基于海綿城市概念下給排水系統構建問題的研究

摘要：由于社會經濟的快速發展，城市問題也隨著日益嚴重。在生活中，人們逐漸意識到傳統的水泥或者瀝青路面的排水效果都不是很理想，從而導致在暴雨天氣里城市內澇的現象產生，嚴重的時候還會對人們日常出行以及生命財產安全產生嚴重影響。為了徹底解決這類問題，海綿城市的設施概念應運而生。通過近幾年的實踐經驗來看，不難發現海綿城市在城市排水工程中具有重要作用。本文概述了海綿城市的建設發展、給排水系統的概念和現狀、基于海綿城市概念下給排水系統的構建以及通過相關的案例進行相關分析。

關鍵詞：海綿城市;給排水系統;系統構建;問題研究

Study on the Construction of Water Supply and Drainage System Based on the Concept of Sponge City

Jian-Feng Jiang*

Hangzhou Zhongyu Architectural Design Co.， Ltd. Xiamen Branch， Xiamen 361000， Fujian， China

Abstract： With the rapid development of social economy， urban problems are becoming more and more serious. In life， people gradually realize that the drainage effect of the traditional cement or asphalt pavement is not very ideal， which leads to the phenomenon of urban water-logging in the rainstorm weather， and even seriously affects people's daily travel and life and property safety. In order to solve these problems thoroughly， the concept of Sponge City facilities came into being. According to the practical experience in recent years， it is not difficult to find that Sponge City plays an important role in urban drainage engineering. In this paper， it summarizes the construction and development of sponge City， the concept and current situation of water supply and drainage system， the construction of water supply and drainage system based on the concept of Sponge City and analyzes through relevant cases.

Keywords： Sponge city; water supply and drainage system; system construction; problems study

一、前言

現如今，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對于生活質量的要求也越來越高。城市中的給排水系統的質量可以直接影響整座城市的正常發展，同時對人們的日常生活質量有著直接的關系。但現階段，我國基于海綿城市概念下的給排水系統構建并不完善，這對人們的日常生活帶來很多不利的影響。因此，想要確保城市居民的正常生活水平，就需要對給排水系統提出改善措施，從而保證給排水工程的質量，最終，保證我國給排水工程的建設能夠充分滿足人們的日常生活質量要求。

二、海綿城市建設發展概述

海綿城市指的是在降雨量特別大的時候，對雨水進行儲存并凈化，從而提升城市應對不同的環境變化的功能，并恢復城市的正常生活。

經過實踐研究表明，海綿城市的系統是應對不同環境變化的有效措施。例如，韓國曾通過建立海綿城市，增強了水環境的滲透性，使得土地具有跟家明顯的蓄水能力[1]。新加坡通過開發給排水系統的疏導能力，而提升的地面排水效果，從而在最大限度上增加了水資源的循環利用率。在巴黎政府則是在給排水系統的改造更新建設中投入了大量的資金支持，從而提高了雨水資源的充分利用效果。

目前。由于城市化的快速發展，一些水泥路、瀝青路的建設增加，大大減少了土地滲水能力，從而不利于雨水的滲透和排放，最終導致城市內澇的嚴重現象，如圖1所示。同時，由于過多的水資源排放不了，時間長了就會產生大量的污染物，從而使得城市污染更加嚴重。大部分的雨水量通過給排水系統排出，導致水資源沒有得到合理了運用。而且，單一的給排水系統早就不能支撐一個城市的快速發展，與此同時，單一的排水系統也解決不了城市水資源問題。

因此，提出了海綿城市計劃，通過對雨水的集合和凈化，可以使城市在面對環境變化的同時具有靈活的應變能力。值得注意的是，海綿城市計劃中的給排水系統設計目的就是為了減少城市內澇的現象發生，并充分收集雨水，創造良好的城市環境。

三、給排水系統的概念

給排水系統是所有建筑物中不可或缺的一部分，如圖2所示。而給排水系統大約分為生活給水系統、生活排水系統以及消防水系統等[2]。這幾個系統是建筑自動化系統中的重點管理項目。由于消防水系統與消防自動滅火系統和火災自動報警系統緊密相連，所以，根據國家的技術規定，消防給水系統由消防系統統一進行管理和監控。而生活給水系統就是針對城市用水量以及給水系統的參數來進行實時監管，從而使得系統的有效運行得到保障，同時能夠滿足建筑物的供水需求以及供水系統的質量安全。

四、城市給排水系統應用現狀

（一）管道老舊，改造起來費時費力

由于城市用地規模的不斷擴大，使得城市建筑工程也在不斷地增加，因此城市中興起了很多的高樓大廈，從而使得小型化、管道老化等問題出現在如今的城市給排水系統中。因此，有效地將城市中的用水量和排水進行協調，已經成為一項緊迫的任務[3]。現如今，在我國仍然存在很多地下空間面積沒有得到合理地控制，從而使得地上和地下的建設出現差異現象。如：地下管道和管線等基礎設施，存在缺乏科學合理的布置以及維護工作。而且重建管道工程也很費時費力，最終嚴重阻礙了一座城市的發展速度。

（二）雨水資源的浪費

目前，我國有些城市中的建設公路產生道路嚴重硬化的問題，也因此污染了城市的水環境，而在雨水排出后，還會導致城市的地下水供應缺乏。相較于其他發展速度快的城市，一些偏遠城市的水資源循環利用的意識薄弱，從而導致雨水資源有效利用的建設滯后現象。而產生這種現象的原因如下：

1. 氣候與溫度條件，這兩種因素影響，導致城市中的排水出現比較困難的現象。

2. 城市中的給排水系統出現老化、給排水管道的管理不足或者是污水和雨水之間共用一個管道等因素，造成雨水和污水分流起來比較困難，并且對這種共用管道的改造不僅資金投入高，改造起來也很困難。

（三）溫室效應的影響

溫室效應的體現是會導致一些惡劣天氣較多，特別是短時期強降雨的現象。溫室效應具有強度高且不穩定的特點[4]。所以，在短時間內就會造成地面徑流大，如果給排水系統的承受力低，那么，就會使得系統不能及時地為城市排水，若是不及時排水，就會使得雨水大量的積聚在城市低洼地區，時間長了就會嚴重阻礙城市的交通以及人們的日常生活，甚至會造成水污染等嚴重的問題產生，對人們的健康和生活都產生了很大的影響作用。

（四）沒有通過城市水文標準來規劃

現如今，在海綿城市概念的給排水規劃設計中，相關的給排水企業常常對城市自身的水文條件和客觀的實際情況進行忽略，例如，現實中的雨季時長變化、降雨量的數據統計以及水量過多地段的建設等，相關企業沒有根據實際情況進行規劃設計，只是一味地對該城市進行其他城市的模仿建設，從而設計的給排水規劃方案與現實情況不相符，使得工程施工的過程中，造成大量的人力物力的損失以及浪費，同時也對城市的給排水系統造成嚴重的影響，并阻礙了給排水系統發揮其自身的實際功能。

五、基于海綿城市概念下給排水系統構建

（一）改變排水規劃的設計

積極的對給排水系統規劃設計的意識進行轉變，是實現城市給排水系統構建的第一要素。

1. 對路面和綠化標高進行有效提升

一般情況下，路面的標高都低于綠化帶的高度。當出現大暴雨時天氣時，大量的雨水會加速流入城市給排水系統之中，從而導致水資源的使用率不充分[5]。特別是在過量的雨水排入到城市的給排水系統的過程中，會經過城市的綠化帶，導致綠化帶中的泥土被雨水沖擊流走，并隨著水流排入給排水系統的管道中，這樣就會造成城市水環境污染的嚴重現象。基于此，可以通過增加路面高度以及降低綠化帶的高度來降低這類問題的發生概率。

2. 建設雨水花園

現如今，我國已經有很多的城市都已建設雨水花園，以此來完成保護水資源以及凈化水資源的目標內容，并且可以充分的滿足城市用水需求。值得注意的是，在雨水花園的設計過程中，應結合不同城市的實際情況來制定不同的且具有針對性地設計方案，并將設計方案進行反復修改，然后進行實踐，最終得以建立一個能夠保證環境和諧統一，并且可以有效存儲水資源的雨水花園。

3. 建設綠色屋頂設施

由于綠地對水資源的影響很大，并且在存儲水源方面有很重要的作用。因此，我們可以建設一個綠色屋頂，來對水資源進行有效利用。而且建設綠色屋頂不但可以降低雨水的徑流壓力，還能有效地降低洪澇災害的發生概率，以及增加降雨蒸發效果，并提升城市的空氣清新感。

（二）綠化帶進行排水設計

目前，對于一座城市的排水效果最好的手段就是設計讓綠化帶進行排水，該設計已經成為排水工程中比較核心的內容之一。不僅為海綿城市提供了非常便利的條件，而且還為人們提供了沿途景觀的欣賞[6]。但從實際的效果來說，大面積的綠化帶設計對日常的道路交通會產生影響。而如何優化綠化帶排水效果是目前最重要的研究目標。建議內容如下：

1. 可以在綠化帶外側修建圍墻，防止雨水流入道路中，造成交通安全問題。

2. 可以在綠化帶的四周修建水井設施，這樣可以及時有效地將綠化帶內的積水和路面上的積水進行引流。

值得注意的是，在施工過程中，應鋪設碎石和黏土來修建水井和綠化帶圍墻，這樣就可以避免發生綠化帶積水的現象，而且整個工程的資金成本少，適合大多數的積水地區建設。

（三）引進新村料

現如今，市場上有許多新型的鋪裝路面的材料，而將一些比較先進的材料應用于給排水系統中，已經是比較常見的城市設計方案[7]。傳統的城市道路一般會應用一些比較高密度的混凝土材料做路面材料，但是這種材料會阻礙雨水的滲透性，對城市的地下水資源輸出造成了嚴重的阻礙作用。與此同時，復雜排水管道的設計也會影響雨水的有效滲透性。為此，建議采用新型的路面鋪裝材料，從而達到良好的透水作用，并保證了雨水量的適宜性，也可以有效地防止發生城市內澇的現象。

（四）海綿城市規劃設計

在整座城市的規劃設計過程中，要以海綿城市建設作為目標和原則，并且明確海綿城市建設在城市發展中的重要功能作用。并在城市規劃制度中加入城市綠地率、雨水徑流控制率以及水源質量等數據。另外，要結合城市發展，分析近年來城市的用水量，從而建立一個與城市相匹配的用水標準，并且制定一個科學合理的供水方案。

（五）提高給排水系統的專業性

在給排水系統方面，由于施工時間較長，且工程構造比較繁雜。因此，作為給排水系統建設中的相關工作人員，就要具備較強的專業能力，并制定一個比較科學合理的規劃設計方案，提高綠地下沉率、屋頂綠化率，雨水的徑流總量也能達到有效控制[8]，從而保證給排水系統的穩定運行。

施工區應建立雨水循環利用系統，并在建筑物的周圍設置綠地，在將雨水排入綠地中。在小區內的停車場或者活動廣場等區域修建植草溝，并與雨水管道結合使用，如果條件允許植草溝還能替代雨水管道。除此之外，我國的海綿城市發展還處于起步階段，相對的實踐經驗不足。因此，相關的建設企業必須不斷創新和完善建設模式，在實踐中不斷進步。在給排水系統設計中，投入資金也是很重要的影響因素，所以，企業應重視給排水系統的實施，并著重加大投入的資金，這樣才能保證給排水工程的順利開展。總體來看，要保證給排水系統的正常且穩定的開展，就必須提高給排水系統建設的專業性。

六、案例分析

（一）案例一

以某座城市為例，該城市的道路走向是南北走向的，道路的長度為1000米，其中，人行車道的寬度是4米，而機動車道的寬度是9米，綠化帶的退線寬度為10米。該道路的周圍大多數都是生產企業和綠化所用地[9]。根據海綿城市的概念，對該道路進行給排水系統的構建，并使用先進的排水設備，且讓綠化地區和道路發揮雨水收集、排放的功能，從而減少雨水的徑流污染程度，降低城市用水量，最終實現了保護環境的目標。

通過對給排水工程的現場調查分析，來制定相應的規劃計，盡量降低占用土地面積、工程預算以及環境的污染程度。在分析的基礎上，決定按照“海綿城市”的概念進行設計，取消傳統的雨水收集給排水系統，將透水路面鋪裝、植草等方案應用于雨水流量控制開發設施中。

在方案設計中，在道路的中心線上建立雨水管道，并在地面上修建水井，然后測量井蓋的高度和路面的高度，并將其中一半保留地面之上。本方案中，通過人行道與非機動車道的透水路面的鋪裝，來對雨水進行有效地利用和收集[10]。在道路的兩端設計下凹型滯留設施，這樣可以有利于及時的排水，同時它可以有效地減少雨水污染物（表1）。

實施透水性硬化地面技術，能夠有效地加快雨水滲透能力，并提升地面的透水性。在非機動車道和人行道路修建時，應選擇環保透水性地磚鋪面，這種材料可以幫助雨水的滲透成為地下水。還可以減少城市的環境污染。

（二）案例二

水源保護區的道路建設工程，該項目的南段與北京的高速公路、興安高速公路相連接，本路段位于水環境敏感區，以保護水資源為根本要求。因此，該道路建設是我國比較重要的交通道路[11]。為改善沿線道路結構、配套設施以及方便村鎮居民出行，特將此公路設定為一級公路。有兩種施工設計方案：

1. 管道建設，這條水管位于道路兩頭下面，雨水口設置在道路上，有助于減少雨水管道頂部土壤的厚度。管道的坡度隨設計坡度的變化而改變[12]。通過使用1000毫米的長管導入到道路外端，進行雨水的收集、凈化處理。

2. 可以選擇在車道外端一定距離處設置徑流水槽，將雨水排入到綠化帶下的水溝中，并在道路兩端水溝沖溝水進入雨水收集凈化處理設施。

通過綜合實踐應用研究，最終決定運用管道排水方案，并根據該方案，對雨水進行降水調節、處理及循環利用等工作。

根據設計研究表明，處理后的雨水經過閘門口后流入雨水凈化池中，然后將雨水進行調節、儲存和處理，能夠充分用于道路的綠化設施中，并且同時能夠為市政用水提供有效幫助。

七、結語

綜上所述，城市之中的公路是一座城市的建設與交通管理中最為重要的組成，與此同時，也是雨水流向和環境污染的重要來源之一。基于海綿城市的概念下，我國提出了海綿城市的用水、凈水以及排水功能的規劃。但由于現如今我國的城市建設發展比較快速，因此，為了能夠為一座城市提供更好的交通便利，并降低環境和天氣對一座城市發展的影響，提出了給排水系統計劃。經實踐證明，基于海綿城市的概念下，對雨水的有效循環再利用和及時排放雨水，提供了充分且有效的幫助。與此同時，為人們的日常出行活動也提供了較大的便利。

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通訊作者：江劍鋒，1985年3月，男，漢族，福建廈門人，就職于杭州中宇建筑設計有限公司廈門分公司，中級職稱，本科。研究方向：給排水。