海绵城市理念在市政给排水设计中的应用

韩佳龙 中国水利水电第八工程局有限公司

一、海绵城市理念概述

海绵城市理念的诞生是随着现代城市发展状况而生的，海绵城市指城市像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。用外行的话来说，海绵城市的想法是使这座城市变成一块巨大的海绵。当下大雨时，雨水可以很好地渗入，保持和储存，剩余的雨水可以被净化并用于最终的有用应用。海绵城市的建设目的是缓解洪涝灾害、增加雨水利用、降低径流污染；其通过构建“低影响开发雨水系统”及源头分散的小型控制设施，维持和保护场地自然水文功能，可以有效缓解城市不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重等城市问题。海绵城市作为一个新的城市理念，成为了市政项目优化改良新思路，是市政给排水日后改革的驱动力。

二、海绵城市理念在市政给排水设计中的应用意义

（一）提升雨水资源利用率

人类的生产生活都离不开水资源的应用，但是城市的发展水平较高，人口相对较为密集，对于水资源的需要量极大，目前地球上现存的淡水资源是有限的，水资源已经逐渐无法满足城市建设和发展的需要。因此，需要将城市的雨水资源进行收集，通过过滤和净化后，进行城市清洁、城市灌溉等，实现水资源的循环使用。但是为了满足城市人口正常出行对道路的需求，城内的道路建设以沥青和砖石为主，严重影响城市道路的渗透能力，雨水资源不能渗入地下，就会随着蒸腾作用化为水蒸气，或者流入城市的排水系统，变成无法二次利用的脏水，这是对水资源的极大浪费。而海绵城市是在发挥城市“灰色”基础设施（排水管网等）的功能的同时，结合城市“绿色”基础（绿色屋顶等）设施，协同发挥城市的“海绵”功能，实现雨水资源的回收利用，减轻城市用水负担。根据海绵城市理论，城市的道路建设应根据城市的地形、气候和人口分布进行详细的规划，规划的内容包括道路、绿化带、排水系统等。道路建设的材料和坡度也需要进行科学合理的规划，保障雨水资源可以通过道路渗入地下，成为城市的地下水，或者可以顺着坡度流入排水系统，减少路面积水，保障车辆与行人的正常通行。

（二）改善城市生态环境

海绵城市理论是解决城市排水系统建设问题的重要方法，在理念方面，它更加侧重对于灾害的防治和对城市生态环境的改善，保障雨水的收集、储存、过滤、下渗、汇集，最终形成城市的地下水，供给人类日常生活所需。海绵城市理论要求城市道路的建设需要遵循城市的地形和气候条件，遵循适应生态环境的原则，不能试图改变生态环境。海绵城市理论要求道路建设、排水系统建设能与现有城市系统进行有效连接，充分利用绿化带、下水井等设施，进行科学合理的空间布局。城市道路建设的原材料应遵循绿色环保、透水性强的原则，最大限度地实现对生态环境的保护。水是大自然最重要的组成部分，水对于气候的调节和生态环境的改善具有重要意义。以往市政给排水设计会出现排水系统的堵塞、储水功能不完善等情况，会造成城市路面的大面积积水，影响正常的交通秩序；而海绵城市理论的应用能将雨水资源进行汇总，经过对雨水的过滤和净化，再进行雨水的二次使用，为城市人口提供更加整洁、有序的生活环境。

三、海绵城市理念在市政给排水设计中的应用策略

（一）人行道应用

目前，部分城市的排水系统较差。首先，道路不平整，雨季容易形成较深的水坑，阻碍行人的正常通行；其次，城市排水系统的雨水口容易堵塞，一旦出现落叶、垃圾等，排水系统就会瘫痪，积水无法正常排出，导致路面大面积积水；最后，部分地区下水井的设置不合理，雨水较大时，路面积水较多，行人无法辨认道路的具体情况，易发生危险。因此，海绵城市理论的应用对于城市的道路建设和排水系统建设具有重要作用。海绵城市理念在人行道中的应用主要表现在道路的设计和建设材料的选择方面。雨水含有一定的化学物质，长期积存在城市道路上，会对道路形成一定的腐蚀作用，造成路面坑洼不平，因此人行道路的设计需要有一定的坡度，保障雨水可以随着斜坡流入街边下水道。为了提升雨水的利用率，城市排水系统需要一定的设计与优化，以保障雨水的收集、过滤和净化，净化过的水可用于城市保洁和城市绿化灌溉等。人行道的建设材料应优选透水性能较好的材料，例如陶瓷砖、沥青混凝土等，其吸水性能较好，雨水可以渗入地下，地面不会有过多的积水，影响行人的正常通行。并且这些材料不会因为吸水发生体积膨胀、性能改变，从而导致路面不平、塌陷等情况。

（二）车行道应用

目前，大多数城市道路的施工材料吸水性较差，排水系统建设不够合理。一旦雨水较大，极易产生城市内涝，甚至会出现城市倒灌等情况，造成严重的经济损失。车行道不同于人行道，雨天路面湿滑，容易造成交通事故，并且积水过多容易导致车辆发生熄火故障，进而导致交通瘫痪。因此，海绵城市理论应用于车行道建设需要结合城市的实际情况，包括城市的地形、气候等，选择渗水性较强的环保材料。例如，车行道的垫层应使用透水性较强的水泥混凝土，可以快速吸收雨水；还可以在施工时增设一层防水沥青，保障雨水顺着道路的斜坡流入下水道，不会在路面形成积水。另外，在道路两侧设置绿化带，对于吸收雨水、美化城市生态环境也具有重要作用。车行道的排水设施可以有效保证车辆的安全行驶，在城市道路的规划设计中，工作人员需要对排水系统进行全新的规划，保障城市排水系统可不受外力干扰，在暴雨季节正常运行。还要根据城市的气候和排水量进行测试，确保排水系统的承载力。排水系统还会对雨水资源进行回收，经过收集、过滤、净化等环节，将雨水资源进行二次利用。

（三）绿化带应用

绿化带可以有效改善城市的生态环境，对于气候的调节和空气的净化具有重要作用，并且绿化带可以吸收大量的雨水，减少路面的积水的同时将雨水资源进行回收和二次利用，进而提升城市用水的效率。绿化带作为海绵城市理念的重要组成部分，可以进行雨水的蓄水工作，对雨水资源进行汇集。绿化带与道路的距离应保持在20cm 以下，并确保绿化带的均匀分布。绿化带需要铺设透水性较强的空心砖，在建设过程中，工作人员可以充分利用溢流系统原理。在绿化带中设置雨水排放系统，将城市排水系统与绿化带系统进行有效连接。在暴雨时节，绿化带可以帮助城市排水系统承担部分压力，并且雨水一旦超出绿化带的负荷，就会随着绿化带内的排水系统流入城市排水管道。实现绿化带与排水系统的同步运行。与此同时，绿化带可以实现对雨水资源的粗过滤。因此，在绿化带的建设过程中，工作人员需要在绿化带中铺设一层种植土和砾石，再安装渗透管道。泥土和石子会对雨水进行有效过滤，过滤后的水资源会渗入地下，成为城市的地下水。

（四）衔接带的设计

海绵城市理论不仅可以应用于到道路建设方面，真正实现海绵城市建设需要多个海绵体进行连接，还可以打造整体的城市渗水、蓄水水系统。衔接带的设计对于海绵城市的建设具有重要意义，它需要将道路、绿化带、建筑物进行有效的连接，是构建整体海绵城市的基础。在衔接带的设计工程中，需要充分结合当地的气候、地形，在最节省空间的情况下，实现多个海绵体之间的有效连接，衔接带的设置可以利用中途渗透技术和源头渗透技术，或设置植草沟、湿地等进行雨水的排放与收集，不同的地区可以进行不同的规划，在水资源较为匮乏的地区，可以增加雨水的收集，等到干旱时节用于城市的灌溉、清洁等，可以有效缓解调节城市的湿度，节省水资源。在降水丰沛的地区，可以在绿化带中铺设泥土、砂石等，将雨水进行粗过滤，或者直接对雨水资源进行净化，净化后的雨水可以被充分应用于人类生产生活的各个环节，真正实现城市水资源的循环使用。

（五）城市水资源净化

社会的快速发展消耗掉了地球上很多的资源，绝大多数资源需要经过上万年的积累方可形成，但是目前地球上的人口快速增多，人类已经无法停止开采自然的脚步，因此绿色环保理念、资源回收理念应运而生。城市的排水系统已经明显跟不上城市发展的步伐，一旦出现暴雨天气，雨水会将街边的落叶、垃圾冲到下水道口，造成下水道的堵塞，进而导致整个城市的排水系统瘫痪。大量积水积存在马路上，尤其是桥底这种地势较低的地方，车辆的排水管会进水导致熄火，由此造成整个城市交通的瘫痪。因此，设计人员需要根据城市的地形和环境进行市政给排水系统的规划和设计，保障下水道和排水系统在暴雨天气且没有人工处理的情况下依然可以正常运行。

四、结束语

目前，地球上的淡水资源十分有限，海绵城市理论在城市市政给排水设计中的应用不仅可以促进城市的发展，为人类提供更加适宜的居住环境，还能实现水资源的回收利用，为人类长期繁衍提供重要保障。