海綿城市理念在北方城市排水系統設計中的應用研究

翟樂天

（太原市政工程勘測設計院有限公司，山西太原 030001）

所謂海綿城市理念，主要是在一些水資源豐富、水處理能力強的城市中，利用城市對雨水吸收、凈化、儲蓄的優勢，在合理的條件下，科學使用以及釋放水資源的過程。處于現代化社會發展進程中，海綿城市理念儼然已經成為一種普及性城市建設趨勢，其既可以合理調整不同區域的水資源，實現科學分配利用，同時還能促進生態環境的有效保護，凈化空氣，是一種將自然資源與現代科技進行有效融合的建設模式。針對一些北方城市建設，海綿城市更應該合理設計城市排水系統，調整水資源的分配格局，進而保證排水系統為城市建設發揮更大的效用。

1 當前海綿城市理念的設計現狀

在我國北方城市來說，地面滲水面積有所減小，因此在城市化建設過程中，應該合理采用現代化的科技手段加以改善。按照當前城市排水設計來說，城市對蓄水量需求持續增加，并近年來北方受到暴雨天氣的不斷沖擊，導致城市中大量雨水堆積。假如地面大量雨水無法得到有效排除，極易產生內澇情況。而地面上的雨水，由于不透水面積持續擴大，導致地面雨水利用率降低，產生一定的阻礙，不利于排水系統建設，難以廣泛收集雨水。一旦城市對水的需求量增大時，將難以開展回收利用工作。

2 海綿城市理念在城市排水設計中的價值

2.1 疏通雨水，合理利用與水資源

在我國北方一些城市排水設計中，一些發達且先進的城市，已經開始應用海綿城市理念，并且提升了城市水系統的有效滲透，同時還能增加地下蓄水能力。特別是針對一些水資源充沛的北方城市來說，在城市排水系統中合理應用海綿城市理念，既可以提升疏導雨水能力，又能夠補充地下水源、促進水資源循環利用，同時利用現代化的科學技術，收集儲存更多的雨水，發揮城市的蓄洪功能，如圖1 所示。

圖1 收集儲存雨水系統

2.2 有效抵御極端天氣變化

縱觀我國北方城市發展現狀來說，多數城市中已經建立了防洪辦公室，但是基本難以達到具體要求。一旦遇到特大洪水問題或者特殊情況，大多數北方城市的防洪能力都無法滿足國家要求。所以，處于海綿城市建設理念下，市政補水部門應該建立完善的排水系統，合理調整城市排水系統的蓄水、排水、防水、水處理等功能，有效緩解因雨水沖擊而導致的各種險情的問題，并且及時解決地面徑流速度過快的情況，消除因水流量過大產生的積水問題，進而減少內澇災害的情況。

2.3 合理挖掘排水設施作用

在對城市排水系統進行設計時，通常會考慮人工與自然結合的方式，這樣既可以保留城市原有的水文特征與地質地貌，并且能夠合理發揮生態系統的作用，增強水源儲存效果。一旦遭遇強降水情況，則可以有效減少洪峰的流量。具體作用如下：①可以有效修復環境。海綿城市排水系統設計能夠有效改善北方粗放型的生態治理方式，修復受損壞的水體，改善已經破壞的資源環境；②開發綠地。在建設海綿城市過程中，綠地開發是必不可少的環節。綠地可以儲存大量水資源，承擔凈化、滲透功能；③科學規劃管理。排水系統設計應該對地下水源進行科學規劃與管理，優化排水系統的控制。在對城市進行規劃設計時，需要完善各種基礎設施等，以土地開發、水系綠地和生態保護作為基礎。因此，海綿城市排水系統能優化地下管道的管理與承載能力等，使資源分配更加科學。

3 探究海綿城市理念在北方城市排水系統設計中的有效應用策略

3.1 改善傳統城市排水系統

排水系統是維護城市正常運行、社會正常生產、人們正常生活的必要前提。主要應用特點在于：在一定時間內將地表水資源從地下順利排出。然而，在水流進行排出時，一旦排水速度過快，將會導致水流在地面較低的區域中進行匯集，甚至出現堆積現象，由此造成城市大面積內澇，引發洪澇災害等。基于此種環境下，市政排水系統設計人員應該對排水系統進行實地考察，改良傳統城市排水系統，合理對雨水進行引流，并且利用濕地、河流等不同水資源引入雨水到地下庫中作為蓄水資源。除此之外，在城市一些住宅區，可以按照住宅的實際情況建立蓄水池，對雨水進行過濾處理后，引流到蓄水池當中。這樣既可以滿足人們對住宅環境的需求，同時還促進城市綠化功能的實現，保護生態環境。

3.2 海綿城市“滲”理念在排水系統中的應用

首先，設計城市引水溝渠。對于北方城市透水景觀的設計來說，在鋪裝過程中即使已經要求使用高滲透性、高透水性的材料，但實際使用的材料仍然是透水性較差、甚至嚴重影響水質的材料。因此，在海綿城市設計理念的指導下，可以利用鋪裝設計有效解決雨水滲透的情況，或者在城市周圍的街道綜合利用引水溝渠設計方法，能夠對大量雨水進行合理儲存。其次，鋪裝透水混凝土。在過去一些北方城市建設中，鋪設透水道路時，經常因面積持續擴大，影響最后的雨水滲透效果。為了有效解決這一問題，在城市小區、停車場等公共道路路面鋪設時，可以運用透水混凝土材料，提高于水的滲透率，并且有效降低地表徑流，使雨水的存儲和地下引流更加方便快捷。此外，這種設計還能夠對雨水進行科學凈化，保證雨水在地下水和河道中的補充，避免水資源產生流失浪費或者污染環境的問題。

3.3 海綿城市“蓄”理念在排水系統中的應用

首先，設計蓄水模塊。在海綿城市排水設計中，雨水蓄水池的設計作為一種新興科技產品，可以有效利用小規模的蓄水面積實現大儲存量。除此之外，雨水蓄水池模塊，可以通過鏤空設計提升蓄水效率能力。在設計蓄水模塊時，主要利用土工布、防水布的有效配合搭配，來進行排放水和儲存水。在蓄水模塊內部，設計師可以利用出水管、進水管、接水泵位置的設定，確定結構層次。借助海棉蓄水模塊對水進行處理后，可以保證水資源正常應用于居民日常生活當中，以及路面灑水、景區用水補充、消防用水、循環冷卻水等多個功能區域。

3.4 利用海綿城市理念，合理設計路面高低壓形態

城市排水系統的設計中，路面的高低形態同樣是不可忽略的影響因素。所以，城市排水設計人員應該結合海綿城市理念的各種標準，合理設計路面高低形態，提升城市路面的標桿。一旦遭遇雨水量較大的天氣，地面存有大量雨水，可以利用點地面水的高低形態，將雨水流入城市排水系統，蓄積成地下水資源，這樣既可以儲存水資源，同時可以將雨水用于城市灌溉綠化工程當中，并清理掉大量的泥土。在設計排水系統時，設計人員應該考慮到地面與綠化帶等不同視角，加強分析對比，設計合理的高邊，保證雨水能夠流入城市綠化帶當中，凸顯海綿城市建設在排水設計中的應用價值。

4 結語

市政工程排水系統的設計，直接關系著城市建設以及水資源的有效利用，城市的穩定運營與供水系統設計之間存在不可分割的聯系，因此在規劃城市系統設計時，應該立足于當前城市的供水需求與排水現狀等情況，統籌規劃，完善設計理念。對于北方一些城市來說，冬季降水相對較少，城市蓄水能力受到影響。因此，針對這些可能產生影響的因素，城市設計應該合理分析，充分考慮到海綿城市理念的情況下，加以規劃設計，建立健全城市排水基礎設施，及時妥善處理城市中可能產生的各種問題，提高水資源的利用效率，促進城市的長遠發展。