海綿城市理念在城市給排水建設中的應用

趙 婷 池州市重點工程建設管理處

1 前言

城市化給人們帶來便利的同時，也增加了一系列的負面影響。就城市給排水建設方面來看，道路地面透水面積的不斷縮小，使其低于強降雨雨水徑流影響的難度下降。當排水系統無法及時排水，就會導致內澇現象發生，進而對人們的生命財產安全帶來威脅。為此，相關建設者應充分認識海綿城市理念的作用價值，通過分析其運用于城市給排水系統現狀問題，提高優化措施運用的針對性與可靠性。這樣，給排水系統建設就能以可持續狀態服務于不斷深化的城市化發展進程，繼而滿足人們對生產生活環境的安全穩定需求。

2 海綿城市理念的應用價值

顧名思義，海綿城市就是城市像海綿一樣，具備較強的適應環境變化能力與應對環境變化能力。比如下雨，能夠通過雨水收集、滲透、儲存以及凈化等方式，對水資源進行再釋放與再利用。此過程，海綿城市遵循的生態優先原則，通過科學技術方法結合人工與自然建設資源，在保證城市安全運行條件下，將雨水最大限度地利用起來，進而強化所處生態環境的保護效果。但是，海綿城市理念的運用，并不是取代傳統排水系統，而是在其基本功能基礎上進行強化與補充處理。

現階段，隨著城市化進程的不斷推進，地面透水面積縮小，使得遭遇暴雨的雨水徑流積累。而現有城市排水系統無法及時排水，導致內澇現象出現。此外，城市大面積不透水地面問題，還會導致地下排水系統無法實現對地表水的有效收集，降低了水資源的利用效率。相關建設者應加大海綿城市理念的運用，在提高雨水疏導效率的同時，科學有效地對地下水源進行補充，進而達到雨水循環利用的目的。

3 海綿城市理念對城市給排水建設的積極影響

3.1 強化抵御極端天氣能力

目前，我國各地區城市均設置了防洪指揮部，但不是每個部門均能夠滿足防洪緊急處理需求，尤其是應對特大防洪處理需求。采用海綿城市理念，將其運用到城市給排水建設過程中，能夠對系統建設進行完善。即通過結合防、排、凈化以及蓄等環節，降低暴雨極端天氣對城市帶來的破壞。此作用狀態下，暴雨天氣因雨水徑流過快、過大等問題引發的積水問題，就可得到控制，這是規避降雨導致城市內澇問題出現的有效途徑。

3.2 提升水資源利用效率

社會經濟高速發展，科技水平提升，為城市化進程中以質量為核心的發展建設提供了重要助力。為達到城市建設可持續發展預期，需將水資源充分利用，作為城市科學建設的重要環節。海綿城市理念在給排水系統建設中的運用，主要是從統籌規劃角度出發，對雨水資源進行循環利用，以解決城市水資源短缺等問題影響。當城市給排水系統實現了雨水的儲存、排放以及凈化目標，不僅緩解了城市供水壓力，還能有效提升防洪應急處理能力。

3.3 充分發揮給排水設施作用

人與自然的結合，是城市給排水系統建設的手段與目的。通過保留原有的水文與地質特征，將生態系統中對水資源的儲存與釋放能力充分發揮出來。此方法的運用，可對已經出現受損問題的水體進行修復，還能對包含的整個自然環境進行修復。海綿城市理念的建設使用，將綠地的作用利用起來，在強化水資源儲存功能的同時，還能為水資源凈化提供良好的操控環境，繼而解決城市化進程中供水需求不斷增加的問題。這里的需求是指，城市的各種園林景觀用水需求。海綿城市理念的運用，能夠對城市范圍內的自然降水、地表水以及地下水資源進行統籌規劃，以使給排水系統的協調功能充分發揮出來。對于城市建設來說，其是一項周期長且復雜性與不確定性較多的工程，因而，在實際建設過程中，應從長遠角度出發，通過構建水系、綠地以及環境保護等資源的網絡體系，為地下管網規劃的統一性控制提供支撐。這是緩解城市人口增加與現代化需求下，地下管道系統運行控制壓力的重要理念，需引起更多重視[1]。

4 海綿城市理念在城市給排水建設中的應用現狀

城市化進程的不斷向前推進，驅使不透水層區域面積增加。當雨水無法及時下滲產生徑流，或是遭遇降水量較大導致洪澇災害發生。當這些無法排出的降水，受到城市污染匯入河流，還會產生更大危害。再加上，我國是一個缺乏水資源的國家，以往的排水方法無法滿足現有需求。海綿城市理念的提出與運用，能夠大幅提升路面水的滲透性。增加綠地蓄水能力，實現了水循環，改善了雨水資源利用環境。如圖1所示為海綿城市的水回收與釋放示意圖。

圖1 海綿城市水回收與釋放示意圖

然而，在運用海綿城市理念過程中，因我國在此方面的研究起步較晚，仍有很大的提升空間。海綿城市理念在城市給排水建設中的運用問題局限包括以下幾方面。

4.1 城市規劃方案零散拼湊

由于我國出臺的相關政策有待完善，使得城市基礎設施建設的聯合與改進沒有形成統一的管理控制機制。特別是城市規劃方案中的城市建設，多采用以往建設經驗。城市規劃方案具有作用范圍廣、建設周期長、規模大等特點，需將各方面規劃部署聯合起來，經認真分析比對來確定初步的規范建設方案。

但就目前來看，多數城市建設的周期延長，使得規劃方案呈現零散狀態，總體規劃水平不高，無法實現各方面協調統一的建設目的。經調查，城市給排水系統方面的規范出臺較為緩慢，諸多設計參考數據停留在以往道路鋪設層面，沒有進一步完善相關的數據材料，增加了城市內澇問題規避處理的難度[2]。比如，相關規范標準中針對汛期暴雨計算，僅包含暴雨強度計算公式與簡單的洪澇災害水深標準，沒有為城市給排水系統中的鋪設做出詳細解釋。當城市給排水建設可供參考規范的實時性與指導性存在不健全問題，給排水建設使用將無法發揮出系統性效果。

4.2 受極端天氣影響大

受全球氣候變暖問題影響，極端天氣現象不斷增加。再加上人類活動產生的溫室效應與城市熱島效應影響，遭遇強降雨概率大幅增加。而排水系統受到干擾后，嚴重的會出現癱瘓，進而引發城市內澇，阻礙城市化進程。此外，城市給排水建設需要聯合多個部門，通過共同建設，提高給排水系統的建設使用效率。換句話說，就是不能單一的由施工方或是設計方來負責給排水系統的規劃建設。

隨著海綿城市理念的引進，對專業人員需求增加，規劃建設過程更不能僅依靠以往工作經驗來著手工作。然而，此方面的專業人員所掌握的技術較為單一，無法從整體規劃角度開展給排水系統的規劃建設工作，這也阻礙了城市化進程中給排水建設工作的順利進行[3]。

4.3 沒有合理利用雨水資源

據調查，雨水自然規律是多數滲入地下，損失一小部分。滲入地下的雨水，主要是用來補充城市地下水。但城市道路多被瀝青替代，導致80%左右的降水無法順利滲入地下。當地下水資源無法得到及時有效的補充，水資源就會呈現不斷下降趨勢。由此可以看出，城市化進程中交通運輸的大力發展，會對給排水建設帶來諸多負面影響。這就要求相關建設者將現有科學技術運用起來，以平衡發展與自然環境，進而實現人類經濟社會建設的可持續性目標。

4.4 排水設施建設不健全

我國城市自進入快速發展階段，并沒有對給排水系統建設服務水平進行相應提升，存在排水設施不完善的問題。比如供水管道較為老舊，未完成更新工作；供水管道現有長度無法滿足需求，管徑大小與現有人口需求不符等問題。不利于城市發展建設的同時，還會因高層建筑大量使用地下空間，而造成工業污染與水資源短缺問題日趨嚴重。

5 城市給排水建設中海綿城市理念的應用控制策略

5.1 從整體出發，提高規劃合理性

城市道路的給排水建設過程中，導流雨季降水是防治城市內澇災害發生的重要舉措。海綿城市建設者應從整體出發，結合所處地區的地形條件、遵循靈活性設計原則，將截污凈化技術作用于降水較為豐富地區。如此，可引導降水流向城市綠地，繼而達成綠地植被緩沖與凈化的目標。同時，截污凈化技術的運用，還能增加汛期與降水凈流量峰值之間的距離。對于水資源較為匱乏的地區，則應通過儲存雨水截流，解決水資源回收利用小的問題。存在嚴重污染的地區，為解決降水水質不達標情況，可通過設置緩沖地帶對水資源凈化處理提供場所，而后，再向城市綠地進行排放[4]。

5.2 強化給排水系統應對極端天氣能力

一是運用透水性混凝土材料。給排水系統作用于道路的滲水材料性能差，是積水無法得到有效排出的原因所在。如遭遇極端天氣，就會突顯。海綿城市理念下，可增加透水性混凝土材料利用率，以降低地面徑流，進而為道路交通雨水滲漏速度提升提供基礎條件。二是通過水系聯通，利用天然濕地的蓄水空間作為洪澇發生時的滯洪區域。加強城市應急管理水平，設置數字化管控平臺，聯動預警預報系統、水系水位調控和泵站操控系統。

5.3 提高雨水資源利用效率

為解決雨水資源利用率不高問題，城市給排水系統建設人員可通過蓄水模塊設計，完成蓄水目標。蓄水模塊產品的占據空間小，95%左右的鏤空結構，能夠為儲水提供空間條件。此外，建設人員還可運用防水布或是土工布與蓄水、排水操作進行配合。具體對內部結構進行調整，使其設置有進水管、出水管、水泵以及檢查井等。經過上述設施存儲的水資源，經處理后，可用于沖洗廁所，路面清洗、水景補充、草坪澆灌等，個別的還可運用于冷卻水循環和消防用水，大幅提升了雨水資源的利用率[5]。

此外，還可通過設計地下蓄水池，將收集工作在雨水池中進行。通常蓄水池建設包含：池體、沉沙井、出水井、高、低位通氣帽，進、出水水管、曝氣系統以及溢流管等。對于蓄水層的處理，給排水建設人員應根據植物的選用差異進行調整。如采用灌木或是喬木等大型的綠化植物，則應選用輕質多孔粗骨料開展蓄積建設。粗骨料粒徑應控制在25mm以上，骨料與水的蓄水層深度要超出60mm。當選用綠籬、藤本植物等小型植物時，可選用80mm 厚骨料，15mm～20mm 陶粒，內鋪穿孔PVC 管，對土壤層保持相對量的水分。

5.4 增加滯留區設計，提高排水效率

對于雨水園設計的邊緣區域，應設置為草地雨水徑流。首先，對目標區域內的雨水徑流進行截獲處理，然后進入緩沖區，緩沖區可以放置細石，以過濾雨水中的雜質，并控制徑流流速。同時，作為分界線緩沖區中的植物需要一定的防潮性。為了避免雨水引起的植物直接沖刷，雨水在通過立牙后會被礫石消散，當使用扁齒時，雨水徑流直接進入邊緣區域，邊緣區域比垂直齒更加流線型。然而目前垂直齒被廣泛使用并且綠色空間高于路面，導致在路面上長期積水。這兩種設計方法大大緩解了市政管網的排水壓力。

在設置生態滯留區設計中，一是種植物草溝，淺草溝的種植主要用于住宅區、工業或商業區以及公園。由于其特殊的輸入能力，并具有攔截污水和凈化的能力，能有效取代路邊排水溝或雨水管道系統，種植溝頂部寬度保持在0.5m～2m 范圍。深度則應保持在0.05m～0.25m；坡度（垂直∶水平）為1∶3～1∶4，縱坡為0.3%～5%。作為預防性處理，可以設置在雨園或凹陷的綠地前。二是雨池的設置，雨池實際為滲水池，為實現雨水滲透，使用天然或人工構建的池塘或凹陷，以達到補充地下水目的。雨水池可以有效減小峰值徑流，同時雨水池需要種植耐濕植物，如果雨池更深（超過60cm）應在坡地周圍種植低灌木，形成低洼的樹籬，從而消除可能存在的安全隱患[6]。

6 結束語

綜上所述，海綿城市理念作用于城市給排水建設的局限問題，多集中在排水設施建設不健全、受極端天氣影響大，以及沒有合理利用雨水資源的等方面。對其采取的控制措施，需充分結合城市所處的地形環境，以靈活方式運用蓄水池、雨水池以及各項給排水設施的設計建設。事實證明，只有這樣，城市現代化建設才能與自然環境狀態相互平衡，從而真正做到可持續發展。