海绵城市建设理念在市政给排水设计中的应用

李平平

（苏交科集团股份有限公司甘肃分公司， 甘肃 兰州 730010）

0 引言

我国南方城市雨水资源相对丰富，近年来部分城市出现特大暴雨和超特大暴雨，城市洪涝灾害严重影响人民生命财产，而在我国西北干旱地区，年平均降雨量甚至有低于50mm。海绵城市建设理念的提出，不仅完善了城市应对洪涝灾害的措施，而且缓解了缺水干旱问题，改善了城市地下水资源自循环能力，推动城市水资源健康可持续发展。

1 海绵城市建设的概述

1.1 海绵城市的定义

海绵城市的建设主要是针对城市雨水管理而提出，指能够更加弹性地应对环境变化和由于雨水而造成的自然灾害。海绵城市理念的提出改变了传统城市的建设模式，传统模式是通过管道的方式排出雨水，而海绵城市在建设中更多的使用渗水砖、下沉式绿地等环保措施来进行积水的排出，从源头将雨水分散，然后缓慢地进行释放，既有效地收集了雨水，又能避免洪涝灾害。设计人员在建设海绵城市的雨水系统时主要以渗透、收集、净化、使用、排放等技术手段，实现对雨水的控制，保证城市的海绵功能。

“海绵体”是建设海绵城市的必要条件，是指江、河、湖等自然水系，其次是建设绿地、花园、可渗透路面等城市配套设施，形成雨水的循环利用，提高城市雨水利用能力，减轻城市内涝压力，海绵城市的建设目标也提上建设日程（见表1）。

表1 海绵城市的建设目标

1.2 海绵城市的雨水系统

海绵城市的雨水系统主要分为三大类，分别是低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统，它们之间相互协作，共同保证城市不受雨水的侵害。海绵城市的雨水系统比普通城市增加了低影响开发雨水系统和超标雨水径流排放系统，完善了城市的雨水系统，转变了城市的发展方式。低影响开发雨水系统是在开发过程中，从源头削弱径流总量等数值，利用合理的方式保证开发前后的水文特征保持不变，水文特征主要是指径流总量、峰值流量以及峰现时间等数据。低影响开发雨水系统的方法有种植草沟、下沉式绿地等环保措施，降低城市由于开发而造成的不良影响。

城市雨水管渠系统的作用主要是收集和输送雨水，防止雨水的堆积影响人们的正常生活与生产。雨水管渠系统一般设计在地势较低或便于接入雨水的位置，有利于雨水的收集，减少街道设施受雨水的损坏程度，减轻市政工作人员的工作强度。超标雨水径流排放系统主要是应对降雨量超过雨水管渠系统的雨水径流，可以采取一定的措施，例如行泄通道、调蓄池等自然方法或明渠、暗渠等人工措施来提高城市应对内涝的能力，减轻超径流对人们的生命财产安全的损坏，三大系统相互独立，各自发挥着作用，为海绵城市的建设作出一定的贡献。

2 海绵城市建设应用于市政给排水设计中的优势

2.1 改善雨水初期路面污染问题

降雨来临时，初期雨水在降落过程中溶解了空气中的汽车尾气和酸性气体等污染性气体，因此初期雨水的污染程度特别强，为了降低初期雨水的污染程度，设计人员模拟雨水的渗滤过程做了对比实验，实验结果表明，将沸石、蛭石、煤渣和陶粒4种基质放入到路面或者绿化带表面，并选择最合适的配比，能够有效地降低雨水的渗透速度，提高污染物的降解能力。

2.2 提高水资源的利用率

海绵城市提高了雨水的收集效率，雨水作为自然资源，处理过程相对容易，技术人员将雨水进行处理使其符合非饮用水的使用要求时，可以作为日常用水被循环利用，提高水资源的利用率。处理过后的雨水可以用来洗衣服、冲厕所、消防用水等，节省饮用水的使用。雨水经过处理过后还可以用于工业生产中，例如清洗机器或工作场所等，也能减少工业的用水量。

2.3 有效地防止洪涝灾害

海绵城市的建设能够有效地减少洪涝灾害，减轻城市的排水压力，当降雨量超过雨水管渠系统时，超标雨水径流排放系统就会发挥出作用，将多余的水量通过相应的措施排出，避免灾害的发生。雨水堆积对城市而言危害是非常严重的，因为雨水中的成分存在一定的腐蚀性，当雨水过多产生堆积现象时，会对地面、建筑物或市政设施产生一定的影响，增加市政设施维修的工作量，当雨水通过渗透等方式被及时排出，能够降低设施腐蚀的概率。

3 海绵城市建设在市政给排水设计中的实际应用

3.1 路面的设计

路面的设计分为两部分，一个是车行路面的设计，另一个是人行道的路面设计。传统的车行路面主要是由沥青作为最顶端的材料进行铺设，材料不具有透水性，如果城市突然遭遇大幅度的降雨时，就会造成路面雨水堆积，影响车辆的行驶。以海绵城市建设理念为基础，设计人员可以将顶端的材料改为透水性强的沥青混凝土，在路面的中层或者下层使用不透水的材料，既保证了路面的强度，又不会出现雨水堆积的情况。当雨水过量时，一部分渗透到地下，另一部分则顺着横坡，直接流入盲沟中，浇灌路边的绿化带。

海绵城市建设理念的提出，在人行道使用材料方面作出了改进，更换成吸水性更好的材料，而且这些材料不会由于吸水过多而改变使用性能[1-5]。设计人员在设计人行道时，可以设计出一个坡度，雨水会沿着这个坡度进入到路边绿化带或者地下水道中，循环使用或者进行灌溉（如图1）。

图1 海绵城市路段设计

3.2 绿化带设计

城市绿化带的作用是很大的，绿化带能够吸收空气中的粉尘，净化空气，吸收雨水，减少路面的积水，因此设计人员要合理安排绿化带，使其发挥出最大的吸水效果。在设计过程中，需要注意以下几个问题：（1）雨水的收集问题。为了雨水能够顺利进入到绿化带中，绿化带的设计应该在路面下18cm左右的位置，要均匀地设置雨水口，保证管道系统和绿化带之间的衔接符合排水要求。（2）雨水过滤的问题。为了保证雨水的清洁度，要采取一定的措施将雨水进行过滤，然后再储存。设计人员可以在绿化带的位置安装过滤设备，保证雨水的清洁度，便于储存和再次使用。（3）排放设计。在雨水量过大时，雨水的排放就成了最重要的问题，绿化带会储存雨水，然后通过溢流系统将雨水排到市政管网进行循环利用。图2是海绵城市建设的绿化带设计方案，不仅满足了城市的绿化需求，还符合城市雨水收集要求。

图2 海绵城市绿化带设计图

3.3 附属设施的建设

市政给排水的附属设施主要包括路肩边沟、路基岩石等，这些设施也能够帮助排出多余的雨水。设计人员在设计附属设施时，要选择透水性更强、有一定净化效果的材料，保证雨水净化效果。路基岩石的作用是避免出现积水现象，加快积水进入到绿化带中的速度，保证雨水收集的效率。路肩边沟的施工对混凝土的要求比较严格，施工人员需要对其进行重点检查，提高施工的美感，充分净化雨水。设计人员也可以利用附属设施的建设，提高雨水的收集和排出效果。

3.4 完善市政排水体系

市政给排水工作是一项需要多个部门相互配合的工作，施工过程比较复杂，设计人员要以海绵城市的理念为参考，结合城市发展现状，建立科学合理的给排水系统，利用绿色环保的方式消除积水，更好地应对雨季的来临。设计人员要了解城市目前给排水存在的问题，经过周密的计算和细致的工作，将新技术与老设备联合使用，共同发挥作用，提高雨水的循环使用效率，加速城市发展。

3.5 净化水资源

当雨季来临时，城市的给排水系统已经明显跟不上城市的发展节奏，一旦暴雨来临，城市就会陷入半瘫痪状态，路上积水过多，车辆无法正常行驶。海绵城市建设的提出，设计人员可以将雨水和污水分别进行收集，采用不同的方式进行净化，净化后的水可以重新应用到自然界中，例如浇灌植物、排入河流等，而且不会对动植物造成任何的影响。提高水资源净化的水平，使整个城市的用水系统流动起来，提高水资源的利用率。

3.6 连接带的设计

海绵城市建设理念的提出给城市建设带来了很多新的思路，例如道路的建设、排水系统的完善等，改善了城市的绿化环境。连接带是指连接道路、建筑和绿化带的设施，是整个海绵城市建设的重点项目之一。设计人员在设计连接带时要根据当地的实际地形，综合考虑当地的气候条件，最大限度地节省空间，实现海绵之间的连接和配合使用。连接带中间的技术应用是非常重要的，主要负责雨水的渗透，从源头减少积水量，根据连接带的这一作用，设计人员可以将其设计成湿地或者草沟。当雨季来临时，连接带能够起到收集雨水的作用；当气候干旱时，连接带中的水可以进行灌溉，节约生活用水。连接带中还可以设置过滤装置，提高雨水的质量，保证城市水循环的能力。

4 结束语

综上所述，海绵城市理念的提出，有效地提高了雨水的利用率，避免洪涝灾害的发生，完善了市政给排水的设计理念和施工质量，是城市经济发展的保障。设计人员要将城市的给排水现状与发展方向相结合，采用合理的技术，把海绵城市建设的理念在市政给排水设计及工程建设中发挥到极致，实现更多城市的可持续发展。