海绵城市理念在市政给排水设计中的应用

张良 江练杰

（浙江工业大学工程设计集团有限公司，浙江杭州 310014）

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安全。而在我国西北干旱地区，年平均降雨量甚至有时低于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的自循环能力，推动了城市水资源健康可持续发展。

1.海绵城市理念与市政给排水的基本概述

目前，海绵城市理念得到了推广，市政工程建设也融入了部分新元素，让城市发展获取了新的动力。很多地区的市政建设质量得到了明显提高，但洪涝灾害等问题仍然没有得到根治。特别是雨季来临时，很多城市受到地形和多种因素的影响会产生内涝问题，情况严重时甚至能引发自然灾害。海绵城市的基本概念是部署及运用富有渗透、净化和利用等多种功能的给排水方案，实现对雨水资源的有效利用，让市政给排水设计更加合理，满足当前城市发展的需求[1]。

2.海绵城市理念在市政给排水设计中的运用价值

2.1 有利于实现水资源的高效利用

现阶段，我国面临愈加严峻的水资源紧缺问题，而要想改善这一现状，就必须从根本上提高水资源的利用效率。即通过在市政给排水设计中有效融入海绵城市理念来强化水资源的循环利用，从而让城市生态系统维持平衡状态，实现健康稳定地运行，切实提升城市的生态效益。例如，在具体实践中可通过对雨水进行充分收集，缓解当前水资源紧缺的问题，并降低城市内洪涝灾害的发生率，实现人与自然的和谐相处。

2.2 缓解城市的内涝与内旱

很多城市的内涝和旱涝问题可以通过推进海绵城市建设解决，我国的一些城市往往会在雨季出现严重内涝，特别是在南方降雨较为集中的地区更为严重，若城市市政排水系统排水峰值设计无法满足需求，就会导致严重的城市内涝灾害，极大地影响了社会和经济发展。与此同时，通过海绵城市理念把雨季过剩的雨水合理储存并在旱季使用可以解决这一问题，促进城市功能提升，更好地满足时代发展的需求。

2.3 为市政给排水设计提供导向

现下城市给排水工程设计初期存在诸多不足，如针对特大暴雨天气城市防汛压力剧增，给排水系统难以畅通性衔接，难以最大限度发挥功能，此类不足均表明，给排水系统存在多个不足，影响人们日常生活及出行。将海绵城市理念用于市政给排水系统中，可将城市功能和该系统进行重新规划设计，提高城市自身修复和渗透功能，减少汛期产生的风险。

2.4 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]。

2.5 有助于改善城市生态环境

海绵城市理念在市政给排水设计中的渗透，除了有效增强城市给排水系统对污水和废水的处理能力，还可提升市政给排水系统的雨水收集能力和蓄水能力。部分污水以及废水的合理转变，有效净化城市环境，减少污水的产生，有利于保护整体的城市环境，让城市变得更加绿色，为城市居民打造更加健康的生活环境。

3.海绵城市理念在市政给排水设计中的渗透

海绵城市理念在市政给排水设计中的渗透具有积极影响，可以更好地满足道路、绿化建设等多方面的需要，在市政给排水设计中重视海绵城市理念的适当使用，能让市政给排水设计成果更加显著，满足市政建设和规划的具体标准。

3.1 材料选用的有效设计

各类给排水材料的选用是否科学合理，直接关系到市政给排水系统的建设质量的好坏，也直接影响后续系统功能的有效发挥。为此，在实际的市政给排水设计工作中，设计人员应对给排水系统各环节所需的材料类型、数量等进行全面考虑，并对各类材料进行针对性处理，从而防止出现给排水材料应用偏差问题。例如，针对给排水管材的选用，既要考虑这类材料的性能和应用耐久性，还应注重其运水能力，特别是排水管道，必须高度重视排水功能是否符合城市建设需求，确保排水管道具备良好的污水排放效果。同时，设计人员必须充分考虑海绵城市理念的需求，侧重于对给排水渠道进行不断优化和完善，例如，在城市绿化区域的给排水设计中，应选用一些具备毛细与虹吸现象的材料，将这些材料合理铺设到绿化区域中，从而显著增加该区域的水资源吸收与下渗效果，切实提高区域内的储水功能，并为排水系统提供更加有效的辅助[3-4]。

3.2 城市绿化建设

绿化设计与人们的生活环境密切相关，可以适当融入海绵城市理念。我国在开展城市规划设计工作的过程中，为了提高城市环境的宜居性，会在城市中设置大量的绿化区域，以此开展城市绿化设计工作。城市绿化既需要给予其大量的水资源并进行长期养护，同时又需要具备可以实时调节的城市供水系统，这就需要有效提升市政给排水系统的实际运转效率。在开展市政给排水设计工作时，采取有效措施增强海绵城市理念在市政给排水设计中的渗透是非常重要的。增强城市绿化场的蓄水功能，让绿化场地在城市大量降水阶段能够有效增强其蓄水和排水能力，为整个城市排水系统分担压力。同时在城市处于干旱时，绿化场地又能在整个城市排水系统中实现对水资源的高效运用，以此有效增强实际绿化养护效果。在促进城市绿化建设的同时，实现城市水资源的循环性利用，促进城市朝着绿色且健康的方向稳步前进。

3.3 加强路面设计

在不降低道路设计标准的同时，从设计入手提升路面的渗水性能，降低路面的钢化率，使雨水不仅仅依赖排水管道，而是及时进入水系的生态循环。同时，防止雨水的渗入对道路基础产生影响，要利用排水系统排出路面，注意路基排水装置的设计，在路面加入防水材料层。

3.4 人行道设计

人行道与市政给排水设计密切相关，特别会干扰给排水系统功能发挥，需保证人行道设计合理性，按照施工基本要求及准则，持续性提高市政给排水系统功能。人行道作为市政给排水设计核心构成，其直接影响系统运行成效，设计过程中需结合施工实际状况重点优化，增强市政给排水功能，创新原有人行道设计理念。将海绵城市理念为核心设计导向，增强人行道自身渗水性、透水性，以免雨季人行道出现严重积水，影响人们出行质量。一方面，优化人行道材料选择，施工单位应保证材料质量的同时，尽量选取透水性较强的材料，增强雨水渗透性，同时改善城市内部土壤成分，不断优化人们生活条件。建议选取新材料的使用，选取性能较佳、经济安全的可再生材料，保证雨水渗透有效性，提高雨水资源收集成效，为后续循环应用提供保证。另一方面，应合理设计排水管位置、坡度等，正常状况下横坡应保持在1.5%～2%，保证人行道排水功能最大限度发挥。

3.5 下凹式绿化带

通常情况下，市政道路两边的绿化带与中央分离带都比道路断面高，这样的形式能够避免车辆意外驶离道路。然而，绿化带不能对道路雨水进行汇集，雨水仅可通过雨水口直接汇入雨水管，使雨水管的排水负担更大，进而无法充分利用雨水。下凹式绿化带就是把横断面方向的绿化带设置成储存积水的下凹式断面，雨水通过绿化带过滤后，以溢流形式流进雨水利用系统。在下凹式绿化带内设置溢流井，其比绿化带地面高10cm～15cm，相比绿化带两边路面，绿化带绿地地面高程低5cm～10cm，对于绿化带两侧的路缘石而言，需要每隔相应距离就设置雨水流入孔，这样雨水便可向绿化带内流入。同时，想要降低雨水下渗对周边道路结构层造成的负面影响，可将防水土工材料敷设在绿化带的两侧和底层。

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。

3.7 城市水资源净化系统

在之前开展的市政给排水设计工作中，城市的实际排水效果并不理想，城市的蓄水功能也并不完善，其排水系统功能非常单一而且在实际运用的过程中并不能充分发挥城市排水系统的作用。将海绵城市理念渗透在市政给排水设计中，有利于根据城市现阶段的实际发展状况和建设要求，使其能够朝着更加科学且合理的方向实施城市排水系统的规划，将城市不可直接利用的水资源，在市政给排水系统中能够得到更好的净化和循环，使其能够更加符合现代城市可持续发展的观念。根据城市所在区域的具体地形及其环境特性，开展市政给排水系统设计工作，将城市中的自然降水、城市污水、生活废水进行有效分类并实现对可循环利用水资源的收集，对收集的水资源实施净化处理，使其能够重新进入城市水资源循环中。同时，还可以将其运用到城市建设中，以此为基础实现对城市水资源的高效充分利用，以这样的方式降低城市水资源的浪费，大大降低市政用水压力，为保证城市正常运转、促进城市生态化发展提供强大动力。

3.8 附属设施的有效设计

实际上，附属设施在市政给排水系统中起着较为显著的作用，但这一环节在以往的市政给排水设计中极易被设计者所忽视，从而影响给排水系统功能的发挥。基于此，在市政给排水设计工作中，设计人员必须提高对附属设施的重视程度，对整个排水系统进行合理优化，在正式设计前必须对工程所在区域的地形地质等情况进行全面调研，确保各项设计指标满足相关建设规范；还需积极践行海绵城市理念，选择最为适宜的施工材料，对施工计划进行合理优化，旨在提高附属设施的功能。同时，需强化绿地衔接处的设计，采用雨水分流、下沉式绿地等多种措施来提升其排水功能，确保给排水系统的作用得到充分发挥。另外，可在衔接处设置雨水花园，对丰富的雨水资源进行有效利用；还可以用草植沟来替换混凝土材料，从而进一步提高附属设施的吸水能力[5]。

3.9 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。

4.项目实践案例分析

某区域内工程道路等级为城市主干道，实际总长度为3.1km，标准路幅宽度为36m，双向6车道，设计车速为50km/h。道路设计最大纵坡为5%，道路纵坡超过1%的路段约为2km，属于一类典型的山地市政道路，按照相关区域内城市规划要求，该区域内年径流实际总量控制率为71%，年径污染去除率不小于40%，且生物滞留带的蓄水排空时间应不超过24h。该项目设计中应用海绵城市理念，综合性考量占用人行宽度、道路纵坡等因素，选取生物滞留带和透水铺装两种设施，通过设施将雨水进行收集、过滤等处理，发挥控制面源污染等作用。同时采取相应的防护措施，减少道路范围外雨水进入生物滞留带内，以免对其产生损伤。按照该项目实际状况，初步考量将其生物滞留带单侧净宽度控制在1.3m，滞留带两侧石宽度均为0.15m，所以单侧实际总宽度为1.6m，分别在双侧进行布设。人行道透水铺装主要选取透水砖及本体自然下渗，超出雨水通过人行道排放至生物滞留带内，要求透水砖透水性应超过2.0cm×10-2cm/s，防滑性能超过60，且自身耐磨性应擦磨坑长度不超过35mm。外观质量、尺寸允许偏差等均应满足我国相关规程标准，获取良好的应用成效。

5.结语

我国社会经济发展日新月异，随着人口基数的不断增加，水资源消耗日益增大，需要在节约用水的基础上加大雨水资源的回收利用，而海绵城市建设正符合这个需求。在建设海绵城市过程中，科学规划设计给排水系统作用十分巨大，所以，给排水系统的建设质量与海绵城市建设质量息息相关。因此，给排水系统建设需要严格遵守国家有关规范标准，通过专业人士的指导不断完善，提高给排水系统抵抗恶劣天气的能力。此外，应对雨洪资源加强管理，通过多方努力更好地建设与我国实际相适应的海绵城市。