海绵城市理念在城市给排水建设中的应用

赵 婷 池州市重点工程建设管理处

1 前言

城市化给人们带来便利的同时，也增加了一系列的负面影响。就城市给排水建设方面来看，道路地面透水面积的不断缩小，使其低于强降雨雨水径流影响的难度下降。当排水系统无法及时排水，就会导致内涝现象发生，进而对人们的生命财产安全带来威胁。为此，相关建设者应充分认识海绵城市理念的作用价值，通过分析其运用于城市给排水系统现状问题，提高优化措施运用的针对性与可靠性。这样，给排水系统建设就能以可持续状态服务于不断深化的城市化发展进程，继而满足人们对生产生活环境的安全稳定需求。

2 海绵城市理念的应用价值

顾名思义，海绵城市就是城市像海绵一样，具备较强的适应环境变化能力与应对环境变化能力。比如下雨，能够通过雨水收集、渗透、储存以及净化等方式，对水资源进行再释放与再利用。此过程，海绵城市遵循的生态优先原则，通过科学技术方法结合人工与自然建设资源，在保证城市安全运行条件下，将雨水最大限度地利用起来，进而强化所处生态环境的保护效果。但是，海绵城市理念的运用，并不是取代传统排水系统，而是在其基本功能基础上进行强化与补充处理。

现阶段，随着城市化进程的不断推进，地面透水面积缩小，使得遭遇暴雨的雨水径流积累。而现有城市排水系统无法及时排水，导致内涝现象出现。此外，城市大面积不透水地面问题，还会导致地下排水系统无法实现对地表水的有效收集，降低了水资源的利用效率。相关建设者应加大海绵城市理念的运用，在提高雨水疏导效率的同时，科学有效地对地下水源进行补充，进而达到雨水循环利用的目的。

3 海绵城市理念对城市给排水建设的积极影响

3.1 强化抵御极端天气能力

目前，我国各地区城市均设置了防洪指挥部，但不是每个部门均能够满足防洪紧急处理需求，尤其是应对特大防洪处理需求。采用海绵城市理念，将其运用到城市给排水建设过程中，能够对系统建设进行完善。即通过结合防、排、净化以及蓄等环节，降低暴雨极端天气对城市带来的破坏。此作用状态下，暴雨天气因雨水径流过快、过大等问题引发的积水问题，就可得到控制，这是规避降雨导致城市内涝问题出现的有效途径。

3.2 提升水资源利用效率

社会经济高速发展，科技水平提升，为城市化进程中以质量为核心的发展建设提供了重要助力。为达到城市建设可持续发展预期，需将水资源充分利用，作为城市科学建设的重要环节。海绵城市理念在给排水系统建设中的运用，主要是从统筹规划角度出发，对雨水资源进行循环利用，以解决城市水资源短缺等问题影响。当城市给排水系统实现了雨水的储存、排放以及净化目标，不仅缓解了城市供水压力，还能有效提升防洪应急处理能力。

3.3 充分发挥给排水设施作用

人与自然的结合，是城市给排水系统建设的手段与目的。通过保留原有的水文与地质特征，将生态系统中对水资源的储存与释放能力充分发挥出来。此方法的运用，可对已经出现受损问题的水体进行修复，还能对包含的整个自然环境进行修复。海绵城市理念的建设使用，将绿地的作用利用起来，在强化水资源储存功能的同时，还能为水资源净化提供良好的操控环境，继而解决城市化进程中供水需求不断增加的问题。这里的需求是指，城市的各种园林景观用水需求。海绵城市理念的运用，能够对城市范围内的自然降水、地表水以及地下水资源进行统筹规划，以使给排水系统的协调功能充分发挥出来。对于城市建设来说，其是一项周期长且复杂性与不确定性较多的工程，因而，在实际建设过程中，应从长远角度出发，通过构建水系、绿地以及环境保护等资源的网络体系，为地下管网规划的统一性控制提供支撑。这是缓解城市人口增加与现代化需求下，地下管道系统运行控制压力的重要理念，需引起更多重视[1]。

4 海绵城市理念在城市给排水建设中的应用现状

城市化进程的不断向前推进，驱使不透水层区域面积增加。当雨水无法及时下渗产生径流，或是遭遇降水量较大导致洪涝灾害发生。当这些无法排出的降水，受到城市污染汇入河流，还会产生更大危害。再加上，我国是一个缺乏水资源的国家，以往的排水方法无法满足现有需求。海绵城市理念的提出与运用，能够大幅提升路面水的渗透性。增加绿地蓄水能力，实现了水循环，改善了雨水资源利用环境。如图1所示为海绵城市的水回收与释放示意图。

图1 海绵城市水回收与释放示意图

然而，在运用海绵城市理念过程中，因我国在此方面的研究起步较晚，仍有很大的提升空间。海绵城市理念在城市给排水建设中的运用问题局限包括以下几方面。

4.1 城市规划方案零散拼凑

由于我国出台的相关政策有待完善，使得城市基础设施建设的联合与改进没有形成统一的管理控制机制。特别是城市规划方案中的城市建设，多采用以往建设经验。城市规划方案具有作用范围广、建设周期长、规模大等特点，需将各方面规划部署联合起来，经认真分析比对来确定初步的规范建设方案。

但就目前来看，多数城市建设的周期延长，使得规划方案呈现零散状态，总体规划水平不高，无法实现各方面协调统一的建设目的。经调查，城市给排水系统方面的规范出台较为缓慢，诸多设计参考数据停留在以往道路铺设层面，没有进一步完善相关的数据材料，增加了城市内涝问题规避处理的难度[2]。比如，相关规范标准中针对汛期暴雨计算，仅包含暴雨强度计算公式与简单的洪涝灾害水深标准，没有为城市给排水系统中的铺设做出详细解释。当城市给排水建设可供参考规范的实时性与指导性存在不健全问题，给排水建设使用将无法发挥出系统性效果。

4.2 受极端天气影响大

受全球气候变暖问题影响，极端天气现象不断增加。再加上人类活动产生的温室效应与城市热岛效应影响，遭遇强降雨概率大幅增加。而排水系统受到干扰后，严重的会出现瘫痪，进而引发城市内涝，阻碍城市化进程。此外，城市给排水建设需要联合多个部门，通过共同建设，提高给排水系统的建设使用效率。换句话说，就是不能单一的由施工方或是设计方来负责给排水系统的规划建设。

随着海绵城市理念的引进，对专业人员需求增加，规划建设过程更不能仅依靠以往工作经验来着手工作。然而，此方面的专业人员所掌握的技术较为单一，无法从整体规划角度开展给排水系统的规划建设工作，这也阻碍了城市化进程中给排水建设工作的顺利进行[3]。

4.3 没有合理利用雨水资源

据调查，雨水自然规律是多数渗入地下，损失一小部分。渗入地下的雨水，主要是用来补充城市地下水。但城市道路多被沥青替代，导致80%左右的降水无法顺利渗入地下。当地下水资源无法得到及时有效的补充，水资源就会呈现不断下降趋势。由此可以看出，城市化进程中交通运输的大力发展，会对给排水建设带来诸多负面影响。这就要求相关建设者将现有科学技术运用起来，以平衡发展与自然环境，进而实现人类经济社会建设的可持续性目标。

4.4 排水设施建设不健全

我国城市自进入快速发展阶段，并没有对给排水系统建设服务水平进行相应提升，存在排水设施不完善的问题。比如供水管道较为老旧，未完成更新工作；供水管道现有长度无法满足需求，管径大小与现有人口需求不符等问题。不利于城市发展建设的同时，还会因高层建筑大量使用地下空间，而造成工业污染与水资源短缺问题日趋严重。

5 城市给排水建设中海绵城市理念的应用控制策略

5.1 从整体出发，提高规划合理性

城市道路的给排水建设过程中，导流雨季降水是防治城市内涝灾害发生的重要举措。海绵城市建设者应从整体出发，结合所处地区的地形条件、遵循灵活性设计原则，将截污净化技术作用于降水较为丰富地区。如此，可引导降水流向城市绿地，继而达成绿地植被缓冲与净化的目标。同时，截污净化技术的运用，还能增加汛期与降水净流量峰值之间的距离。对于水资源较为匮乏的地区，则应通过储存雨水截流，解决水资源回收利用小的问题。存在严重污染的地区，为解决降水水质不达标情况，可通过设置缓冲地带对水资源净化处理提供场所，而后，再向城市绿地进行排放[4]。

5.2 强化给排水系统应对极端天气能力

一是运用透水性混凝土材料。给排水系统作用于道路的渗水材料性能差，是积水无法得到有效排出的原因所在。如遭遇极端天气，就会突显。海绵城市理念下，可增加透水性混凝土材料利用率，以降低地面径流，进而为道路交通雨水渗漏速度提升提供基础条件。二是通过水系联通，利用天然湿地的蓄水空间作为洪涝发生时的滞洪区域。加强城市应急管理水平，设置数字化管控平台，联动预警预报系统、水系水位调控和泵站操控系统。

5.3 提高雨水资源利用效率

为解决雨水资源利用率不高问题，城市给排水系统建设人员可通过蓄水模块设计，完成蓄水目标。蓄水模块产品的占据空间小，95%左右的镂空结构，能够为储水提供空间条件。此外，建设人员还可运用防水布或是土工布与蓄水、排水操作进行配合。具体对内部结构进行调整，使其设置有进水管、出水管、水泵以及检查井等。经过上述设施存储的水资源，经处理后，可用于冲洗厕所，路面清洗、水景补充、草坪浇灌等，个别的还可运用于冷却水循环和消防用水，大幅提升了雨水资源的利用率[5]。

此外，还可通过设计地下蓄水池，将收集工作在雨水池中进行。通常蓄水池建设包含：池体、沉沙井、出水井、高、低位通气帽，进、出水水管、曝气系统以及溢流管等。对于蓄水层的处理，给排水建设人员应根据植物的选用差异进行调整。如采用灌木或是乔木等大型的绿化植物，则应选用轻质多孔粗骨料开展蓄积建设。粗骨料粒径应控制在25mm以上，骨料与水的蓄水层深度要超出60mm。当选用绿篱、藤本植物等小型植物时，可选用80mm 厚骨料，15mm～20mm 陶粒，内铺穿孔PVC 管，对土壤层保持相对量的水分。

5.4 增加滞留区设计，提高排水效率

对于雨水园设计的边缘区域，应设置为草地雨水径流。首先，对目标区域内的雨水径流进行截获处理，然后进入缓冲区，缓冲区可以放置细石，以过滤雨水中的杂质，并控制径流流速。同时，作为分界线缓冲区中的植物需要一定的防潮性。为了避免雨水引起的植物直接冲刷，雨水在通过立牙后会被砾石消散，当使用扁齿时，雨水径流直接进入边缘区域，边缘区域比垂直齿更加流线型。然而目前垂直齿被广泛使用并且绿色空间高于路面，导致在路面上长期积水。这两种设计方法大大缓解了市政管网的排水压力。

在设置生态滞留区设计中，一是种植物草沟，浅草沟的种植主要用于住宅区、工业或商业区以及公园。由于其特殊的输入能力，并具有拦截污水和净化的能力，能有效取代路边排水沟或雨水管道系统，种植沟顶部宽度保持在0.5m～2m 范围。深度则应保持在0.05m～0.25m；坡度（垂直∶水平）为1∶3～1∶4，纵坡为0.3%～5%。作为预防性处理，可以设置在雨园或凹陷的绿地前。二是雨池的设置，雨池实际为渗水池，为实现雨水渗透，使用天然或人工构建的池塘或凹陷，以达到补充地下水目的。雨水池可以有效减小峰值径流，同时雨水池需要种植耐湿植物，如果雨池更深（超过60cm）应在坡地周围种植低灌木，形成低洼的树篱，从而消除可能存在的安全隐患[6]。

6 结束语

综上所述，海绵城市理念作用于城市给排水建设的局限问题，多集中在排水设施建设不健全、受极端天气影响大，以及没有合理利用雨水资源的等方面。对其采取的控制措施，需充分结合城市所处的地形环境，以灵活方式运用蓄水池、雨水池以及各项给排水设施的设计建设。事实证明，只有这样，城市现代化建设才能与自然环境状态相互平衡，从而真正做到可持续发展。