海绵城市理念下市政给排水设计要点

金政华

（九江工业建筑设计院 江西九江 332000）

近年来，我国城市建设得到了广泛的发展和提高，现阶段，人民的生活水平也有了明显的提高，各地区相关的城市建设质量也得到较好的提升。在这个过程中，海绵城市是最重要的建设方式之一，海绵城市的建设可以高效利用雨水和废水，实现水资源的充分循环利用，建设市政给排水管道，从而保证城市的绿化建设，进而更好地促进人民生活品质提升。

1 海绵城市概念分析

海绵城市具体是指在城市规划或改造的过程中加入了海绵属性，以有效应对城市自然环境所产生的改变。例如，在下暴雨时，雨水可经过入渗、抽滤、蓄水等流程加以净化，而积聚的雨水可在旱季排干后利用。海绵城市的建设必须严格地遵循以生态为优先的基本原则，在合理改善城市大气环境条件的基础上，将自然方式与人工措施深度融合，达到对城市中降雨的有效渗透、贮存与净化。同时，具有防洪排涝和促进地下水利用的功能［1］。

2 海绵城市理念融入给排水设计的重要性

2.1 改善城市区域给排水现状

随着城镇居民数量的持续增长，也给给排水管网增添更大的压力，建设更完善的给排水管网，卸载现有管网也显得尤为重要。基于海绵城市理念，雨水资源可在阴雨天气（包括雨、雪等）期间收集和储存，收集的水资源可作为园林绿化和污水处理厂用水回用，不仅可以在一定程度上减少环境污染环境，排水系统工作压力还可以降低供水系统的供水量，有利于节约水资源。例如，通过在公路沿线的缓坡上建设水井，可以在阴雨天气临时储存多余的水资源，并通过明矾沉淀方法快速清理水资源［2］，这些水资源可以作为“绿水”进行二次利用。

2.2 持续优化城市水环境

在城市发展初期阶段，人们的环保意识比较薄弱，非常重视经济发展，土地资源也就变成了城市发展过程中所不能失去的最主要资源，在发展初期，也产生了大量的资源浪费、污染等社会问题［3］。其中，黑臭河道问题显著反映了这一时期的特点，出现上述现象的主要原因是城市生活和工业废水未经过无害化处理而直接排泄进入河道，植物有机质浓度大大超过了污染物，而其所涉及河道的自净功率的上限破坏了河流内的生态系统，底层生态（如蓝藻、微生物）在短时间内的快速生长，阻止了其他生物的生长，导致大量其他生物死亡，河床的自我净化能力仍然下降更多，最后出现了一条黑色的恶臭溪流。通过将海绵城市理念融入给排水工程，解决黑臭河源问题，改善给排水管网走向，降低有害物质浓度，逐步使黑河恢复原状，为优化城市水环境贡献一份绵薄之力［4］。

2.3 降低市政排水污染

受到施工初期排水规划设计方案的不健全、施工数量众多等原因影响，在阴雨的连绵天气，这些雨水流入会造成大量生活污水的溢出，排水系统无法迅速地将全部生活污水进行排除，同时，还会带入大批的有毒有害病菌，将对附近住户的身体健康带来很大影响［5］。按照海绵城市的理念，在排水系统的设计中会建立多个管线来净化水质，例如，在阴雨天气，可以把多余的雨水直接汇集起来成为生活用水，降低排水管道的运行压力，减少市政污水污染的可能性。

3 市政给排水设计中存在的问题分析

3.1 给排水系统的建设和养护不合理

对于建筑行业而言，人们更重视地面部分的规划建设，却忽视了地下部分的施工建设。一般来说，由于专业的技术人员比较匮乏，造成了地下与地上整个建筑物的基础建设无法统一配合，最后出现了质量方面的差异问题。目前，许多供水系统已经无法适应人类的某些实际需要，严重影响着人类的生存质量。在供水系统的运用上，由于没有按照建筑与养护为目的的总体发展，致使产生了总体发展不合理的局面。

3.2 雨水资源的利用效率较低

当前的城市规划没有正确利用雨水资源。当雨水资源被合理排放时，会导致过多的雨水损失。如果不采取有效措施加以处理，雨水利用率会出现明显下降的趋势。目前，雨水资源利用率较低，但合理利用雨水资源后，雨水资源综合利用率下降，无法有效补充地下水。

4 市政给排水设计要点分析

4.1 路基工程设计

在按照海绵城市理念规划城市给排水设计时，有计划地改造是一个比较基础的环节，同时，也是减少雨天路面地表水的主要保障。因此，在具体设计时，应当重视如下两点［6］。第一，根据相关的技术标准规定和市政给排水管道铺设条件，制定初步场地的平面图。在此期间，还能够运用BIM技术所形成的管理模式，通过分析管道的地下条件和地下分布情况是否出现矛盾，并进行调整优化，以达到一定的工程管理要求。第二，对于一些透水性不良的基材，在开始施工之前就必须做好预埋处理，常用的方法有滚压、烘干、换填等。

4.2 交通道路设计

在应用海绵城市的概念时，必须考虑到道路交通的给排水设计。目前，按照中国以往的经验，由于城市公路路面材质多是不透水材质，所以在遇到阴雨天气下，道路上可能会出现严重积水的问题，不但影响道路交通的正常进行，还会影响城市正常的水资源均衡。一般情况下，地下水扰乱城市水资源的均衡。因此，在优化道路设计时，必须重视以下两方面。第一，重新铺设路面和路肩（底部），选用透水性较强的建筑材料，这样即使在阴雨天气，水能很快渗入路基。土壤和地表雨水径流在一定程度上减少了对地表水路的影响。第二，加强路面底部排水沟设计，将排水沟与区域排水系统合二为一，使道路地表水沿排水沟快速收集到排水系统中，作为城市绿化用水再次使用，通过降低排水系统运行压力，提高水资源利用率。

4.3 绿化带设计

绿化带的主要功能是临时储存雨水，在缺雨时可作为绿水回用，具体工程中应注意以下4个方面。第一，绿化带的设计高度应高于路面15~25cm，雨水收集口应沿水处理道路均匀布置。应在集水孔处放置滤锅，以便首先过滤掉各种杂物。日常检查时，必须及时清除堵塞物，确保采集口仍保持畅通。第二，建设绿化带时，底部铺设植物土，顶部铺设层层砂石，顶部铺设排水管，这样就建设完成一个简单的雨水过滤系统，其任务是过滤雨水。第三，做好导流体系的设计工作。一般情况下，在城市降雨取水之处设有明渠和下水道，让城市积水畅通无阻地进入明渠，并发挥降雨滞流的功能，以此减轻了城市排水的工作压力。第四，进行外溢系统的设计，把外溢系统和周围市政排水管网连接起来，从而在降雨过多的状况下加强了排涝工作；同时，还在市政排水管网末端设置防回流设备，以避免城市周边的降雨区沿排水管网产生过量降水并及时返回到城市，从而提高系统的及时性运行。

4.4 给排水管道设计

4.4.1 给排水管道区分处理

当需要区分给排水线路时，应注意以下几点。第一，确定城市现有给排水系统的位置和深度，根据勘察结果编制建设项目，减少新管道之间的摩擦，减少现有管道和已有管道的冲突问题。第二，建设单位应当明确生活供水系统和水管的确切部位，并明确给排水管道的基本结构。生活供水系统的管道内压强一般为0.3~0.4MPa，但消防用水的管道内压强远大于管道内的压强，若二者的区别不适当，供水系统也将被严重破坏，甚至造成管网渗漏等。第三，建设单位还应当合理使用市政供水管网的余压，并按照实际水资源使用要求，合理规划城市排水系统，提高规划用水的利用效率。

4.4.2 给排水管道参数设计

根据海绵城市的有关概念，在设计城市给排水管路应注意到如下两方面。一方面，要对给排水管路的规划做出科学合理的设计。为减少管线接头漏水和转角堵塞，布线时应尽可能采取水平垂直布置，将转角尽量设置在易于维护的地方，并调整检修井，以保证合理性布置供水与排水管的线路，为保证供水管道与其他现有地下管道的间距合理，可采用综合BIM技术进行碰撞检测，并根据检测结果调整方案，增加实用价值。另一方面，要对给排水管材进行了优化，一般可选配的管材有混凝土管、铸铁管、不锈钢管等，在充分考虑管压、运输距离、区域气候等因素后，选择合适的尺寸。适当厚度的管材在使用前还必须经过质量检测，达到市政给排水要求后才能使用。

4.5 附属结构设计

在规划给排水系统的附属结构时，其内容包括泵的设计、增压器的设计和观察井的设计。目前，城市供水距离比较长，当采用加压供给水时，必须在管道内维持较大的压强，同时，由于运输距离的增大，供给水压会损失得更多，从而导致较高层建筑或超高层建筑物的使用中需要供水压力不平衡的问题。为此，根据海绵城市节能理念，将在小区内建立双泵送体系，即在给规定区域供电后，在小区内同时设置泵和升压体系，并采用升压系统供水系统进行升压调节，以使孔隙区水压保持在较平稳的供水范围内，以适应较高层建筑的日常生活用水需求。再者，在布设给水体制时，还必须把监测井定位到正确的部位，并适当地设定出测水井的孔径和水深，以适应系统的保护要求。另外，必须进行消防给水体系的总体设计工作，按照实际状况设定管道尺寸、压力上限、消火栓单元位置等参数，提高区域给水系统的安全性。

4.6 室内管道设计

为了使内管设计更加科学、合理，传统意义上的内管设计将厨房水管和马桶水管分开，也浪费了水资源。结合海绵城市的理念，厨房也可用于厕所冲水，进而减少水资源的浪费。另外，在设计内部管线时，还需要充分考虑管线的内部噪音，因此，通常在管线内设置了噪声抑制装置，安放位置按照BIM模拟的实验结果决定。此外，螺旋降噪管还可以用于在小区域内控制室内噪声，从而营造良好的流水环境，减少了管线内渗漏问题的出现。

4.7 城市道路边坡设计

在城市的给排水工程设计中，下功夫地进行道路边坡的具体设计工作也是非常关键的。在道路边坡的具体设计中，应该考虑如下两点。第一，按照要求在路堤现场栽种绿化植被，主要包括低矮的树木和草类等，其功能主要是为了稳定土质、降低土壤水分的流失并增强城市边坡稳定性。第二，做好路堤设计中的排水系统设计，将挡水和排水系统放置在合适的位置，这样可以加快路堤的排水速度，从而减少路堤的进水量。在降雨量大的地区，还需要定期开展稳固边坡工作，常用的稳固方法有螺栓固定法、注浆固定法等，需要根据边坡土质选择最适宜的固定方法，进而全面提高边坡稳定性，为满足边坡排水要求奠定基础。

4.8 绿色植物设计

除上述应用内容外，还应注意绿色植物的设计，从实际应用的角度来看，主要考虑以下几点。第一，根据需要选择绿色植物品种，这必须结合当地的气候条件、气温条件、土壤条件，选用最适宜的绿色植物种类，以适应相应的气候规划条件。第二，按照要求开展栽培作业，以适当提高植株分布过程的层次，以增强植株的美观性和土壤附着力。必须注意的是，为进一步减轻城市排水的负担，同时保护其固水，所选择植株的根系不应该过于发达。第三，在栽植初期，还必须按照要求做好施肥、浇水、修剪等管理工作，及时补种已经枯死的植株，等待植株成活并顺利成型。一旦生态系统稳定下来，就不需要维护来满足相关的设计要求。

4.9 管理制度建设要点

制度为市政给排水工程的建设提供了重要框架，在给排水工程建设中，要建立健全给排水工程责任管理制度，使各工程施工人员能更深入地履行职责。切实做好市政给排水工程，各项城市建设工作做到了城市排水都按照有序、科学的理念进行。建立相应的监督管理制度，确保责任制的正常发展。将个人责任与企业成就相结合，为员工创造激励机制，及时给予物质奖励，确保整个责任制的落实。

4.10 排水系统顶层设计的要点

由于海绵城市市政给排水工程建设较为复杂，需要政府相关部门提供大量的资金和人力支持。以此为基础，才能更好地完善给排水配套基础设施。海绵城市建设应结合本地区实际，吸取并总结国家过去在市政给排水设计领域的成功经验，进一步推广了适合于建设与施工的新技术标准。对于城市供水系统建设项目，为了进一步推动海绵城市的建设，就需要对已有的城市供水体系加以优化建设，从而提升了城市现代化的效率。另外，还应该重视径流速度缓慢和积水严重的问题，并设置导流体系，引导降雨径流经由街道排水系统直接流入海绵城市系统中，并设置了毛细管网，让剩余的降雨排出后进入城市排水系统。在此基础上，优化路面和人行道上的排水设施，以降低道路发生严重积水问题的概率，营造舒适宜人的城市环境。

5 结语

综上所述，将海绵城市的理念应用到市政给排水设计中，可以更好地为城市生态的恢复作出贡献，提高城市水资源的利用率，保障城市用水安全的合理性。所以，在城市未来的发展过程中，城市相关主管部门要注重于海绵城市的规划与建设，积极把海绵城市规划理念运用于城市市政供水设计流程中，并通过各种举措实现科学合理地使用城市雨水资源，进一步做好给排水设计的合理规范，以提升城市市政给排水工程建设水平，为城市化发展提供良好基础。