海綿城市建設對城市雨水系統設計的影響分析

李 剛

(湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002)

1 海綿城市的內涵簡析

海綿城市是對于低影響開發雨水系統構建的一種形象稱呼，它是一種新型的城市建設系統，能夠極大地改善城市的水循環功能。海綿具有保水、吸水以及釋水的特質，在發生降雨時可以吸收、存儲雨水，補充地下水，從而調節城市的水循環。海綿城市在建設雨水綜合利用系統和水生態循環系統時，參照海綿的特性，將城市打造成一個巨大的“海綿體”，使城市的水循環系統能夠更好地應對各種強度的降雨，在保證城市不會產生內澇災害的同時，提高了對于雨水的利用能力，維護了城市水生態的安全。

2 海綿城市的重要意義分析

2.1 有利于提高城市的生態功能

和傳統的城市建設相比，海綿城市強調適當降低城市的硬化比例，增加城市的綠地面積，這不僅提高了城市的綠化建設，還降低了硬底化對于城市水循環的破壞，使城市的生態功能得到有效的提升。海綿城市的建設使城市收集和處理地表徑流的能力大大提高，使城市的地下水得到有效的補給，城市的水循環得到恢復，體現了構建生態城市、綠色城市的理念。

2.2 減少城市在排水設施建設和維護上的投入

過度的硬底化會使城市失去下滲的功能，使城市的排水能力受到極大的削弱。為了提高城市的排水和泄洪的能力，政府只能在城市的排水管道、泵站的排水設施的建設上加大投入。并且排水管道很容易被城市的生活垃圾等廢棄物堵塞，使排水系統的運行受到影響，失去排水能力，要維持這些設施的正常運轉，就必須進行細心的保養和維護。與傳統的城市排水系統相比，海綿城市通過將綠地、園林、自然水體、透水鋪裝系統以及水利設施等綜合起來，構建立體的防排水體系。使城市的下滲能力得到提升，將城市建設對于正常水循環的影響削減到最小，從而降低了對于傳統的排水設施的依賴。使得城市建設投入其中的運營和維護費用減少，減輕了城市的財政壓力。

2.3 預防城市內澇的發生

城市內澇的發生與我國城市建設中過度硬底化，不透水區域面積過大，城市水循環的下滲環節被切斷密切相關。當短時間內出現大規模、高強度的降水，城市的排水系統不堪重負，無法及時將地表水通過排水系統排出，導致城市內部出現了洪澇災害。相關的數據統計表明，內澇在我國城市建設中普遍存在，即使是東部沿海的發達城市也長期受到城市內澇的嚴重影響。海綿城市的建設把排、蓄、防和滯結合起來打造城市的排水系統，將城市的排水系統建設納入到生態圈的水循環當中，尤其是增加了城市的下滲能力，在一定程度上解決了城市地表水淤積的問題，可以有效地減少內澇的發生，避免內澇給人們的生產生活帶來不利的影響。

2.4 可以緩解城市熱島效應

城市熱島效應的產生與城市下墊面性質的改變密切相關，在城市建設中硬底化使城市中分布著大面積混凝土、柏油路面等比熱容小的物體。在太陽的照射下升溫快，使得城市的溫度明顯高于郊區，影響到了城市的熱力環流，造成了熱島效應的產生。海綿城市提倡減少城市的硬底化面積，增加綠地和水體面積，這些下墊面的比熱容高，在吸收相同熱量的條件下溫度上升得慢，能夠減小城市和郊區之間的溫差，對于緩解城市熱島效應有一定的幫助。

2.5 緩解城市水資源緊缺的狀況

水資源緊缺是制約我國城市發展的突出問題，傳統的城市建設對于城市降水的收集和利用效果不夠明顯，使得降水被地表的污染物污染，或者是被當成污染水排出去，水資源的利用率低。而海綿城市為提高城市水資源的利用率，增加水資源的儲備，為解決水資源供給提供新的思路。海綿城市不僅可以增加城市地表水的下滲，使城市的地下水得到補充。而且它還具有蓄水的功能，能夠增加城市土壤的含水量，在出現干旱時可以給城市的河流提供水源的補充。海綿城市是可以提高對于自然生態雨水的利用，有利于緩解城市的水資源緊張的壓力。

3 海綿城市對于城市雨水系統各個環節的影響探討

3.1 對于城市雨水收集系統設計的影響

屋面雨水收集、屋面雨水吸收以及地面雨水收集是城市雨水收集系統的三個最主要的組成部分。

屋面雨水收集指的是通過屋頂的雨水收集設施，雨水經過收水管道排放到室外的收水井。在傳統的屋面雨水收集系統中，收集到的雨水沒有經過重復利用而直接進入了城市的排水系統當中，水資源被白白浪費。屋面雨水吸收指的是通過屋面種植來吸收雨水，從而起到隔熱、防水和保溫等功能。傳統的城市雨水收集系統缺少這個環節，屋面的雨水被直接收集起來排放出去。地面雨水收集就是通過室外收水井和收水管道將雨水排放到雨水調蓄系統當中。在傳統的城市雨水收集系統中，地面雨水收集和排放系統是一體化的，收集到的雨水會直接進入城市的排水系統，缺少回收利用的環節。

總而言之，傳統的城市雨水收集系統更多地將關注點集中到雨水的排放上，忽視了雨水的回收和利用，造成了大量的可用水資源的浪費。同時，也給城市的排水系統帶來了巨大的壓力，使城市難以抵御高強度的降水，出現嚴重的內澇。而海綿城市的理念使城市雨水收集系統的建設大為改觀，不僅增加了雨水回收利用的環節，還提高了城市的透水性能，使得城市的排水系統的負擔大幅度減輕，減少城市內澇的出現頻率。

首先，海綿城市建設影響到了屋面雨水收集系統的設計。它增加了雨水回收利用的環節，減小了雨水的下泄，并且在原有的雨水收集系統中增加凈水裝置，對于雨水展開初步的凈化，為后續的重復利用奠定基礎。

其次，海綿城市建設在城市雨水收集系統中增加了屋面雨水吸收的環節，通過在屋頂的防水層增加具備吸水性的植土等材料，種植綠色植物。既能夠將一部分雨水保留在屋面為植被的生長提供水分，同時還能夠在垂直高度上增加城市的綠地面積，為城市排水系統減負，緩解城市熱島效應。

最后，海綿城市建設影響到了地面雨水收集系統的設計。它把雨水的排放和收集兩個系統區分開來，把收集到的雨水匯入調蓄系統，真正實現了雨水的收集和利用。在路面建設上采用具備透水性能的透水材料，在地下埋設雨水收集箱；或者在收水口處設置凈水系統進行雨水的過濾，防止下滲的雨水受到污染。

3.2 對于城市雨水滲入系統設計的影響

雨水滲入是城市雨水系統設計的重要環節，傳統的城市雨水系統完全阻斷了雨水的滲入。海綿城市的建設則致力于修復雨水滲入的環節，充分發揮土壤的吸水和保水功能，使得城市的水循環得到恢復。在雨水滲入系統的建設中，海綿城市除了增加綠地面積之外，更重要的是在滿足城市的出行功能的前提下，大量采用透水性材料來進行城市硬地的建設。并且不斷開發合適的透水鋪裝系統，在最大程度上保障城市路面的滲水功能，使得城市雨水滲入系統的能力得到更加充分的發揮。

3.3 對于城市雨水調蓄系統設計的影響

雨水的調蓄的方式主要包括水池調蓄、水體調蓄以及管道調蓄三種。水池調蓄是城市中最為常見的雨水調蓄方式，它利用水池調蓄池將雨水保存起來，調蓄池通常位于城市的公共設施之下。水體調蓄是一種調蓄效果比較顯著的雨水調蓄方式，它通過在城市的綠地園林、廣場之中建立大面積的水體景觀來儲存雨水，既具備生態效益又擁有景觀功能。管道調蓄是一種節約城市空間而且經濟環保的雨水調蓄方式，它利用埋設在地下的管道來存儲雨水。

海綿城市的建設更加注重雨水調蓄設施的設計和建設，在城市雨水系統的設計和建設中不是單純的將雨水的排放放在首位。通過建立雨水調蓄系統，不僅能夠分流一部分城市地表徑流，還能夠將其保存起來進行二次利用。

總之，海綿城市的建設可以推動城市的生態環境建設，能夠有效緩解城市排水系統的壓力，改變傳統的城市雨水系統單純將雨水排放出去的現狀，把雨水的收集、調蓄、滲入和重復利用納入到了城市雨水系統設計當中，使城市的雨水系統設計、建設和使用的效果大為改觀。