海绵城市理念在市政给排水设计中的应用探讨

2022-11-21张宝涛中国城市建设研究院有限公司

门窗 2022年6期

张宝涛中国城市建设研究院有限公司

1 前言

当前，我国社会经济日新月异，城市化脚步不断加快，城市各项建设亟须与时俱进以满足时代发展要求。海绵城市理念在市政道路建设中的引入，既有助于提升给排水管网工作效率，也可以实现水资源利用率的提升，促进城市的稳定健康发展。缺水时，将海绵城市设施所储存的水释放以供使用。将海绵城市理念应用于给排水规划设计，需遵循生态优先的原则，并全方面考察城市环境，结合具体实际制订科学方案，促进城市稳定、健康、持续发展。

2 海绵城市理念概述

随着城市现代化进程的不断深入，海绵城市理念应运而生，并在现代城市的创新发展中发挥着重要作用，该理念的重点是对城市雨水进行有效管理，进一步提高水资源的利用率，更加有效地防控洪涝灾害，以此满足现代城市建设的需求。海绵城市具体是利用渗、净、蓄等处理手段构建起一套完整且合理的水资源管理体系，实现对水资源的弹性管控，对城市给排水系统进行有效改进与优化，并通过储备优良的水资源，更好地维持整个城市系统的良性运转。海绵城市拥有十分鲜明的生态环保特性，既能够为城市的转型升级提供强有力的支撑，还能够促进城市的战略性经营与发展。对于现代城市的给排水设计而言，通过充分利用海绵城市理念，可实现出水与储水的自动化，借助雨水花园下沉绿地与植草沟等设置，收集、排放丰富的雨水资源，合理改进道路与绿化等给排水系统，有效防控城市发展中可能出现的干旱、洪涝等灾害，降低水资源开发利用中的投入成本，顺利实现科学调控水资源，有效助推城市的可持续发展。海绵城市既是城市现代化、创新性发展中的理想状态，也是一种先进的城市建设理念，能够在新时代下创造出更加丰富的城市发展成果。

3 海绵城市理念渗透于市政给排水设计中的意义

3.1 提升城市空间利用率

城市建设周期相对较长，因此会消耗大量能源。在有限的土地上既要实现高楼大厦的建设，满足人们生活和生产等各种需求，还要在有限的空间内实现对各种基础性设施的建设。市政给排水系统范围覆盖到城市的每一个角落，市政给排水系统对空间的需求很大，需根据城市中的实际场景，全方位设计和优化给排水系统。通过将城市绿化用地、人工湖和市政给排水系统连接在一起，使城市市政给排水系统形成完整且高效的循环链，实现对城市水资源的有效升级、高效净化及循环再利用等。让市政给排水系统同城市中的其他应用性设施高效地结合在一起，提高城市市政给排水系统的实际节水能力，降低市政给排水系统工程占用的城市空间。

3.2 提升对水资源的利用率

城市建设水平的提升、城市规模的扩展及城市人口密度的上升，都会增加城市的实际用水负担，城市中可用的水资源相对有限，这要求在城市规划和建设中提出一种全新的方案，采取有效措施提升对城市污水和城市废水等水资源的收集和利用。海绵城市理念在市政给排水设计中的渗透，可以使市政给排水系统趋于完善。根据城市中不同建筑区域以及居住人口的实际分布状况，建设相应的排水系统，增加城市对废水、污水的实际收集能力和专业处理能力，以及对自然降水的储藏和利用能力，让城市中的水资源得到更高效的利用。

3.3 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和蓄水能力。部分污水及废水的合理转变，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。

4 市政给排水设计现状

4.1 排水设施不完善

我国在开展城市扩建时，市政给排水设计由于原项目遗留、技术不足、城市规划等原因，排水设施缺乏完善性。之前的排水管道老化且覆盖范围狭窄，满足不了现代城市的排水负荷需要。需更新与设计优化排水设备。当前，城市化步伐不断加快，城市规模持续扩大，城市污水与用水量不断增多，原来的排水设计较为简单，不能适应当前城市发展速度及规模，也不能有效满足城市未来发展的需要。这对市政管理提出全新的要求和标准，市政管理应重视城市给排水设施建设，结合城市发展需要，强化技术与资金投入，建设和完善市政给排水设施。

4.2 水资源利用率低

城市的正常运行离不开水资源的利用，由于城市人口密度大，加之水资源有限，满足不了城市建设发展需要。很多城市的土地硬化程度都在不断加大，虽然给人们的居住环境及出行带来方便，却造成城市土地渗透能力日渐减弱，使城市地面降水与排水无法及时向地底渗透而形成地下水。相反，地面积水或排水形成积水蒸发或进入城市排水管道中变成废水，未得到进一步利用，水资源利用效率低。

4.3 城市自然环境条件十分复杂

市政道路规划建设作为城市现代化进程中关键的一环，只有切实做好市政给排水系统的设计，才能确保市政道路的使用功能得以全面发挥，延长其使用年限，更好地助推城市现代化发展。但在实际工作中，随着全球自然环境的变化，使得市政给排水设计面临更加复杂的自然环境条件，增加了城市给排水系统的建设难度。主要体现为当城市遇到恶劣的暴雨天气时，给排水系统不能尽快排水，排水系统已无法负担起显著增多的降水量，极易出现洪涝等灾害。在具体设计中，相关设计人员没有做好前期准备工作，在未充分掌握区域内自然环境条件的情况下就开展给排水工作设计，导致最终的设计方案无法满足相关规范和要求，也不能较好地应对恶劣的暴雨天气。

5 海绵城市理念在市政给排水设计中的运用原则

5.1 防涝原则

由于城市中市政给排水设施建设时间比较久，现已出现老化、损坏等问题，不能正常发挥作用，发生了较为明显的洪涝和积水等问题，严重影响市政给排水系统的运行功效。因此，在实际的市政给排水设计工作中，应遵循防涝原则，注重提升城市预防和应对洪涝灾害的能力，通过合理的排水设计，及时排出城市内的积水，并加强对水资源的回收，切实提高水资源的利用率，缓解水资源紧缺问题。

5.2 节约原则

我国非常推崇“节约”的文化理念，在市政给排水设计过程中，应延续节约的文化精神，充分认识到节约资源的关键意义，始终坚持节约原则进行市政给排水系统的设计与优化处理，重视水资源的回收再利用。

5.3 尊重自然原则

为了有效助推现代城市的健康可持续发展，必须提高对环境建设的重视程度。尤其是对于市政给排水设计而言，须坚持尊重自然的原则，遵循自然规律开展设计工作，不可做出伤害大自然的行为，要有效保护生态环境和资源，促进人类和自然的和谐共处，有效维持城市生态平衡。

6 海绵城市理念在市政给排水设计中的应用措施

6.1 城市人行道的有效设计

一是道路材料的选用。可选择具备较强吸水能力的材料，例如陶瓷生态透水砖、透水沥青混凝土等，都有效体现出海绵城市理念的相关需求，通过合理运用，能够保证城市在雨水季节时地面不会产生大面积积水，且这些材料在吸水以后，其性能与体积几乎无任何变化，确保人行道路的正常使用，还能够提高城市抵御洪涝灾害的能力，科学调节地面温湿度，实现对道路的养护。

二是道路坡度的选择。针对道路坡度的设计，应确保雨水可以沿着坡度自然进入排水系统中，再由排水系统集中处理雨水，借助相应的净化措施，使之再次运用到城市保洁和绿化等操作中。

6.2 城市车行道的有效设计

在城市车行道给排水设计过程中，关于海绵城市理念的运用，具体体现为借助适宜的透水材料，确保道路具备良好的抗水性。与人行道路不同，在雨水季节时，若车行道的雨水量过大，极易造成交通堵塞，还会导致地面湿滑而引发交通事故，甚至会出现城市倒灌问题，给城市带来严重的损失。基于此，在运用海绵城市理念时，应根据城市所在区域的气候特征与降水特点对车行道进行有效设计，重点提升道路的渗水特性。就当前一些城市车行道出现的严重积水问题来看，主要原因是施工材料缺乏良好的吸水性，在遇到雨水季节时极易出现内涝问题。因此，需要在车行道施工过程中增加一层防水沥青，能够确保在遇到降水量过大的情况时，雨水可以从道路两侧的排水系统中顺利排除，并有效提高道路的使用性能。为了加快车行道上雨水的渗透速度，可选用透水水泥混凝土作为车行道路的基础垫层，这类施工材料具备极强的技术优势，能够让雨水迅速渗透，避免出现地面积水问题。此外，为了有效提升雨水的吸收能力，可在车行道路两侧种植一定量的绿化带。因为车行道的排水设施与其积水情况密切相关，设计人员必须考虑排水系统的排水量与排水效率，注重提升排水设施的排水能力，而针对废水的排放，应借助排水系统回收水资源，再进行恰当处理，然后再次循环应用，切实提高水资源的利用率。

6.3 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，又需要具备可以实时调节的城市供水系统，这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非常重要。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。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高效运用水资源，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。

6.4 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，城市的蓄水功能也不完善，其排水系统功能非常单一，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、生活废水有效分类，并实现收集可循环利用水资源，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。还可以将其运用到城市建设中，高效充分利用城市水资源，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。

6.5 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也起着较为显著的作用，但在以往的市政给排水设计中极易被设计者忽视，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，必须提高对附属设施的重视程度，合理优化整个排水系统，在正式设计前，全面调研工程所在区域的地形地质等情况，确保各项设计指标满足相关建设规范；积极践行海绵城市理念，选择最为适宜的施工材料，合理优化施工计划，旨在提高附属设施的功能。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，有效利用丰富的雨水资源；还可以用草植沟来替换混凝土材料，进一步提高附属设施的吸水能力。

6.6 合理选择给排水材料

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。在实际的市政给排水设计工作中，设计人员应全面考虑给排水系统各环节所需材料类型、数量等，并针对性处理各类材料，防止出现给排水材料应用偏差问题。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。设计人员须充分考虑海绵城市理念的需求，侧重于对给排水渠道不断优化和完善，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，合理铺设到绿化区域中，显著提高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。