海綿城市理念在市政給排水設計中的應用

陳偉

（西城工程設計集團有限公司，杭州 310000）

1 引言

海綿城市理念是中國建筑師俞孔堅教授提出的新型城市雨洪管控系統，是指讓城市可以像“海綿”一樣，在遇到強降雨天氣時，具有良好的彈性，可以充分適應環境的變化和抵御自然災害，成為城市的有效保護措施。通過對雨水的吸收、存儲，不僅可以防止洪澇災害的發生，還可以將存儲的雨水釋放，進行有效利用，實現城市水循環再利用。圖1 為海綿城市示意圖。中國共產黨第十八次全國代表大會明確指出了生態文明建設的重要性，城市的給排水系統建設也進入了更新換代的時刻，2014 年，城市工作會議提出“節水優先、空間均衡、系統治理兩手發力”的治水方針；2017 年，中國共產黨第十九次全國代表大會提出了加快生態文明體制改革，建設美麗新中國；2021 年，根據專家現場評審結果，將我國20 座城市確定為海綿城市建設試點城市。由此可以看出，國家對海綿城市理念的政策扶持是愈加重視，加上城市現有的給排水系統已經不能有效利用，2021 年發生在鄭州的歷史罕見的特大暴雨就是例子，發生了嚴重的洪澇災害，人員、財產損失不計其數。因此，市政給排水設計中融入海綿城市理念是城市進一步發展的有力保障[1]。

圖1 海綿城市示意圖

2 海綿城市理念在市政給排水設計中的重要性

海綿城市理念的核心目標就是對城市雨水的科學處理，將雨水經過吸水、蓄水、滲水、凈水處理增強水資源利用率，實現了“慢排緩釋”與“源頭分散”的設計理念，為全面實現綠色城市的建設起到了有力的推進作用。海綿城市理念在市政給排水設計中的重要性具體分為以下3 點。

1）提高水資源利用率。傳統的城市給排水系統建設均以硬化材料為基礎，依靠管渠、泵站等設備排水，以快速消除為目的進行處理，但在末端會集中大量雨水，排水壓力大，往往會造成內澇問題發生，并且不能將雨水進行重復利用。通過海綿城市理念能夠大力提高城市的蓄水能力，有效利用湖泊、濕地、雨水花園、綠化帶、森林等“綠色”措施進行組織排水、收集，再進行雨水重復利用，大大減少了水資源的浪費。

2）優化雨水處理效率。在城市給排水系統建設時，通過對海綿城市理念的有效運用，利用海綿城市理念中的凈化功能，可以從源頭減少城市排水系統中的污染物，緩解河道水質改善處理的壓力，優化城市雨水的處理效率。

3）凈化居民生活環境。海綿城市理念中，綠色植物的建設可以起到保護生態環境的作用，同時達到凈化、美化城市的效果[2]。

3 海綿城市理念在市政給排水設計中面臨的難題

3.1 已有給排水系統設施老化

城市市政給排水系統中的管渠基本都是采用鋼筋混凝土管、高密度聚乙烯管、球墨鑄鐵管等多種不同的管道組合而成的。由于地下潮濕環境和雨水侵蝕，長時間后，如果沒有相關人員進行定期巡檢和維護，排水系統地下管道必然會存在各種各樣問題，無法保證城鎮排水系統穩定運行。如果進行城鎮給排水系統改造也是困難重重。因此，針對這一問題，相關單位要仔細勘察現有給排水系統存在的問題，進行匯總，制訂科學的改造方案進行建設，并優化地下管渠的線路設置，將海綿城市理念充分融入城市給排水設計中來。

3.2 給排水設計與城市水文鍥合度不高

在市政給排水實際設計過程中，設計單位往往會對當地水文信息的收集重視程度不高，只是系統性地將海綿城市理念融入給排水的設計中，從而無法發揮城市給排水系統的最大效用。例如，設計單位沒有對該地區近年來雨季降水情況進行統計，也沒有科學設計多地段排水系統，導致城市的雨水處理能力不足。因此，在設計時，要充分考慮當地的水文情況，設計科學與合理的給排水系統，突出融入海綿城市理念的優勢[3]。

3.3 排水系統對惡劣天氣的處理能力差

海綿城市理念在市政排水設計的實際應用時，天氣因素的影響是最不可控制的，有些地區氣候比較特殊，特別是一些臨海城市，如果出現臺風災害發生強降雨天氣，會對排水系統造成前所未有的壓力。如果市政排水系統在設計時沒有設計突發強降雨災害的應變措施，必然會造成大量雨水積存，污染城市的水資源，甚至是威脅人們的生命、財產安全[4]。

4 海綿城市理念在市政給排水設計中的實際應用

海綿城市理念是綠色城市的建設實質的體現，通過海綿城市理念優勢融入城市給排水設計中，可以大大提高水資源的利用率和內澇災害的有效預防。隨著國家對于海綿城市建設的大力支持，很多城市對其重視程度越來越高，并逐漸應用于本地區給排水改造設計中，也發揮出來很好的效果。

4.1 海綿城市理念中雨水花園的實際應用

為保證雨水花園設計的科學性，具體設計要與海綿城市理念進行有效結合，發揮出雨水花園對雨水的滯蓄和凈化作用。具體如下。

1）雨水花園的凈化能力是采取植物凈化水質的措施。雨水中含有二氧化硫、二氧化氮、雜質、浮塵等多種有害物質，在收集雨水的時候，可以通過雨水花園中的植物對其雨水中的有害物質初步過濾、分解。另外，植物也可以緩解雨水對地面的沖刷和陽光照射，減緩水分流失。

2）雨水花園滯蓄能力就是讓雨水保持一定的停留時間，以此減少城市排水的壓力，要考慮雨水花園所建設位置的地理條件，結合具體地形，科學處理種植層和蓄水層之間的關系。

3）在建設雨水花園時，一定要保證基層材料具有良好的透水性，以此保證雨水的有效收集，逐漸深入土壤，涵養地下水，或使之補給景觀用水、廁所、澆灌等城市用水。

4.2 海綿城市理念在道路給排水設計的實際應用

目前，市政道路使用非透水路面的情況比較多。當降雨量比較大時，路面會有比較嚴重的積水，使人們的出行困難，并且也容易造成安全隱患。為了改變現在這樣的狀況，需要適當融合海綿城市這一理念，對車行道和人行道開展合理且規范的排水設計。路面設計中的透水性路面能夠對道路積水問題提供有效幫助，從而達到提升地下水吸收能力的作用，使路面積水能夠迅速被吸收。在排水設計的過程中，透水人行道、半透水人行道這些優秀的設計理念可以使用在市政道路建設中，并將透水瀝青、透水混凝土、透水磚等透水性材料的優勢發揮出來，將積水問題妥善解決。

4.3 海綿城市在排水輔助設施中的實際應用

綠化帶、路邊溝和路緣石等都是市政排水系統中重要的輔助設施，同樣需要結合海綿城市理念的有效結合。例如，路邊溝的設計，傳統的路邊溝設計以收集、排水為核心，多以混凝土等硬質材料建造而成，不僅美觀性差，而且還易出現堵塞問題，而且沒有蓄水和凈化能力。而海綿城市理念的融入，將路邊溝優化為種植植物的植草溝，植草溝可以對雨水進行有效收集和傳輸，并且利用植物可以對雨水內雜質進行初步過濾。植草溝的應用范圍十分廣泛，適用于城市道路、廣場、停車場等透水性不好的地面，也適用于雨水花園、濕地、森林等海綿排水系統中，起到雨水預處理作用。因此，植草溝更替路邊溝的措施是海綿城市理念的有效體現。

4.4 海綿城市理念中植物選擇的實際應用

海綿城市理念中植物的應用可以有效減少雨水對于地面的侵蝕、沖刷，要盡量選擇根系發達的植物，用來防止土壤沙化。雨水花園、濕地在強降雨的時候要具備蓄水能力，所以選擇植物時，要選擇具備較強耐水性的植物，長時間不降雨的地區，要選擇具備一定的耐干旱能力的植物。為節約成本，優先考慮本地及周邊植物，也可以多種植物組合種植，提升建設地區的美觀程度，促進植物的穩定成長[5]。

5 海綿城市理念在市政給排水系統中的設計要點

5.1 完善城市給排水系統的整體規劃

在城市給排水設計中應用海綿城市理念時，相關部門要根據當地水文條件和具體要求，因地制宜地設計城市給排水系統的整體規劃，明確年徑流總量控制率和水質水量控制目標后，再進行城市給排水具體設計。由于我國城鎮化趨勢的逐漸提高，人們對于城鎮的排水系統要求也隨之增加，傳統的設計方法已經滿足不了雨水處理的實際需求，具體設計時要根據該地區近年降雨量進行統計，結合該地區的水質、污水污染指標進行針對性設計，最終建設完善的海綿城市水循環系統。

5.2 城市給排水系統綠化帶設計要點

正確配置綠植可以對雨水進行過濾凈化、蓄水再利用，提高水資源的有效循環，減少水資源的流失。相關單位在設計綠化帶排水系統時，要考慮可滲透路面的地表徑流設置相應的排水溝，進而保證雨水的有效蓄存。另外，綠化帶建設時要嚴格按照設計要求保證間距一致，排水溝要采用斜坡設計并整體低于地表，但要比綠化帶的土壤表面高[6]。

6 結語

綜上所述，給排水系統的建設是保障城市穩定發展的基本措施，與人們的生產、生活密不可分。政府部門和相關單位要結合當地氣候條件和具體要求，整體統籌、細致規劃，有針對性地設計適合本地區需要的海綿城市給排水系統，以此保證給排水系統的可靠性和高效性，并充分利用所得到的雨水資源，通過相關技術手段，進行雨水資源循環再利用，進而為生態環境的保護提供助力，為城市的穩定發展打下堅實的基礎，為我國建設社會主義可持續發展道路提供保障。