城市給排水建設中海綿城市理念的應用研究

趙偉鋒

（西城工程設計集團有限公司，杭州 310023）

1 引言

海綿城市理念是基于現代化城市建設發展而來的，其核心是通過滲、滯、蓄、凈、用、排等技術手段實現城市防洪防澇及雨水綜合利用。因此，在城市給排水建設中應用海綿城市理念，不僅可以有效改善城市的內澇及旱情，實現對水的優化管理及靈活利用，形成一套完善的水資源管理體系；而且也符合現代城市的發展要求，可以優化城市資源配置及利用，進而加快城市的可持續發展[1]。由此可見，加強海綿城市理念應用及研究對推動城市發展有著重大意義。

2 海綿城市的概念

海綿城市指的是在城市建設中通過一定的技術手段將其建設成猶如海綿一樣的可以滲水、蓄水、凈水的結構形式，可以提高城市應用旱澇的彈性。具體來說，海綿城市就是在多雨時節通過滲透、蓄存、凈化等方式將大量的雨水吸收蓄存下來，以此來解決城市的內澇問題。同時，在城市需要水的時候，可將蓄存的雨水釋放出來進行再利用，進而保證城市的生態平衡及穩定[2]。

3 工程概況

某市新區規劃建設面積約為225 km2，其中A 地塊面積為3.02×104m2，為將新區打造成一個集科技、綠色、環保、民生于一體的現代化新區，A 塊地給排水建設擬定應用海綿城市模式，本文就以A 地塊為例，對海綿城市的實際應用展開論述，具體如下。

3.1 海綿城市指標計算

3.1.1 綜合徑流系數

綜合徑流系數指的是多種用地類型的加權徑流值。根據GB 50015—2019《建筑給水排水設計標準》（附條文說明）中相關規定計算綜合徑流系數[3]，具體如式（1）：

式中，ψ 為綜合徑流系數；Fi為區域匯水面積，m2；ψi為i 類下墊面的徑流系數；F 為匯水面積，m2。

為計算得出A 塊地的綜合雨量徑流系數及綜合流量徑流系數，結合A 塊地的實際情況總結了各類海綿城市設施的徑流系數，并計算出了實際的綜合雨量徑流系數及綜合流量徑流系數，具體見表1。

表1 各類海綿城市設施的徑流系數

由表1 可知，綜合雨量徑流系數為0.478，綜合流量徑流系數為0.512，均小于0.55，符合該新區地海綿城市規劃設計的要求。

3.1.2 透水鋪裝

A 塊地新建的市政道路、中心廣場及兒童樂園均采用露骨透水混凝土進行鋪裝；人行道及消防登高面等位置均采用透水材料鋪裝；個別公園道路采用青石板碎拼。實際透水鋪裝面積及鋪裝率見表2。

表2 透水鋪裝面積及鋪裝率

A 塊地規劃設計透水鋪裝率要求≥70%。硬化地面總面積=硬質鋪裝地面面積+透水鋪裝地面面積；透水鋪裝率=透水鋪裝地面面積÷硬化地面總面積×100%=12 390÷14 903×100%=83%＞70%，由此可見，實際透水鋪裝率滿足規劃設計要求。

3.1.3 綠化

A 塊地建設中在各建筑物四周均布置了下凹綠地，并且也配置了植草溝及邊溝等，可使屋頂的雨水直接流入下凹綠地中。同時，為方便超額雨水排放，也對下凹綠地及雨水花園等設置的溢流口，并就近與雨水檢查井或雨水口相連，可保證超額雨水及時排走[4]。A 塊地實際綠化面積見表3。

表3 綠化面積

A 塊地規劃設計的下凹綠地率要求≥50%。實際綠地總面積=下凹綠地面積+雨水花園面積+普通綠地面積；實際下凹綠地率=（下凹綠地面積+雨水花園面積）÷綠地總面積×100%=（2 895+456）÷4 726×100%=71%＞50%，因此，實際下凹綠地率滿足規劃設計要求。

3.1.4 綠色屋頂

A 塊地規劃設計時，預對住宅屋面采取坡屋頂形式的綠色屋頂，但是因為綠色屋頂在實際應用中會增大整個建筑物的結構荷載，而且坡度也不宜太大，故只對一些公共服務性建筑及商業綜合建筑的屋頂應用了綠色屋頂，而住宅建筑中只有40%的建筑設置了綠色屋頂。

3.1.5 單位硬化面積內的調蓄容積

A 塊地建設規劃設計方案中明確要求了硬化面積的調蓄容積應≥0.03 m3/m2，且硬化面積主要指的是硬化鋪裝面積與硬化屋面面積之和。由表1 可知：硬化面積=硬質鋪裝面積+硬化屋面面積=2 513+11 850=14 363 m2。A 地塊建設規劃海綿設施調蓄容積為692.9 m3。故可以根據公式計算出單位硬化面積的調蓄容積=海綿設施調蓄容積÷硬化面積=692.9÷14 363=0.048 2 m3/m2，大于0.03 m3/m2，說明該地塊單位硬化面積內的調蓄容積滿足規劃設計的要求。

3.1.6 年徑流污染去除率

A 地塊的雨水系統采用的是雨污分流排水形式，海綿城市主要是負責控制初期雨水的面源污染，并預防河道黑臭問題。污染去除率指的是低影響開發設施攔截及吸附污染物的效率。該新區規劃要求年徑流污染去除率要≥65%，且城市面源污染控制率以TSS 計。總結該地塊中對污染物SS 有去除作用的設施主要有綠化屋面、下凹綠地、雨水花園、透水鋪裝及蓄水池[5]。各設施對應的污染物去除率見表4。

表4 海綿設施對應的污染物去除率（以SS 計）

根據式（2）和式（3）可計算得到設計降雨量。該新區年徑流總量控制率及對應降雨量見表5。根據計算設計降雨量對應的46 mm，可查對應年徑流總量控制率為90.16%。

表5 新區年徑流總量控制率及對應的降雨量

式中，V 為設計調蓄容積，m3；H 為設計降雨量，mm。

設計降雨量=692.9÷10 000÷（10×0.478×3.147 9）=46 mm。

年徑流污染去除率=年徑流總量控制率×海綿設施對SS的平均去除率，由此可以計算出：

該區塊年徑流污染去除率=（63.11%×2895+81.14%×456+76.64%×12 390+76.64%×100）/（2 895+456+12 390+100）=74.30%＞65%。

因此，該地塊的年徑流污染去除率滿足設計要求。

3.1.7 雨水蓄水池

A 地塊中布置的雨水蓄水池為PP 模塊拼裝式的蓄水池，設置地埋一體式雨水處理設備，并也依據雨水回用的實際用途不同配備了相應的凈化設施。雨水蓄水池實際尺寸為：長45 m、寬3.5 m、高4.5 m，單個蓄水池可蓄水708.75 m3。

3.2 雨水綜合利用

A 地塊的雨水綜合利用主要是對雨水收集凈化處理后，用于沖洗車輛、綠化澆水及道路澆灑等。為保證雨水綜合利用的效果，該地塊上配備了一套雨水綜合處理系統，該系統可以一次性收集708.75 m3的雨水。并且系統前端設計有雨水分流井，對雨水進行初步處理后，使雨水進入到蓄水池中，接著再通過全自動清洗過濾器及紫外線消毒設備全面過濾、消毒后進入清水池備用，以備綠化及沖洗等使用，具體工藝流程見圖1 所示。

圖1 雨水綜合利用系統工藝流程示意圖

4 結語

綜上所述，海綿城市已經成為現代城市給排水建設發展的主要趨勢，通過建設海綿城市不僅能夠有效提高城市的雨水資源利用率，而且也有利于促使城市自然生態環境保持平衡，進而推動城市實現長久穩定的可持續發展目標。因此，相關單位及技術人員應在城市給排水建設發展中，根據本地現實情況靈活應用海綿城市理念，使海綿城市理念與城市發展實現深入融合，才能真正發揮出海綿城市的效用，為城市的可持續發展保駕護航。