海綿城市理念在市政給排水設計中的運用

李 威 李 丹

1. 招商局重慶交通科研設計院有限公司 重慶 400067

2. 重慶市設計院有限公司 重慶 400015

1 海綿城市理念概述

“海綿城市”是指在城市建設現代化的過程中，通過完善基礎設施，包括綠色道路和公路，將重點放在城市雨水及其應用上，以更科學的方式利用城市內部的雨水等資源，并協助解決嚴重的城市供水問題，并加強其滲透重建的能力，促進可持續城市發展。建設現代化海綿城市有助于調節城市內部生態環境，合理控制城市氣候條件。中國現代城市的人口正在增加，城市工廠和企業數量不斷增加，大量資源用于日常發展。在這種情況下，通過科學地利用水資源建立循環水系統，貫徹落實海綿城市理念，能夠幫助優化城市的給排水狀況，水資源的合理利用。

那么如何應該在城市空間設計當中，更好的收集和利用與水資源？通過建設海綿城市，能夠幫助緩解城市內部出現雨水洪澇，實現地下水資源涵養，在內部形成有效的城市水循環系統。海綿城市建設的實體是雨水花園，更好的承載和控制雨水資源，優化城市內部的生態環境。如何正確選擇植物種植十分關鍵，構建的群落生態系統效率越高，越能夠實現更大的城市發展效益。

2 海綿城市建設應用于市政給排水設計中的優勢

2.1 改善雨水初期路面污染問題

降雨來臨時，初雨會將汽車尾氣、酸性氣體等污染物溶解在空氣中，因此初期雨水的污染程度特別強，為了降低初期雨水的污染程度，設計人員模擬雨水的滲濾過程做了對比實驗，實驗結果表明，將沸石、蛭石、煤渣和陶粒 4 種基質放入到路面或者綠化帶表面，并選擇最合適的配比，能夠有效地降低雨水的滲透速度，提高污染物的降解能力。

2.2 提高水資源的利用率

海綿城市提高了雨水的收集效率，雨水作為自然資源，處理過程相對容易，技術人員將雨水進行處理使其符合非飲用水的使用要求時，可以作為日常用水被循環利用，提高用水效率。

2.3 有效地防止洪澇災害

海綿城市的建設能夠有效地減少洪澇災害，減輕城市的排水壓力，當降雨量超過雨水管渠系統時，超標雨水徑流排放系統就會發揮出作用，將多余的水量通過相應的措施排出，避免災害的發生。雨水堆積對城市而言危害是非常嚴重的，因為雨水中的成分存在一定的腐蝕性，當雨水過多產生堆積現象時，會對地面、建筑物或市政設施產生一定的影響，增加市政設施維修的工作量，當雨水通過滲透等方式被及時排出，能夠降低設施腐蝕的概率[1]。

2.4 改善城市環境

隨著城市的快速發展，生態環境被破壞的越來越嚴重，包括人類對水資源的嚴重污染，也嚴重影響人類健康和發展。利用海綿城市的概念，可以保護原有的城市生態系統，也可以最大限度地保護這類生態敏感地區，像原來的河流、湖泊、濕地和壕溝。在大城市的建設中，可能會發生水體的破壞，要做好環境的恢復。雨水收集系統可持續使用雨水的過濾、儲存、積聚、調節、輸送及消毒等功能，為控制徑流污染和峰值徑流，有效改善城市環境狀況。

3 城市給排水系統現存不足之處

3.1 建設工作和養護工作開展不足

目前現代化城市當中，許多建筑物已經延伸到較深的土地上，這對給排水系統的建設有一定的影響。市面上可用的排水工程材料與實際施工需求之間存在一定差距，排水設計和施工方法不夠先進。許多施工單位往往只看地面以上的施工質量，而沒有考慮地下管道施工的效率。我國許多地區由于養護開展不足，導致系統壽命較短，出現的問題較多，影響了系統功能的正常發揮。

3.2 雨水的利用效率低

現代化城市的不斷創新發展，讓城市內部地面的硬化程度越來越高，這無法順利完成雨水資源的回收和利用。據調查顯示，如果城市地面硬化程度非常高，那么雨水是很難自動吸收到地下的。雨水被地下吸收之后，會匯入到河流當中，如果由于城市土壤凝固程度高，不能吸收水資源，可能導致地下水位下降。加上我國城市供水和污水系統的不發達，許多傳統的雨水和污水混合管道，對于水資源的利用效率比較低。

3.3 排水設施不完善

在城市建設中，必須準備給排水工程。但是，研究給排水工程設計的效果，發現排水系統設計中存在的問題，分析原因，與城市規劃不合理、繼承當前工作、引進技術等密切相關。因此，如果市建局的給排水工程系統不能現代化，便不能全面運作[2]。

3.4 未重視給排水系統的設計而易受到外部環境的影響

在市區擴展及現代化的過程中，由于給排水系統的重建需要大量的人力、物力及財政資源，而且收益不大，給排水系統的設計沒有得到足夠的重視。城市建設缺乏適當的給排水系統，雨季開始時，暴雨會嚴重影響排水效率，形成大的泥沙，使排水變得復雜[3]。

4 海綿城市理念在市政給排水設計中的應用意義

近年來，世界氣候和環境發生了重大變化，而且在沿海和內陸城市的一些地區，氣候條件明顯惡化。這些城市正接近海岸，降雨量較大。而且，如果降雨量相對較高，則無法預測可能出現的惡劣天氣。這使得城市的給排水系統很難抵御雨水，并導致洪水泛濫。在城市環境設計中引入“海綿”概念，將使我們能夠更好地防止城市污染。目前，我國大部分城市不僅有效地減少了雨水對生產和城市生活的負面影響，而且確保了雨水的循環利用。

5 海綿城市理念下的給排水系統設計原則

5.1 防澇原則

我國城市化在發展過程中，由于城市供水和污水系統的運行效率大大降低，有些排水系統陳舊，經常出現問題。在這方面，開發商在設計項目時，應以防洪原則為指導，切實防洪。在城市建設過程中，有效處置積水十分重要，提高了城市給排水系統的設計質量，它還可以有效地回收水資源，同時避免使用成本。

5.2 節約原則

提高用水效率和節約用水是優化給排水系統設計的重要目標之一。在排水設計過程中，必須遵守節約原則。因此，設計人員無需改變現有管道，有效優化系統，理順現有結構，充分利用水資源進行有效的再利用，這對城市發展很重要[4]。

6 海綿城市理念在市政道路排水設計中的應用

6.1 具備精細化設計意識

通過強化城市內部給排水工程建設質量，能夠有效提升城市人口的生活質量，促進城市的可持續發展。在市政給排水設計當中，需要設計人員能夠具備精細化設計理念，嚴格遵守給排水設計要求，在設計當中貫徹落實海綿城市設計理念。針對于設計當中存在的不符合可持續發展要求的內容要及時解決和處理。選擇符合城市發展以及綠色環保理念的設計方案。要做好設計人員的培訓工作，定期引導員工參與到培訓教育工作當中，強化設計人員的專業能力和個人素質，在設計當中能夠積極自主的站在海綿城市設計角度思考問題，形成更加環保科學的設計方案。

6.2 排水系統設計

當前我國環境污染問題越來越嚴重，而節能環保的呼聲也越來越高，社會各行各業中都開始應用節能環保理念，朝著可持續發展的方向進步。在城市市政排水系統規劃設計當中，需要考慮節能環保問題，研究當前城市的發展現狀和未來發展需求，根據排水地區的標準高度，優化整個排水的設計方向和匯水面積，然后科學合理的布置出排水管排水溝和雨水口，通過先進性比較強的節能產品設計出排水系統，采用污水和廢水集中、分散排放的處理方式。在排水系統設計當中要考慮后期維護工作和管理工作開展的便捷性，確保排水管道更加通暢。

6.3 綠化帶設計

綠化帶是市政給排水規劃的核心內容，因此科學合理設計綠化帶是必要的。在設計城市路面時，必須選用滲透性較好的建筑材料，以確保使雨水能夠第一時間滲入表層，也可供以后科學合理地收集帶綠帶的雨水。綠化帶的設計不能太高，必須設置在覆蓋層以下15-20厘米處，綠化帶的高度不能低于綠化帶土壤的高度。在城市道路上，要增加儲水過濾設計，改善地下水凈化，避免地下水污染，還要收集利用更多雨水。工程可包括增建樓層以種植土，并且在種植土的上層設計一層砂石場，并在砂石層中沒射滲透管道，這樣能夠加強水質的過濾效果，提升雨水的清潔度。在綠化帶設計當中，設計人員需要綜合分析，地形特征以及進行結構，設計中增加導流系統，這樣在遇到降雨量比較強的水流時，水流滲透吸收到地面更有層次感。在設計中還需要把明溝的雨水沉淀功能，充分發揮出來，便于雨水更有效地排放到綠化帶當中[5]。

6.4 海綿城市“凈”設計理念

在雨季開始時，它會影響地板上所含的大量灰塵和雜質。此時，為了防止流入地表的水受到污染，必須加固地面的雨水并堵塞其沉積物。在給排水系統時，設計人員會利用雨水濾過，并在大廈屋頂安裝綠色屋頂，以徹底清除雨水資源。

6.5 “蓄”設計理念

海綿城市儲水系統設計中，需要科學合理地設計地下蓄水池、沉淀池、進水管、排水管和其他城市設施。我們必須思考如何理性地培育生態植物。一般的建設者可以選擇灌木植物，在生長過程中可以結合輕質多孔孔粗骨料。檢查槽深，選擇藤本，并將陶粒粒徑設置為組合。

6.6 注重設施設計，強化工程質量

目前，我國許多城市在實施市政建設項目方面存在一些不足。舉例來說，有些市政工程的結構過于簡單，明顯不利于市區的穩定發展。從設計師的角度來看，一切都要以城市建設為基礎，符合黨和政府的要求和標準，并考慮到城市供水和排污的實際需要，正確調整供水排水設計體系，提高效率此外，在設計過程中應考慮以下幾點:首先，設計者需要多次調整供水和排水管道的大小。目前，一些城市的降雨量很大，很容易造成水資源擁擠，這僅僅反映了供水和排水管道直徑大小的問題。為了避免再次出現類似問題，在管道設計過程中，必須考慮到該地區每年的實際降水量，以便管道的尺寸能夠承受雨季的徑流壓力。具體管徑應根據設計標準和實際需要確定。其次，在排水系統優化設計方面，排水系統的設計需要優化，設計人員應盡快創造新的設計思路，以建設城市為主要目標，確保設計的生態價值。舉例來說，在興建雨水管網絡的過程中，員工可以善用管道設計模式，把儲存和排水結合起來，也可以通過提高雨水儲存效率，成功地補充地下水資源，為城市地區的自然徑流提供大量支持水。三是要優化供水系統設計，開發商要嚴格遵守節能原則，嚴格遵守城市建設要求，盡可能改變給排水系統的設計理念，大大提高給排水效率。

6.7 附屬設施設計

市政道路的排水系統包含有路緣石和路肩邊溝兩種類型。路緣石分為平緣石和立緣石，平緣石能夠跟地面高度保持持平，保證路面不會出現積水。立緣石的高度高于地面，能夠控制雨水快速地流向雨水口。路肩邊溝設計能夠有效提升于水的凈化率以及資源利用效率，避免出現堵塞情況。

6.8 海綿城市理念在道路橫斷面設計中的應用

傳統的城市道路橫斷面設計是通過控制橫向坡度，即道路的中間高兩側低，在道路邊設置路緣石，雨水通過坡度匯集在道路兩側的雨水篦子內，再排入市政雨水管道，此形式的行車道低于綠化帶。當采用海綿城市理念設計時，會在路緣石相隔一定距離處做豁口處理，路面做成高于綠化帶形式。這種形式路面上的雨水首先通過路緣石豁口流入綠化帶內，待綠化帶中的土壤吸水飽和之后，多余的雨水通過篦子溢流進入雨水管道系統，進行儲蓄或排放處理。為了更加有效地收集路面雨水，雨水主管道可以設置為滲井形式，雨水可以通過滲井進入更深層土壤來補給地下水。

6.9 海綿城市理念在人行道設計中的應用

在城市道路設計中，海綿城市概念的應用主要表現為道路坡度選擇和材料覆蓋。例如，必須優化路面坡度，使徑流和雨水很容易流入附近的低影響發展設施。可選擇路面為通磚地板、透水混凝土路面、防水瀝青混凝土等相關地板材料。在土壤滲透率有限的情況下，可在透水路面的透水端安裝排水管或儲層，以增加排水量。路面結構應滿足路面阻力和穩定性的要求。

6.10 對路基部分的排水設計

城市道路是重要的交通基礎設施，在城市道路設計中，必須注意公路路基設施的合理設計。根據不同地區和路段的實際交通需求優化建設項目。為了解決地表硬化和路基滲透率低的問題，可以更換路基部分以提高該部分的滲透率。不過，在設計時，不能只考慮增加路基排水量，而忽略其穩定性。因此，在完成路基處理后，需要通過壓實施工層來加固路基。在設計中，必須保證路基透水系數和飽和度達到海綿城市建設標準。

6.11 統籌規劃，建立合理完善的市政排水體系

市政給排水系統建設過程復雜、環節多。正式施工開始前，施工單位應充分實施綜合設計，借鑒海綿城市概念，建立科學完善的排水系統，利用綠化帶、移動軌道等處透水，及時消除積水現象，最好回收雨水，加工后可重復使用。要達到這個目標，必須建立一套科學合理的市政排水系統，設計人員必須進行細致協調的工作，合理分配新設施，亦加強舊設施的功能，使新設施和舊設施可以共同運作，建立比較完善的市政排水系統，促進生態促進城市生態建設，確保其生態環境健康可持續發展。

7 結語

總而言之，隨著我國現代化經濟的不斷創新發展，城市建設力度也不斷增強。市政給排水設計屬于現代化城市建設的重要一部分，目前在我國市政給排水設計當中還存在很多問題，影響了城市的可持續發展。相關部門對此加強關注，了解了目前讓給排水設計當中存在的問題，研究了如何在市政給排水設計當中貫徹落實海綿城市理念，以期能夠不斷地提升市政給排水工程建設、設計水平，促進現代化城市的可持續發展。