試析海綿城市理念在市政給排水設計中的融入

摘要：在城鎮化建設和實施過程中，本文按照住建部《海綿城市建設技術指南》的要求，提前引入自然積存、自然滲透、自然凈化的設計理念，推進海綿城市的科學建設，結合城市所在地區的降水量、徑流、地勢地貌等因素，因地制宜地提出給排水的設計舉措，降低建設成本，減少洪澇對城市的應急沖擊。

關鍵詞：海綿城市；給排水設計；生態系統

海綿城市是指城市有一定的蓄滯排功能，在地表水循環系統環境變化和應對自然洪澇災害等方面發揮生態水體系統和設計時引入徑流控制，使城市洪澇蓄儲排能力具有良好的“彈性”，在遇有降水和應急時對水體進行蓄、滲、濾、凈的處理，并可實現一定的蓄儲功能，實現對降水的多功能控制和利用。

一、海綿城市理念在城市給排水設計中的意義

2021年7月，河南省暴發持續性強降水天氣引發特大暴雨災害，造成大規模死傷與財產損失，1478.6萬人受災，死亡失蹤398人，其中鄭州市380人，直接經濟損失1200.6億元。

本文根據國家建設、推進海綿城市的要求，進一步提高城鎮建設的生態文明，提升居民的幸福生活指數，結合近年來城市積澇現象，以及發生的既有事故和應急事件，從規劃設計角度引入前期設計的儲蓄海綿功能的理念，對城市化進程中的給排水尤其是蓄水、排水的功能因地制宜予以合理、有效的提升，在前期規劃中提出建設和要求，融入給排水設計中，指導建設期的科學施工作業，在源頭完善城市的“海綿”功能，避免洪澇災害阻斷交通、損害公共財產、導致人民群眾傷亡，結合國家最新政策及國內城市化設計成果，研究如何提升儲蓄“海綿”功能，通過設計理念的導入把關源頭、指導規劃和建設，進一步支持城鎮化的快速進程，保障經濟社會的正常穩定發展。主要研究設計中結合不同地區根據蓄滯水體的客觀條件和已有能力，根據當地的徑流、降雨量、主要地形地貌地勢，融入海綿城市的設計思路和一些具體方式和方法，從技術角度上論證可行性和可實現的預期成果，主要方法為列舉法、分析法和既有成果顯示法。

二、海綿城市具體理念的導入和與給排水設計的結合

海綿城市的第一要求是要具備對水體的蓄滯能力，減少應急和事故的發生。蓄滯能力可以從地理地形條件、城市綠地及既有水資源規模（湖泊、渠道、濕地保護區、地下徑流流量等）、既有道路和建筑布局、既有給排水規模等角度分析，減少應急和事故從解決“卡脖子”問題入手，切實提高給排量和水體容蓄力，解決峰值問題。

結合以上兩點，引入海綿城市理念的重點已經明確，從市政給排水的設計角度考慮，在高效合理的同時，必須結合目前城鎮化的現狀（投資主體為政府組織財政資金實施）。為有效降低建設成本，在市政設計中應優先考慮利用自然排水、蓄水的已有體系，因地制宜，考慮正常流量和非常量的峰值差后，從設計角度提出給排的建設能力要求和處理量，根據缺口再輔助建設或擴容與生態和諧的蓄排系統，將給排蓄資源整合。在城市規劃建設的設計理念中，前置引入自然生態水系與人工給排措施的有機結合，在確保城市給水、排水、防澇安全的前提下，有效實現降水、徑流高峰水在城市區域的蓄存、滲透和過濾凈化，利用好降水和地表水資源，實現生態環境保護的同時達到城鎮給排水的有序運行，統籌資源、科學設計，實現滿足峰值的去應急目的，使之常態化良性運轉。

（一）城市自然生態系統蓄滯水體的能力分析

根據當地的生態蓄滯水體的功能和體量，得出排水量遠大于蓄滯水量，需要建筑和布局的設計支持才能實現40%的處理缺口。根據海綿城市的要求，按如下設計思路開展：

1.為符合海綿城市建設的基本要求，設計前對飲用水資源和一類、二類、三類水體進行有效的生態保護，不破壞既有的河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態敏感區，對城市原有生態系統的保護是生態恢復和修復，對在城市建設中已經產生消極或破壞性影響的水生態體系，通過自然加人工的措施進行恢復和修復，保持水土、涵養水源，對城市周邊的林地、草地、湖泊、濕地在開發前做好水文地質調查，據此采取保護性的自然水文特征。

2.減少城市徑流雨水源頭排放強度，給出控制性約束指標，主要啟用并依托自然生態蓄排水系統，利用城市周邊濕地、湖泊、渠涵度的首度蓄滯功能，針對城市內部的道路、建筑、排水系統，附加對降水的吸納、蓄滲和凈化過濾作用，使自然與人工相結合。在城市開發建設后對既有的水系統不做大的改變，借此削減城市徑流污染負荷并減少內澇，實現海綿城市所要求的“具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能”。

3.城市既有道路和建筑布局對水體的蓄滯能力需建設可滲流、緩流的城市道路和建筑，在城市內部，尤其是地平低于水系地平的低洼地帶，避免建設大型的交通場站和居住辦公設施，結合實際開發為城市綠地或廣場花園。同時，設計前考慮城市近年的降雨量值，徑流總量控制率對應的設計降雨量值，依據當地既往十年的降雨資料計算，實測資料不足或嚴重缺乏不足以支撐設計參數時，根據長期降雨規律和近五年氣候的變化，結合自然生態輔助以多功能調蓄的人工措施進行給排水設計。

（二）城市既有給排水規模與峰值量的差異分析

完成上述測算后，可找出蓄排的差值，設計人員根據海綿城市70%的需蓄滯水量分析三者在峰值時的差異，需水量根據實際增加單點梯級或提級泵站，排水量也是一樣，可以改造或加裝既有排水系統，根據差異數值將排水系統重新設計或優化設計，達到蓄排平衡，解決實際給排水的故障。

（三）通過測算最大凈流量來構建城市給排水設計

首先，保證水源涵養、水土保持、水體蓄滯的生態功能區，如濕地、湖泊、林地、山地、自然溝渠等，采取保護和恢復措施，從源頭減少降水量的與外排壓力。其次，在城市內部規劃中引入生態設計理念，通過下沉綠地、透水廣場和停車場、滲水道路、梯級泵站和雨污水處理系統，整合城市人為處理排水的功能，達到預防應急事件的指標要求。最后，考慮到特殊情況和事件，城市給排水設計中必須引入應急輔助的設施和救援通道，建設必需的泵站和應急排水通道，可以考慮使用周邊的蓄滯洪區。

三、引入海綿城市的設計思路的具體建設、建筑應用

按照保護生態水系、發揮已有蓄排功能、利用既有水處理設施的原則，預留或保留生態水系的調節用地，在設計中前置考慮多功能調蓄水體，維護原有水生態環境并保持其良性循環，通過增加水域面積的方式，充分利用生態體系對降水的儲存、滲透調節、轉輸與過濾凈化等功能。城市內部要減少和控制不透水面積，積極消減不透水面積比例，對城市傳統排水系統不足部分予以改造彌補，以有效控制徑流總量并減少徑流污染。與既有生態水系共同組織徑流雨水的儲蓄排，要考慮五年一遇的徑流應急控制目標設計，實現年徑流總量控制率約為70%，除雨水收集和回用外，滲透等措施的排空時間應限在72h內。

按照區塊功能設計，將不同水體分置設計，對生態區、商業區、居住區、工業園區分開規劃設計。設計蓄水量總指標建議按照50%、20%、10%、30%分解控制，設計排水量按照10%、20%、50%的指標分解控制，對工業園區的排水量按照實際的指標調節控制。同時，設計中對雨水集濾必須重點考慮，建設必要的透水綠地墊層、硬化路面濾水網眼。

對既有生態區：保護湖泊和濕地面積，對湖泊、水道、渠道定期清淤，輔助以拓寬、加深措施，保證蓄排能力。

對商業區：設計中對人行道、停車場、公園廣場等公共開放用地，根據既有蓄排量考慮透水鋪裝的面積，并設定最低占比控制指標，不足的可以考慮對部分地區的屋頂也采用綠化措施，結合地表草格鋪砌、透水磚鋪砌等有效措施下滲雨水，在道路周邊的綠地采用下沉式綠地，有效控制地表徑流，而且還能積蓄硬質地面匯流的雨水。

對居住區：城市居住區是人們日常生活起居場所，一般由若干個住宅樓盤和公共設施、公共建筑組成。要在設計時加強對容積率和建筑高度綜合考量，加大單元綠化的布局，同時做到不在低于地表水系平面的位置建設，在排灌措施上，設計梯級泵站予以處理，按照五十年一遇的降水的70%給予設計排量。

對工業園區：考慮到工業園區的生產用水性質，要在規劃時引入給排量控制要求，設計中要求園區必須有獨立的給水系統。排水系統要求在出園區口設置生態檢測，符合地表三類水要求的并入城市中水管道；低于三類水質達到四類水質要求的，排入雨水管道；低于四類水質要求和無毒害理化指標的排入城市污水管道。

另外，對涉及人員流動和居住、工作的地區，要充分調研地表高程低于周圍匯水區域的面積，避免發生洪澇災害導致人民生命財產受到損失。

四、控制總徑流量排放的設計成果應用策略

根據海綿城市對水體蓄滯量，尤其是對降水的蓄滯量要求達到70%及以上，在考慮特殊事件的基礎上，提出設計思路為：對城市的整體單元按照規劃進行單元設計劃分，排水量要考慮交通干道和人員密集區域及居住區和商業區的特殊性，必須滿足防澇的要求?？刂浦笜巳缦拢汉?、濕地、林地的面積和蓄水量占到50%；下沉式綠地占比大于總綠地總面積的60%；綠色屋頂占比大于總面積的30%；廣場、人行道、停車場的透水鋪裝率不低于總面積的80%。

在節約用地的基礎上，優先保護既有水系生態原則，可在匯水區末端或下游分散建設人工調蓄，對城市規劃建設中侵占河湖水系并創造條件逐步恢復。

響應國家要求，在設計中合理選擇低影響開發雨水技術及其組合系統，綜合利用既有水生態體系（江河湖泊、濕地林地等），輔助以人工建設的透水鋪裝、林灌草綠地、植被緩沖帶等。從設計角度要保證選擇人工、生態組合系統，在城市建設中和建設后期，對徑流消減量進行監測，避免“設計一套、建設一套”。

五、結論

綜上所述，引入海綿城市理念后，對現有設計是一個較大的改變和挑戰，要求設計人員改變以往單純考慮以排為主，引入生態保護、蓄滯和凈化降水及徑流、建設中涵養及景觀美的設計理念和思路，其中設計要學習生態保護的法律法規和設計規范，結合城市的降水和經濟發展用水的增長，科學、合理地在設計中引入保護生態并利用現有水系的蓄水功能。以往的缺點可能是節約建設成本的亮點：如地下水透采地區因水位低可以很好地利用其蓄水功能，原有的災澇區可合理設計為蓄滯洪區，變為生態景觀，仍可促進地方經濟和旅游的增長。最后，在設計中，要引入建設蓄滯降水的綠地、透水道路，補充以梯級泵站等應急設施，堅決避免在低于城市常年水系地平線以下的建筑和設施繼續增量。

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作者簡介：蔣雨航（1994），男，廣西壯族自治區玉林市人，本科，初級工程師，主要研究方向為市政給水排水。