排水設(shè)計在海綿城市理念中的應(yīng)用

文/杜江 北京市工業(yè)設(shè)計研究院 北京 100053

當前，對于“海綿城市”的發(fā)展在世界各國都有不同程度的發(fā)展，盡管概念有所差異，但是其本質(zhì)基本相當，都是將生態(tài)化的理念融入到城市規(guī)劃當中，通過對城市范圍內(nèi)分散的自然降水的有效收集和利用，實現(xiàn)水資源的有效開源，如此方能在滿足城市給排水需要的同時，減少對水資源的索取，實現(xiàn)城市與自然環(huán)境的和諧相處。

1、海綿城市的定義及原則

所謂“海綿城市”是指通過合理的城市規(guī)劃和設(shè)計將城市各要素構(gòu)建為統(tǒng)一的整體，是一種形象的表述，國際通用術(shù)語為“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”，城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。

海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先原則，以滲、滯、蓄、凈、用、排為主要技術(shù)措施，緩釋、慢排及源頭控制為主要設(shè)計理念，優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，建設(shè)生態(tài)排水設(shè)施，實現(xiàn)城市雨水徑流源頭減排、分散蓄滯、緩釋慢排和合理利用，使城市開發(fā)建設(shè)后的水文特征接近開發(fā)前，有效緩解城市內(nèi)澇，削減城市徑流污染負荷，減緩或降低自然災(zāi)害和環(huán)境變化的影響，保護和改善水生態(tài)環(huán)境。將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度的實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護。

2、海綿城市建設(shè)與傳統(tǒng)城市建設(shè)的區(qū)別

傳統(tǒng)城市建設(shè)模式，硬化面積大，降雨時，主要依靠排水管渠、排水泵站等設(shè)施來排水，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規(guī)劃設(shè)計理念，往往造成逢雨必澇，旱澇急轉(zhuǎn)的情況。

海綿城市建設(shè)，首先要扭轉(zhuǎn)觀念。根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，利用“綠色”措施組織排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設(shè)計為理念。

建設(shè)“海綿城市”并不是推倒重來，取代傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)，而是對傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的一種“減負”和補充，最大程度的發(fā)揮城市本身的作用。在海綿城市建設(shè)過程中，應(yīng)統(tǒng)籌自然降水、地表水和地下水的系統(tǒng)性，協(xié)調(diào)給水、排水等水循環(huán)利用各環(huán)節(jié)，并考慮其復(fù)雜性和長期性。

3、工程實例

國家先后公布兩批中央財政支持海綿城市建設(shè)試點，如：遷安、白城、鎮(zhèn)江、嘉興、池州、廈門、萍鄉(xiāng)、濟南、鶴壁等30個。重點是要解決城市建設(shè)中的水環(huán)境、水生態(tài)和內(nèi)澇問題。

其中萍鄉(xiāng)市西門內(nèi)澇區(qū)綜合整治工程建設(shè)規(guī)模及工作主要內(nèi)容為：西門內(nèi)澇區(qū)、核心區(qū)、任務(wù)區(qū)，北以昭萍東路、東以萍水河、南以躍進南路——八一路——西環(huán)路、西以萍水河為界，總面積為0.94平方公里，完成建筑小區(qū)LID工程、公園廣場LID工程、市政道路管線、末端控制系統(tǒng)（調(diào)蓄池和泵站）設(shè)計工作。

4、公園與廣場LID工程-萍鄉(xiāng)市人民公園

4.1 工程概況

萍鄉(xiāng)市人民公園位于老城區(qū)范圍內(nèi)，廣場路與躍進南路交匯處，用地面積11323m2，建筑占地面積為419m2，建筑密度3.7%，根據(jù)該公園海綿城市建設(shè)方案，生物滯留池面積429m2，透水鋪裝約2247m2，旱溪草溝155米。

4.2 設(shè)計內(nèi)容、范圍

設(shè)計范圍內(nèi)的室外園林景觀、園林建筑及給排水、景觀照明。

4.3 海綿技術(shù)設(shè)計

該區(qū)域內(nèi)設(shè)計的海綿設(shè)施有生物滯留池、透水鋪裝、旱溪草溝。

4.3.1 生物滯留設(shè)施施工要求

（1）植被及種植土層厚度視植物類型而定，草本植物≥600mm,灌木≥900mm,喬木≥1200mm,為增加滲透性能，種植土可摻入20%細砂。種植土必須經(jīng)細篩過篩且與細砂混合均勻。

（2）蓄水深度200mm-250mm，

4.3.2 透水混凝土路面施工要求

（1）道路的寬度和坡度以施工圖中的尺寸標注為準。

（2）透水混凝土面層應(yīng)設(shè)計縱向和橫向接縫，縱向接縫的間距應(yīng)按路面寬度在3.0m-4.5m范圍內(nèi)確定，橫向接縫的間距宜為4.0m-6.0m。

4.4 海綿設(shè)施維護管理注意事項

4.4.1 基本要求

（1）公共項目的低影響開發(fā)設(shè)施由城市道路、排水、園林等相關(guān)部門按照職責(zé)分工負責(zé)維護監(jiān)管。其他低影響開發(fā)雨水設(shè)施，該設(shè)施的所有者或其委托方負責(zé)維護管理。

（2）應(yīng)建立健全低影響開發(fā)設(shè)施的維護管理制度和操作規(guī)程，配備專職管理人員和相應(yīng)的監(jiān)測手段，并對管理人員和操作人員加強專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。

（3）低影響開發(fā)雨水設(shè)施的維護管理部門應(yīng)做好雨季來臨前和雨季期間設(shè)施的檢修和維護管理，保障設(shè)施正常、安全運行。

（4）低影響開發(fā)設(shè)施的維護管理部門宜對設(shè)施的效果進行監(jiān)測和評估，確保設(shè)施的功能得以正常發(fā)揮。

4.4.2 透水鋪裝

（1）面層出現(xiàn)破損時應(yīng)及時進行修補或更換；

（2）出現(xiàn)不均勻沉降時應(yīng)進行局部整修找平；

（3）當滲透能力大幅下降時應(yīng)采用沖洗、負壓抽吸等方法及時進行清理。

4.4.3 維護頻次

(1）生物滯留設(shè)施：檢修、植物養(yǎng)護2次/年（雨季之前、期中）。植物栽種初期適當增加澆灌次數(shù)；不定期的清理植物殘體和其他垃圾。

（2）透水鋪裝：檢修、疏通透水能力2次/年（雨季之前和期中）。

4.4.4 風(fēng)險管理

(1)陡坡坍塌、滑坡災(zāi)害易發(fā)的危險場所，對居住環(huán)境以及自然環(huán)境造成危害的場所，以及其他有安全隱患場所不應(yīng)建設(shè)低影響開發(fā)設(shè)施。

(2)低影響開發(fā)雨水設(shè)施的運行過程中需注意防范以下風(fēng)險：

生物滯留設(shè)施、滲井、滲管/渠、滲透塘等滲透設(shè)施是否引起地面或周邊建筑物、構(gòu)筑物坍塌，或?qū)е碌叵率衣┧取?/p>

5、市政道路管網(wǎng)工程-八一路

5.1 工程概況

八一路為城市次干路，西起西環(huán)路，東至萍水北路，現(xiàn)狀為一塊板形式，機非混行，道路為不等寬形式，平均寬度30m，長度為0.79km。現(xiàn)狀排水管線為雨污合流管線，雙側(cè)布置，管徑規(guī)格為400mm＊400mm及600mm＊600mm。現(xiàn)狀管網(wǎng)年久失修，淤積嚴重。加之地勢低洼，以至八一路成為西門內(nèi)澇區(qū)內(nèi)澇最嚴重的區(qū)域之一。

5.2 設(shè)計內(nèi)容、范圍

道路改造的內(nèi)容為：行道樹改造為下沉式綠地、人行道透水鋪裝改造、車行道面層加鋪改造以及市政排水管網(wǎng)改造。

涉及道路、交通、給排水、綠化等專業(yè)。設(shè)計內(nèi)容包括：道路橫斷面設(shè)計、人行道下沉綠地設(shè)計、人行道透水鋪裝設(shè)計、車行道排水瀝青路面設(shè)計、邊緣排水系統(tǒng)設(shè)計、市政道路排水設(shè)計以及附屬構(gòu)。

道路排水系統(tǒng)采用雨、污水分流制，保留并局部改造現(xiàn)狀排水管線為污水管線，新建雨水管線。雨水自東向西排入西環(huán)路雨水系統(tǒng)。

5.3 主要遵循原則

（1）城市道路應(yīng)在滿足道路基本功能的前提下達到相關(guān)規(guī)劃提出的低影響開發(fā)控制目標與指標要求。為保障城市交通安全，在低影響開發(fā)設(shè)施的建設(shè)區(qū)域，城市雨水管渠和泵站的設(shè)計重現(xiàn)期、徑流系數(shù)等設(shè)計參數(shù)應(yīng)按《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014）中的相關(guān)標準執(zhí)行。

（2）道路人行道宜采用透水鋪裝，非機動車道和機動車道可采用透水瀝青路面或透水水泥混凝土路面，透水鋪裝設(shè)計應(yīng)滿足國家有關(guān)標準規(guī)范的要求。

（3）道路橫斷面設(shè)計應(yīng)優(yōu)化道路橫坡坡向、路面與道路綠化帶及周邊綠地的豎向關(guān)系等，便于徑流雨水匯入低影響開發(fā)設(shè)施。

（4）路面排水宜采用生態(tài)排水的方式，也可利用道路及周邊公共用地的地下空間設(shè)計調(diào)蓄設(shè)施。路面雨水宜首先匯入道路紅線內(nèi)綠化帶，當紅線內(nèi)綠地空間不足時，可由政府主管部門協(xié)調(diào)，將道路雨水引入道路紅線外城市綠地內(nèi)的低影響開發(fā)設(shè)施進行消納。當紅線內(nèi)綠地空間充足時，也可利用紅線內(nèi)低影響開發(fā)設(shè)施消納紅線外空間的徑流雨水。低影響開發(fā)設(shè)施應(yīng)通過溢流排放系統(tǒng)與城市雨水管渠系統(tǒng)相銜接，保證上下游排水系統(tǒng)的順暢。

（5）城市道路綠化帶內(nèi)低影響開發(fā)設(shè)施應(yīng)采取必要的防滲措施，防止徑流雨水下滲對道路路面及路基的強度和穩(wěn)定性造成破壞。

（6）城市道路經(jīng)過或穿越水源保護區(qū)時，應(yīng)在道路兩側(cè)或雨水管渠下游設(shè)計雨水應(yīng)急處理及儲存設(shè)施。雨水應(yīng)急處理及儲存設(shè)施的設(shè)置，應(yīng)具有截污與防止事故情況下泄露的有毒有害化學(xué)物質(zhì)進入水源保護地的功能，可采用地上式或地下式。

（7）道路徑流雨水進入道路紅線內(nèi)外綠地內(nèi)的低影響開發(fā)設(shè)施前，應(yīng)利用沉淀池、前置塘等對進入綠地內(nèi)的徑流雨水進行預(yù)處理，防止徑流雨水對綠地環(huán)境造成破壞。

（8）低影響開發(fā)設(shè)施內(nèi)植物宜根據(jù)水分條件、徑流雨水水質(zhì)等進行選擇，宜選擇耐鹽、耐淹、耐污等能力較強的鄉(xiāng)土植物。

（9）下凹式立體交叉道路極易形成城市積滯水點，排水形式應(yīng)采用強排與調(diào)蓄相結(jié)合的方式。鑒于下凹式立體交叉道路雨水系統(tǒng)多為城市排水系統(tǒng)的一部分，在其排水系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)蓄排放系統(tǒng)有利于提高整個雨水排放系統(tǒng)的設(shè)計標準。

5.4 雨水調(diào)蓄分析

5.4.1 綜合徑流系數(shù)評估

現(xiàn)狀瀝青路面面積15113m2，不透水人行道13517m2，現(xiàn)狀綜合徑流系數(shù)0.66。采用低影響開發(fā)模式，人行道改造下沉綠地面積3127m2，透水鋪裝面積10308m2。改造后綜合徑流系數(shù)為0.52。八一路采用低影響開發(fā)模式后可有效降低綜合徑流系數(shù)，減少外排雨水徑流量。

5.4.2 雨水調(diào)蓄量評估

根據(jù)《海綿城市建設(shè)指南》及《萍鄉(xiāng)市海綿城市建設(shè)試點城市實施方案》，按照75%年徑流總量控制目標22.8mm雨量控制，計算得出需要調(diào)蓄總量為339.61m3。

人行道上增加下凹式綠地有效調(diào)蓄水深平均為0.12m，綠化面積為3127m2，可滯留雨水375.24m3。

按低影響開發(fā)模式建設(shè)，以雨水調(diào)蓄量為評價指標，改造后道路可滯留的雨水為375.24m3，可以控制25.2mm的降雨，大于75%年徑流總量控制目標。

6、建筑小區(qū)LID工程-北星小學(xué)

6.1 工程概況

6.1.1 項目概況

北星小學(xué)位于老城區(qū)范圍內(nèi)，安源區(qū)鳳凰街。用地面積5171m2，建筑占地面積為955m2，建筑密度16.9%，保留塑膠路面1479m2。

6.1.2 現(xiàn)狀分析

校園內(nèi)主要有教學(xué)樓、操場。現(xiàn)狀綠化率極低，只有少數(shù)幾個樹池及一小片樓前綠化。操場跑道為塑膠地面，周邊路面為廣場磚，但路面破損處均較多，因此對其進行改造。現(xiàn)狀排水系統(tǒng)為雨污合流，急需對雨污系統(tǒng)分流改造設(shè)計。

6.2 設(shè)計內(nèi)容、范圍

根據(jù)該校區(qū)海綿城市建設(shè)方案，擬建設(shè)下沉式綠地面積為49m2，彩色透水混凝土路面面積約2688m2，下沉式樹池面積為10m2，雨水蓄水模塊62.21m3。

6.3 控制目標

按照75%控制率的要求，22.8mm及以下的雨水均需要控制住，需要調(diào)蓄量為62.95m3。其中下沉式綠地調(diào)蓄量為4.9m3,本工程設(shè)置一個調(diào)蓄容積為62.21m3的模塊式調(diào)蓄池進行調(diào)蓄,改造后雨水徑流量控制率為77.69%,對應(yīng)降雨量為24.49mm,滿足要求。

按照海綿城市要求，需要控制雨水徑流污染，去除率為50%，經(jīng)過核算，改造后污染物去除率為62%，滿足要求。

6.4 采用的主要技術(shù)措施如下

（1）對周邊有綠地的雨落管，用雨水罐進行斷接處理，雨水先通過雨水罐收集后再流入周邊下沉式綠地中進行調(diào)蓄，超標雨水經(jīng)過溢流口排入周邊雨水溝中；對周邊沒有綠化的雨落管，在雨落管下設(shè)置水簸箕，雨水先經(jīng)過透水路面下滲，超標雨水經(jīng)地面排入排水溝，排入室外雨水系統(tǒng)。

（2）原有排水溝堵塞、破壞嚴重,本工程根據(jù)原有排水溝的走向新建一條排水溝，將雨水排入市政雨水管道中。

（3）將小區(qū)跑道及周邊硬化路面改造為彩色透水混凝土路面，并且在路面下設(shè)置滲排管，雨水經(jīng)滲排管收集后排入雨水溝。

結(jié)語：

當前的世界各國已經(jīng)認識到城市給排水設(shè)計對于節(jié)約水資源的重要性，也開始進行相關(guān)方面的嘗試。海綿城市的提出就是該方面的成功案例，進行設(shè)計時應(yīng)該從功能性和生態(tài)性角度考慮，實現(xiàn)水資源的合理利用，從而形成城市與環(huán)境和諧相處的新型城市設(shè)計模式。對于解決我國城市中水資源短缺、內(nèi)澇頻繁發(fā)生等城市給排水突出問題，以及改善城市人居環(huán)境，滿足城市居民不斷增長的水需要，促進城鎮(zhèn)化全面發(fā)展，都有著尤為重要的現(xiàn)實意義。

[1]管晶晶,陳彬.海綿城市理念在城市規(guī)劃的應(yīng)用與建議[J].工業(yè)b,2015(37)：216.

[2]張杰,陳曉宇.海綿城市在現(xiàn)代城市建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].引文版：工程技術(shù) ,2015(26)：71.

[3]王坤,和洪建.海綿城市在現(xiàn)代城市建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].科研,2015(22)：308.

[4]《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》（試行）.

[5]《雨水控制與利用工程設(shè)計規(guī)范》DB11/685-2013.

[6]《雨水控制與利用工程》（建筑與小區(qū)）15BS14.

[7]北京市《雨水控制與利用工程設(shè)計規(guī)范》配套圖集（市政工程部分）14SSXXX.

[8]《排水工程》中國建筑工業(yè)出版社.