海綿城市理念在市政給排水設計中的應用

韓佳龍 中國水利水電第八工程局有限公司

一、海綿城市理念概述

海綿城市理念的誕生是隨著現代城市發展狀況而生的，海綿城市指城市像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災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。用外行的話來說，海綿城市的想法是使這座城市變成一塊巨大的海綿。當下大雨時，雨水可以很好地滲入，保持和儲存，剩余的雨水可以被凈化并用于最終的有用應用。海綿城市的建設目的是緩解洪澇災害、增加雨水利用、降低徑流污染；其通過構建“低影響開發雨水系統”及源頭分散的小型控制設施，維持和保護場地自然水文功能，可以有效緩解城市不透水面積增加造成的洪峰流量增加、徑流系數增大、面源污染負荷加重等城市問題。海綿城市作為一個新的城市理念，成為了市政項目優化改良新思路，是市政給排水日后改革的驅動力。

二、海綿城市理念在市政給排水設計中的應用意義

（一）提升雨水資源利用率

人類的生產生活都離不開水資源的應用，但是城市的發展水平較高，人口相對較為密集，對于水資源的需要量極大，目前地球上現存的淡水資源是有限的，水資源已經逐漸無法滿足城市建設和發展的需要。因此，需要將城市的雨水資源進行收集，通過過濾和凈化后，進行城市清潔、城市灌溉等，實現水資源的循環使用。但是為了滿足城市人口正常出行對道路的需求，城內的道路建設以瀝青和磚石為主，嚴重影響城市道路的滲透能力，雨水資源不能滲入地下，就會隨著蒸騰作用化為水蒸氣，或者流入城市的排水系統，變成無法二次利用的臟水，這是對水資源的極大浪費。而海綿城市是在發揮城市“灰色”基礎設施（排水管網等）的功能的同時，結合城市“綠色”基礎（綠色屋頂等）設施，協同發揮城市的“海綿”功能，實現雨水資源的回收利用，減輕城市用水負擔。根據海綿城市理論，城市的道路建設應根據城市的地形、氣候和人口分布進行詳細的規劃，規劃的內容包括道路、綠化帶、排水系統等。道路建設的材料和坡度也需要進行科學合理的規劃，保障雨水資源可以通過道路滲入地下，成為城市的地下水，或者可以順著坡度流入排水系統，減少路面積水，保障車輛與行人的正常通行。

（二）改善城市生態環境

海綿城市理論是解決城市排水系統建設問題的重要方法，在理念方面，它更加側重對于災害的防治和對城市生態環境的改善，保障雨水的收集、儲存、過濾、下滲、匯集，最終形成城市的地下水，供給人類日常生活所需。海綿城市理論要求城市道路的建設需要遵循城市的地形和氣候條件，遵循適應生態環境的原則，不能試圖改變生態環境。海綿城市理論要求道路建設、排水系統建設能與現有城市系統進行有效連接，充分利用綠化帶、下水井等設施，進行科學合理的空間布局。城市道路建設的原材料應遵循綠色環保、透水性強的原則，最大限度地實現對生態環境的保護。水是大自然最重要的組成部分，水對于氣候的調節和生態環境的改善具有重要意義。以往市政給排水設計會出現排水系統的堵塞、儲水功能不完善等情況，會造成城市路面的大面積積水，影響正常的交通秩序；而海綿城市理論的應用能將雨水資源進行匯總，經過對雨水的過濾和凈化，再進行雨水的二次使用，為城市人口提供更加整潔、有序的生活環境。

三、海綿城市理念在市政給排水設計中的應用策略

（一）人行道應用

目前，部分城市的排水系統較差。首先，道路不平整，雨季容易形成較深的水坑，阻礙行人的正常通行；其次，城市排水系統的雨水口容易堵塞，一旦出現落葉、垃圾等，排水系統就會癱瘓，積水無法正常排出，導致路面大面積積水；最后，部分地區下水井的設置不合理，雨水較大時，路面積水較多，行人無法辨認道路的具體情況，易發生危險。因此，海綿城市理論的應用對于城市的道路建設和排水系統建設具有重要作用。海綿城市理念在人行道中的應用主要表現在道路的設計和建設材料的選擇方面。雨水含有一定的化學物質，長期積存在城市道路上，會對道路形成一定的腐蝕作用，造成路面坑洼不平，因此人行道路的設計需要有一定的坡度，保障雨水可以隨著斜坡流入街邊下水道。為了提升雨水的利用率，城市排水系統需要一定的設計與優化，以保障雨水的收集、過濾和凈化，凈化過的水可用于城市保潔和城市綠化灌溉等。人行道的建設材料應優選透水性能較好的材料，例如陶瓷磚、瀝青混凝土等，其吸水性能較好，雨水可以滲入地下，地面不會有過多的積水，影響行人的正常通行。并且這些材料不會因為吸水發生體積膨脹、性能改變，從而導致路面不平、塌陷等情況。

（二）車行道應用

目前，大多數城市道路的施工材料吸水性較差，排水系統建設不夠合理。一旦雨水較大，極易產生城市內澇，甚至會出現城市倒灌等情況，造成嚴重的經濟損失。車行道不同于人行道，雨天路面濕滑，容易造成交通事故，并且積水過多容易導致車輛發生熄火故障，進而導致交通癱瘓。因此，海綿城市理論應用于車行道建設需要結合城市的實際情況，包括城市的地形、氣候等，選擇滲水性較強的環保材料。例如，車行道的墊層應使用透水性較強的水泥混凝土，可以快速吸收雨水；還可以在施工時增設一層防水瀝青，保障雨水順著道路的斜坡流入下水道，不會在路面形成積水。另外，在道路兩側設置綠化帶，對于吸收雨水、美化城市生態環境也具有重要作用。車行道的排水設施可以有效保證車輛的安全行駛，在城市道路的規劃設計中，工作人員需要對排水系統進行全新的規劃，保障城市排水系統可不受外力干擾，在暴雨季節正常運行。還要根據城市的氣候和排水量進行測試，確保排水系統的承載力。排水系統還會對雨水資源進行回收，經過收集、過濾、凈化等環節，將雨水資源進行二次利用。

（三）綠化帶應用

綠化帶可以有效改善城市的生態環境，對于氣候的調節和空氣的凈化具有重要作用，并且綠化帶可以吸收大量的雨水，減少路面的積水的同時將雨水資源進行回收和二次利用，進而提升城市用水的效率。綠化帶作為海綿城市理念的重要組成部分，可以進行雨水的蓄水工作，對雨水資源進行匯集。綠化帶與道路的距離應保持在20cm 以下，并確保綠化帶的均勻分布。綠化帶需要鋪設透水性較強的空心磚，在建設過程中，工作人員可以充分利用溢流系統原理。在綠化帶中設置雨水排放系統，將城市排水系統與綠化帶系統進行有效連接。在暴雨時節，綠化帶可以幫助城市排水系統承擔部分壓力，并且雨水一旦超出綠化帶的負荷，就會隨著綠化帶內的排水系統流入城市排水管道。實現綠化帶與排水系統的同步運行。與此同時，綠化帶可以實現對雨水資源的粗過濾。因此，在綠化帶的建設過程中，工作人員需要在綠化帶中鋪設一層種植土和礫石，再安裝滲透管道。泥土和石子會對雨水進行有效過濾，過濾后的水資源會滲入地下，成為城市的地下水。

（四）銜接帶的設計

海綿城市理論不僅可以應用于到道路建設方面，真正實現海綿城市建設需要多個海綿體進行連接，還可以打造整體的城市滲水、蓄水水系統。銜接帶的設計對于海綿城市的建設具有重要意義，它需要將道路、綠化帶、建筑物進行有效的連接，是構建整體海綿城市的基礎。在銜接帶的設計工程中，需要充分結合當地的氣候、地形，在最節省空間的情況下，實現多個海綿體之間的有效連接，銜接帶的設置可以利用中途滲透技術和源頭滲透技術，或設置植草溝、濕地等進行雨水的排放與收集，不同的地區可以進行不同的規劃，在水資源較為匱乏的地區，可以增加雨水的收集，等到干旱時節用于城市的灌溉、清潔等，可以有效緩解調節城市的濕度，節省水資源。在降水豐沛的地區，可以在綠化帶中鋪設泥土、砂石等，將雨水進行粗過濾，或者直接對雨水資源進行凈化，凈化后的雨水可以被充分應用于人類生產生活的各個環節，真正實現城市水資源的循環使用。

（五）城市水資源凈化

社會的快速發展消耗掉了地球上很多的資源，絕大多數資源需要經過上萬年的積累方可形成，但是目前地球上的人口快速增多，人類已經無法停止開采自然的腳步，因此綠色環保理念、資源回收理念應運而生。城市的排水系統已經明顯跟不上城市發展的步伐，一旦出現暴雨天氣，雨水會將街邊的落葉、垃圾沖到下水道口，造成下水道的堵塞，進而導致整個城市的排水系統癱瘓。大量積水積存在馬路上，尤其是橋底這種地勢較低的地方，車輛的排水管會進水導致熄火，由此造成整個城市交通的癱瘓。因此，設計人員需要根據城市的地形和環境進行市政給排水系統的規劃和設計，保障下水道和排水系統在暴雨天氣且沒有人工處理的情況下依然可以正常運行。

四、結束語

目前，地球上的淡水資源十分有限，海綿城市理論在城市市政給排水設計中的應用不僅可以促進城市的發展，為人類提供更加適宜的居住環境，還能實現水資源的回收利用，為人類長期繁衍提供重要保障。