試析海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的融入

摘要：在城鎮(zhèn)化建設(shè)和實(shí)施過程中，本文按照住建部《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》的要求，提前引入自然積存、自然滲透、自然凈化的設(shè)計(jì)理念，推進(jìn)海綿城市的科學(xué)建設(shè)，結(jié)合城市所在地區(qū)的降水量、徑流、地勢(shì)地貌等因素，因地制宜地提出給排水的設(shè)計(jì)舉措，降低建設(shè)成本，減少洪澇對(duì)城市的應(yīng)急沖擊。

關(guān)鍵詞：海綿城市；給排水設(shè)計(jì)；生態(tài)系統(tǒng)

海綿城市是指城市有一定的蓄滯排功能，在地表水循環(huán)系統(tǒng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然洪澇災(zāi)害等方面發(fā)揮生態(tài)水體系統(tǒng)和設(shè)計(jì)時(shí)引入徑流控制，使城市洪澇蓄儲(chǔ)排能力具有良好的“彈性”，在遇有降水和應(yīng)急時(shí)對(duì)水體進(jìn)行蓄、滲、濾、凈的處理，并可實(shí)現(xiàn)一定的蓄儲(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)降水的多功能控制和利用。

一、海綿城市理念在城市給排水設(shè)計(jì)中的意義

2021年7月，河南省暴發(fā)持續(xù)性強(qiáng)降水天氣引發(fā)特大暴雨災(zāi)害，造成大規(guī)模死傷與財(cái)產(chǎn)損失，1478.6萬(wàn)人受災(zāi)，死亡失蹤398人，其中鄭州市380人，直接經(jīng)濟(jì)損失1200.6億元。

本文根據(jù)國(guó)家建設(shè)、推進(jìn)海綿城市的要求，進(jìn)一步提高城鎮(zhèn)建設(shè)的生態(tài)文明，提升居民的幸福生活指數(shù)，結(jié)合近年來城市積澇現(xiàn)象，以及發(fā)生的既有事故和應(yīng)急事件，從規(guī)劃設(shè)計(jì)角度引入前期設(shè)計(jì)的儲(chǔ)蓄海綿功能的理念，對(duì)城市化進(jìn)程中的給排水尤其是蓄水、排水的功能因地制宜予以合理、有效的提升，在前期規(guī)劃中提出建設(shè)和要求，融入給排水設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)建設(shè)期的科學(xué)施工作業(yè)，在源頭完善城市的“海綿”功能，避免洪澇災(zāi)害阻斷交通、損害公共財(cái)產(chǎn)、導(dǎo)致人民群眾傷亡，結(jié)合國(guó)家最新政策及國(guó)內(nèi)城市化設(shè)計(jì)成果，研究如何提升儲(chǔ)蓄“海綿”功能，通過設(shè)計(jì)理念的導(dǎo)入把關(guān)源頭、指導(dǎo)規(guī)劃和建設(shè)，進(jìn)一步支持城鎮(zhèn)化的快速進(jìn)程，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的正常穩(wěn)定發(fā)展。主要研究設(shè)計(jì)中結(jié)合不同地區(qū)根據(jù)蓄滯水體的客觀條件和已有能力，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膹搅鳌⒔涤炅俊⒅饕匦蔚孛驳貏?shì)，融入海綿城市的設(shè)計(jì)思路和一些具體方式和方法，從技術(shù)角度上論證可行性和可實(shí)現(xiàn)的預(yù)期成果，主要方法為列舉法、分析法和既有成果顯示法。

二、海綿城市具體理念的導(dǎo)入和與給排水設(shè)計(jì)的結(jié)合

海綿城市的第一要求是要具備對(duì)水體的蓄滯能力，減少應(yīng)急和事故的發(fā)生。蓄滯能力可以從地理地形條件、城市綠地及既有水資源規(guī)模（湖泊、渠道、濕地保護(hù)區(qū)、地下徑流流量等）、既有道路和建筑布局、既有給排水規(guī)模等角度分析，減少應(yīng)急和事故從解決“卡脖子”問題入手，切實(shí)提高給排量和水體容蓄力，解決峰值問題。

結(jié)合以上兩點(diǎn)，引入海綿城市理念的重點(diǎn)已經(jīng)明確，從市政給排水的設(shè)計(jì)角度考慮，在高效合理的同時(shí)，必須結(jié)合目前城鎮(zhèn)化的現(xiàn)狀（投資主體為政府組織財(cái)政資金實(shí)施）。為有效降低建設(shè)成本，在市政設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮利用自然排水、蓄水的已有體系，因地制宜，考慮正常流量和非常量的峰值差后，從設(shè)計(jì)角度提出給排的建設(shè)能力要求和處理量，根據(jù)缺口再輔助建設(shè)或擴(kuò)容與生態(tài)和諧的蓄排系統(tǒng)，將給排蓄資源整合。在城市規(guī)劃建設(shè)的設(shè)計(jì)理念中，前置引入自然生態(tài)水系與人工給排措施的有機(jī)結(jié)合，在確保城市給水、排水、防澇安全的前提下，有效實(shí)現(xiàn)降水、徑流高峰水在城市區(qū)域的蓄存、滲透和過濾凈化，利用好降水和地表水資源，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的同時(shí)達(dá)到城鎮(zhèn)給排水的有序運(yùn)行，統(tǒng)籌資源、科學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)滿足峰值的去應(yīng)急目的，使之常態(tài)化良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

（一）城市自然生態(tài)系統(tǒng)蓄滯水體的能力分析

根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)蓄滯水體的功能和體量，得出排水量遠(yuǎn)大于蓄滯水量，需要建筑和布局的設(shè)計(jì)支持才能實(shí)現(xiàn)40%的處理缺口。根據(jù)海綿城市的要求，按如下設(shè)計(jì)思路開展：

1.為符合海綿城市建設(shè)的基本要求，設(shè)計(jì)前對(duì)飲用水資源和一類、二類、三類水體進(jìn)行有效的生態(tài)保護(hù)，不破壞既有的河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態(tài)敏感區(qū)，對(duì)城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)是生態(tài)恢復(fù)和修復(fù)，對(duì)在城市建設(shè)中已經(jīng)產(chǎn)生消極或破壞性影響的水生態(tài)體系，通過自然加人工的措施進(jìn)行恢復(fù)和修復(fù)，保持水土、涵養(yǎng)水源，對(duì)城市周邊的林地、草地、湖泊、濕地在開發(fā)前做好水文地質(zhì)調(diào)查，據(jù)此采取保護(hù)性的自然水文特征。

2.減少城市徑流雨水源頭排放強(qiáng)度，給出控制性約束指標(biāo)，主要啟用并依托自然生態(tài)蓄排水系統(tǒng)，利用城市周邊濕地、湖泊、渠涵度的首度蓄滯功能，針對(duì)城市內(nèi)部的道路、建筑、排水系統(tǒng)，附加對(duì)降水的吸納、蓄滲和凈化過濾作用，使自然與人工相結(jié)合。在城市開發(fā)建設(shè)后對(duì)既有的水系統(tǒng)不做大的改變，借此削減城市徑流污染負(fù)荷并減少內(nèi)澇，實(shí)現(xiàn)海綿城市所要求的“具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能”。

3.城市既有道路和建筑布局對(duì)水體的蓄滯能力需建設(shè)可滲流、緩流的城市道路和建筑，在城市內(nèi)部，尤其是地平低于水系地平的低洼地帶，避免建設(shè)大型的交通場(chǎng)站和居住辦公設(shè)施，結(jié)合實(shí)際開發(fā)為城市綠地或廣場(chǎng)花園。同時(shí)，設(shè)計(jì)前考慮城市近年的降雨量值，徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量值，依據(jù)當(dāng)?shù)丶韧甑慕涤曩Y料計(jì)算，實(shí)測(cè)資料不足或嚴(yán)重缺乏不足以支撐設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，根據(jù)長(zhǎng)期降雨規(guī)律和近五年氣候的變化，結(jié)合自然生態(tài)輔助以多功能調(diào)蓄的人工措施進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)。

（二）城市既有給排水規(guī)模與峰值量的差異分析

完成上述測(cè)算后，可找出蓄排的差值，設(shè)計(jì)人員根據(jù)海綿城市70%的需蓄滯水量分析三者在峰值時(shí)的差異，需水量根據(jù)實(shí)際增加單點(diǎn)梯級(jí)或提級(jí)泵站，排水量也是一樣，可以改造或加裝既有排水系統(tǒng)，根據(jù)差異數(shù)值將排水系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)或優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到蓄排平衡，解決實(shí)際給排水的故障。

（三）通過測(cè)算最大凈流量來構(gòu)建城市給排水設(shè)計(jì)

首先，保證水源涵養(yǎng)、水土保持、水體蓄滯的生態(tài)功能區(qū)，如濕地、湖泊、林地、山地、自然溝渠等，采取保護(hù)和恢復(fù)措施，從源頭減少降水量的與外排壓力。其次，在城市內(nèi)部規(guī)劃中引入生態(tài)設(shè)計(jì)理念，通過下沉綠地、透水廣場(chǎng)和停車場(chǎng)、滲水道路、梯級(jí)泵站和雨污水處理系統(tǒng)，整合城市人為處理排水的功能，達(dá)到預(yù)防應(yīng)急事件的指標(biāo)要求。最后，考慮到特殊情況和事件，城市給排水設(shè)計(jì)中必須引入應(yīng)急輔助的設(shè)施和救援通道，建設(shè)必需的泵站和應(yīng)急排水通道，可以考慮使用周邊的蓄滯洪區(qū)。

三、引入海綿城市的設(shè)計(jì)思路的具體建設(shè)、建筑應(yīng)用

按照保護(hù)生態(tài)水系、發(fā)揮已有蓄排功能、利用既有水處理設(shè)施的原則，預(yù)留或保留生態(tài)水系的調(diào)節(jié)用地，在設(shè)計(jì)中前置考慮多功能調(diào)蓄水體，維護(hù)原有水生態(tài)環(huán)境并保持其良性循環(huán)，通過增加水域面積的方式，充分利用生態(tài)體系對(duì)降水的儲(chǔ)存、滲透調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸與過濾凈化等功能。城市內(nèi)部要減少和控制不透水面積，積極消減不透水面積比例，對(duì)城市傳統(tǒng)排水系統(tǒng)不足部分予以改造彌補(bǔ)，以有效控制徑流總量并減少?gòu)搅魑廴尽Ｅc既有生態(tài)水系共同組織徑流雨水的儲(chǔ)蓄排，要考慮五年一遇的徑流應(yīng)急控制目標(biāo)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率約為70%，除雨水收集和回用外，滲透等措施的排空時(shí)間應(yīng)限在72h內(nèi)。

按照區(qū)塊功能設(shè)計(jì)，將不同水體分置設(shè)計(jì)，對(duì)生態(tài)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)園區(qū)分開規(guī)劃設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)蓄水量總指標(biāo)建議按照50%、20%、10%、30%分解控制，設(shè)計(jì)排水量按照10%、20%、50%的指標(biāo)分解控制，對(duì)工業(yè)園區(qū)的排水量按照實(shí)際的指標(biāo)調(diào)節(jié)控制。同時(shí)，設(shè)計(jì)中對(duì)雨水集濾必須重點(diǎn)考慮，建設(shè)必要的透水綠地墊層、硬化路面濾水網(wǎng)眼。

對(duì)既有生態(tài)區(qū)：保護(hù)湖泊和濕地面積，對(duì)湖泊、水道、渠道定期清淤，輔助以拓寬、加深措施，保證蓄排能力。

對(duì)商業(yè)區(qū)：設(shè)計(jì)中對(duì)人行道、停車場(chǎng)、公園廣場(chǎng)等公共開放用地，根據(jù)既有蓄排量考慮透水鋪裝的面積，并設(shè)定最低占比控制指標(biāo)，不足的可以考慮對(duì)部分地區(qū)的屋頂也采用綠化措施，結(jié)合地表草格鋪砌、透水磚鋪砌等有效措施下滲雨水，在道路周邊的綠地采用下沉式綠地，有效控制地表徑流，而且還能積蓄硬質(zhì)地面匯流的雨水。

對(duì)居住區(qū)：城市居住區(qū)是人們?nèi)粘Ｉ钇鹁訄?chǎng)所，一般由若干個(gè)住宅樓盤和公共設(shè)施、公共建筑組成。要在設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)對(duì)容積率和建筑高度綜合考量，加大單元綠化的布局，同時(shí)做到不在低于地表水系平面的位置建設(shè)，在排灌措施上，設(shè)計(jì)梯級(jí)泵站予以處理，按照五十年一遇的降水的70%給予設(shè)計(jì)排量。

對(duì)工業(yè)園區(qū)：考慮到工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)用水性質(zhì)，要在規(guī)劃時(shí)引入給排量控制要求，設(shè)計(jì)中要求園區(qū)必須有獨(dú)立的給水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)要求在出園區(qū)口設(shè)置生態(tài)檢測(cè)，符合地表三類水要求的并入城市中水管道；低于三類水質(zhì)達(dá)到四類水質(zhì)要求的，排入雨水管道；低于四類水質(zhì)要求和無(wú)毒害理化指標(biāo)的排入城市污水管道。

另外，對(duì)涉及人員流動(dòng)和居住、工作的地區(qū)，要充分調(diào)研地表高程低于周圍匯水區(qū)域的面積，避免發(fā)生洪澇災(zāi)害導(dǎo)致人民生命財(cái)產(chǎn)受到損失。

四、控制總徑流量排放的設(shè)計(jì)成果應(yīng)用策略

根據(jù)海綿城市對(duì)水體蓄滯量，尤其是對(duì)降水的蓄滯量要求達(dá)到70%及以上，在考慮特殊事件的基礎(chǔ)上，提出設(shè)計(jì)思路為：對(duì)城市的整體單元按照規(guī)劃進(jìn)行單元設(shè)計(jì)劃分，排水量要考慮交通干道和人員密集區(qū)域及居住區(qū)和商業(yè)區(qū)的特殊性，必須滿足防澇的要求。控制指標(biāo)如下：湖泊、濕地、林地的面積和蓄水量占到50%；下沉式綠地占比大于總綠地總面積的60%；綠色屋頂占比大于總面積的30%；廣場(chǎng)、人行道、停車場(chǎng)的透水鋪裝率不低于總面積的80%。

在節(jié)約用地的基礎(chǔ)上，優(yōu)先保護(hù)既有水系生態(tài)原則，可在匯水區(qū)末端或下游分散建設(shè)人工調(diào)蓄，對(duì)城市規(guī)劃建設(shè)中侵占河湖水系并創(chuàng)造條件逐步恢復(fù)。

響應(yīng)國(guó)家要求，在設(shè)計(jì)中合理選擇低影響開發(fā)雨水技術(shù)及其組合系統(tǒng)，綜合利用既有水生態(tài)體系（江河湖泊、濕地林地等），輔助以人工建設(shè)的透水鋪裝、林灌草綠地、植被緩沖帶等。從設(shè)計(jì)角度要保證選擇人工、生態(tài)組合系統(tǒng)，在城市建設(shè)中和建設(shè)后期，對(duì)徑流消減量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免“設(shè)計(jì)一套、建設(shè)一套”。

五、結(jié)論

綜上所述，引入海綿城市理念后，對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)是一個(gè)較大的改變和挑戰(zhàn)，要求設(shè)計(jì)人員改變以往單純考慮以排為主，引入生態(tài)保護(hù)、蓄滯和凈化降水及徑流、建設(shè)中涵養(yǎng)及景觀美的設(shè)計(jì)理念和思路，其中設(shè)計(jì)要學(xué)習(xí)生態(tài)保護(hù)的法律法規(guī)和設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合城市的降水和經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水的增長(zhǎng)，科學(xué)、合理地在設(shè)計(jì)中引入保護(hù)生態(tài)并利用現(xiàn)有水系的蓄水功能。以往的缺點(diǎn)可能是節(jié)約建設(shè)成本的亮點(diǎn)：如地下水透采地區(qū)因水位低可以很好地利用其蓄水功能，原有的災(zāi)澇區(qū)可合理設(shè)計(jì)為蓄滯洪區(qū)，變?yōu)樯鷳B(tài)景觀，仍可促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)和旅游的增長(zhǎng)。最后，在設(shè)計(jì)中，要引入建設(shè)蓄滯降水的綠地、透水道路，補(bǔ)充以梯級(jí)泵站等應(yīng)急設(shè)施，堅(jiān)決避免在低于城市常年水系地平線以下的建筑和設(shè)施繼續(xù)增量。

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作者簡(jiǎn)介：蔣雨航（1994），男，廣西壯族自治區(qū)玉林市人，本科，初級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槭姓o水排水。