3.5 凈化水資源

當雨季來臨時，城市的給排水系統已經明顯跟不上城市的發展節奏，一旦暴雨來臨，城市就會陷入半癱瘓狀態，路上積水過多，車輛無法正常行駛。海綿城市建設的提出，設計人員可以將雨水和污水分別進行收集，采用不同的方式進行凈化，凈化后的水可以重新應用到自然界中，例如澆灌植物、排入河流等，而且不會對動植物造成任何的影響。提高水資源凈化的水平，使整個城市的用水系統流動起來，提高水資源的利用率。

3.6 連接帶的設計

海綿城市建設理念的提出給城市建設帶來了很多新的思路，例如道路的建設、排水系統的完善等，改善了城市的綠化環境。連接帶是指連接道路、建筑和綠化帶的設施，是整個海綿城市建設的重點項目之一。設計人員在設計連接帶時要根據當地的實際地形，綜合考慮當地的氣候條件，最大限度地節省空間，實現海綿之間的連接和配合使用。連接帶中間的技術應用是非常重要的，主要負責雨水的滲透，從源頭減少積水量，根據連接帶的這一作用，設計人員可以將其設計成濕地或者草溝。當雨季來臨時，連接帶能夠起到收集雨水的作用；當氣候干旱時，連接帶中的水可以進行灌溉，節約生活用水。連接帶中還可以設置過濾裝置，提高雨水的質量，保證城市水循環的能力。

4 結束語

綜上所述，海綿城市理念的提出，有效地提高了雨水的利用率，避免洪澇災害的發生，完善了市政給排水的設計理念和施工質量，是城市經濟發展的保障。設計人員要將城市的給排水現狀與發展方向相結合，采用合理的技術，把海綿城市建設的理念在市政給排水設計及工程建設中發揮到極致，實現更多城市的可持續發展。