海绵城市理念在市政给排水建设中的运用

杨 勇

(南通市市政设施管理处，江苏 南通 226000)

0 引 言

为了解决市政建设中的相关问题，在开展此方面的研究时，市政规划与城市设计指导人员提出了一个全新的理念——海绵城市理念，要求现有的城市在运营中与“海绵”具有相同的属性，可以在生活中对有效水资源进行“吸收”，并将水资源应用到所需场所，实现对水资源的反复、循环、多次利用[1]。为了达成此种设计目标，需要城市在降雨时期，做好对降水的大量存储，解决城市存在的内涝现象，同时，还需要在降雨中做好对雨水的排泄，避免城市由于突发性降雨出现路面大规模积水的问题，为人们的生活、出行提供一个相对完善且优化的环境。

1 海绵城市理念在市政给排水建设中的运用价值

本次研究提出的海绵城市理念，是城市在不断发展中引进的最新指导思想，此种理念对于优化我国当前市政给排水设计工作中，具有较强的指导作用，下文将基于两个方面，对现代化理念的指导作用与应用价值进行分析。

第一方面，基于海绵城市理念下的市政发展规划与统筹设计，可以达到良好的节水目的。水资源是人类生存的主要资源，但从我国淡水资源的保有量现状可以看出，我国现有的淡水资源已出现了严重的匮乏问题[2]。早期在城市建设中，市政单位没有重视到对自然降雨的循环使用，也没有意识到水资源已存在严重的短缺问题，甚至没有做好对城市现有雨水的管理使用，导致自然排水出现异常，而在城市规划设计中，应用海绵理念，可以提高城市的蓄水平衡，改善水资源在城市中的不平衡现象，实现在城市内建立一个自然、高效的给排水系统，保证城市在市场内的安全运转。

第二方面，在对海绵城市理念进行深度认知与理解时发现，基于此理念进行城市发展规划设计，可以解决城市在建设与发展中存在的内涝问题。尤其在中国的南方地区，此部分地区的降水量较为集中，且单次降水量较大，假如在集中降雨阶段，市政单位建设的排水系统无法在城市中发挥有效的作用，无法为城市道路排水提供保障，城市内就会出现较为严重的内涝现象[3]。此外，海绵城市具有较强的储水与蓄水能力，当地区出现干旱问题时，可以通过调用城市储备的雨水的方式，解决临时问题，从而为城市的稳定发展提供助力。

2 海绵城市理念在市政给排水建设中的运用

2.1 基于海绵城市理念的市政给排水建设总规划方案

在开展市政给排水建设时，引入海绵城市理念，对其总规划方案进行设计。首先，明确项目定位。该建设项目为市政道路建设项目，在完成建设后将会产生极强的示范效应。为了确保最终建设成果满足海绵城市控制指标要求，应当将该建设道路年径流总量控制率提升到85%，并将年SS总量去除率控制在50%左右[4]。在明确建设目标后，在充分遵循尊重自然、海绵设施多样性等原则的基础上，设计出如图1所示的市政给排水建设总规划方案。

图1 市政给排水建设总规划方案

同时，在这一方案内容的基础上，确定汇水范围应高于该道路自身汇水面积的1.25倍完成设计。在具体施工过程中，需要综合考虑所在区域的自然本底条件，针对其道路内涝雨水问题，采用生态控制设施，融合景观、人文等活动场所，以此在解决当前市政给排水建设中存在的问题的同时，进一步提升市政道路的品质。

2.2 源头控制

在明确具体市政给排水建设总规划方案基础上，针对源头进行控制，针对市政道路的特点，若周围存在缓坡绿地、微高绿地、高绿地等绿化带结构，则说明其具有良好的生态条件。若在坡绿地区域当中有硬化步道结构，则说明其具有行水的优势条件。综合上述建设条件，在具体对源头进行控制时，可选择通过设置宽度在3～5 m的道路绿化带，以此实现对市政道路给排水在空间结构上的改善。同时，在对组成绿化带的植被进行选择时，应当尽可能选择无灌木乔木。

针对平面区域的给排水源头控制，可引入自然生态绿色雨水治理技术，以此摆脱雨水径流容易受到周围环境污染影响的问题[5]。同时，针对市政道路上的人行道，在道路两侧的绿地上，可通过建设滞蓄型植草沟或建设雨水花园的方式，实现对其更有效地控制[6]。同时，针对部分市政道路给排水建设中存在边坡结构的类型，可通过建设护坡型雨水花园的方式，实现合理控制。雨水花园的基本结构如图2所示。

图2 给排水建设中雨水花园结构设计图

在部分市政道路上，给排水建设还会存在断面结构。针对其断面进行优化时，应当选择在道路原本两侧的机动车道一侧设置排水结构。同时，针对道路上已经存在的排水沟结构，应当采取相应的措施对其进行封堵[7]。同时，针对隔离带进行设置并分隔，在每隔10 m位置上，分隔出一个40 cm×15 cm的明沟区域，以此确保降水时，机动车道上的雨水能够快速流入非机动车道，避免在机动车道上形成积水区域。

2.3 涝点控制

针对当前市政给排水建设中道路上的积水涝点，对整个市政道路的路面进行翻新处理，并改变原本人行道以及非机动车道的坡向，在降雨时将雨水引入道路两侧的绿化带结构当中。同时，可在绿化带建设区域内，设置植草沟、雨水花园等结构，以实现对雨水的滞蓄控制[8]。同时，在实际建设过程中，若周围存在低势绿地，则应当充分利用这一结构，通过其实现对雨水的控制[9]。除此之外，部分积水涝点的产生是由于客水汇入导致的，针对这一问题，在对其进行控制时，还需要对其进行分区域的源头控制，以此使更多流入到道路上的客水能够顺着周围绿地排放，达到对雨水累积量的控制，并且能够使客水流量进一步降低[10]。针对部分市政道路中道路交叉点结构位于人行道或非机动车道上的情况，在对其涝点进行控制时，应当通过在道路两侧增设排水豁口的方式解决，使更多的雨水能够流入到绿地以及周围水塘当中[11]。除此之外，针对不同降水量，针对积水的排放控制可按照如图3所示流程来实现。

图3 不同降水量条件下市政道路给排水控制流程示意图

从图3可以看出，针对不同的降雨类型，能够分别对其道路给排水控制提出相应策略，按照图3中两种方式，针对中小降雨情况，可直接将其引入到雨水花园当中，并将溢流的降水引入到道路两侧的步行道结构上或引入到集中式的雨水花园当中；针对大暴雨天气，应当直接将其排入到现有的步行道当中，并在流经现有步道基础上，引入到集中式雨水花园中[12]。最后，针对两种形式的降水情况，都需要将其汇入到湿地当中，以确保在降水时市政道路上不会产生积水问题，从而达到及时排水效果，确保市政道路的正常运营。通过如图3所示的这一体系不仅能够实现对中小降水的合理控制，同时也能够在出现大暴雨时对其进行快速排放，能够有效应对几十年一遇的大暴雨天气，实现市政道路给排水建设目标。除此之外，为了确保建设方案的顺利实施，并保证建设完毕后能够达到预期建设要求，在建设过程中还应当针对海绵控制指标进行实时监测[13]。在监测过程中，针对市政道路上的雨水径流系数进行计算，并确保建设时以及建设完毕时能够始终将其数值控制在20%以内，以达到市政给排水建设的目标。

3 仿真实验

本次开展对比实验的目的是检验本文设计的市政给排水建设项目，是否可以起到优化城市发展、促进城市建设优化的作用。此次实验以仿真对比实验为例，选择某市政养护单位作为实验参与方，建立此单位所属管辖区域的三维立体仿真模型，将城市内所有基于海绵城市理念下的构筑物按照等比例缩小的方式，置于模型中。

将城市道路的排水能力与储水能力作为实验指标，分析该城市在应用海绵城市理念前、后，排水系统综合能力的变化趋势。

实验中，在仿真操作模型中，模拟城市降雨，记录市政给排水系统，在单位时间内对雨水的收集量、储蓄量，观察在集中降雨阶段路面的积水情况。获取相关信息，设定一个用于评价市政给排水建设可行性的指标，将指标表示为α，则α的计算表达式如下：

(1)

式中：α为市政给排水建设可行性评价指标；Ai为在单位时间内对雨水的收集量；Bi为在单位时间内对雨水的储备量；Ci为在单位时间内对雨水的有效排泄量。根据实际计算得到的数值，对不同区域的市政给排水建设进行评分，评分过程可用下述计算公式表示：

P=A·α+B·β+C·χ

(2)

式中：α为雨水收集量评分结果；β为雨水储备量评分结果；χ为雨水有效排泄量评分结果。上述三个参数的取值需要根据地区实际情况设定。获取地区排水数值，然后按照上述公式，进行市政给排水系统评分，将各个分项得分数值进行累加计算，得到市政给排水系统总分值。计算城市道路不同区域排水评分，满分为100分，60分为及格，低于60分表示市政给排水系统无法在运行中起到良好效果。将计算得到的结果整理成表格，见表1。

表1 应用理念前后市政给排水系统评分结果

根据表1中的实验结果数值可知，应用海绵城市理念后市政给排水系统评分结果>应用海绵城市理念前市政给排水系统评分结果，证明本文在此次设计研究中引进的海绵城市理念，在实际应用中可以起到优化给排水系统综合性能的作用。

4 结束语

市政工程中的给排水设计是支撑城市整体发展与运营的关键，随着城市的发展，市场对于城市给排水设计提出的要求越来越高。为了优化城市道路环境，在本次研究中，基于海绵城市理念的应用，对市政给排水建设工作展开了研究。完成设计研究后，通过对比实验证明了此次设计研究的方法在实际应用中，可以起到优化给排水系统综合性能的作用。但在进一步的深化设计与研究中，还需要继续进行本次研究的投入，尝试将海绵城市理念应用到更多的小区规划设计中，实现将此种设计开发理念在市场内广泛推广，实现基于现有成果对城市规划、市政给排水设计的优化，解决早期城市发展中存在的不足。

总之，基于此种理念，进行城市道路建设与统筹规划，可以对城市发展起到较好的促进作用，因此，要在后续的研究中，加大对此种理念在城市统筹发展中的推广，实现更多智能化城市与智慧化小区在市场内崛起，促进海绵城市理念在城市建设当中发挥更好的作用。