海绵城市建设与市政给排水策略分析

2023-01-09薛竣

工程建设与设计 2022年5期

薛竣

(合肥市市政设计研究总院有限公司，合肥 230000)

1 引言

我国大部分城市属于工业化城市。近年来，工业化发展速度日益增快，随之而诱发的问题也日益增多，较为突出的问题之一则为严重缺乏水资源[1]，对人们生活质量造成严重影响。海绵城市理念的引入，使更多的人认识到合理利用和分配水资源的重要性。海绵城市是将城市建造成犹如海绵一样，降雨时则存蓄雨水、浸透、就地吸收；干旱时则将降雨时存储的雨水量吐出[2]，达到循环利用的目的，如冲洗城市道路、灌溉绿化，达到降低水资源使用量和城市维护的开支。相比传统市政给排水设计，海绵城市理念占据更大的优势，可确保城市的可持续、健康发展。

2 海绵城市设计理念的意义

2.1 让城市水资源得到充分利用

目前，人们日常生活和生产中所使用的重要资源之一则为水资源，但随着经济发展和城市市政建设的扩大，城市水资源已出现短缺的现象[3]。因此，在城市建设过程中需加大对水资源的重视力度。以往在设计城市市政给排水系统时，未充分考虑到利用雨水资源，海绵城市理念问世后，则有望彻底改变不利用雨水的缺陷[4]。此属于新型雨水处理方式[5]，满足现代化城市发展的新要求。海绵城市主要指合理利用城市市政建设中给排水设计，达到雨水渗透、蓄积、净化等目的，充分利用雨水资源，不仅可避免在降雨时城市发生内涝，同时，也可避免发生地下水资源短缺的状况。在此理念下，在进行城市建设市政给排水设计方案中要合理设计给排水系统，提升城市蓄积雨水的能力，高效利用水资源，建设成新型自然给排水系统，强化城市给排水运行功能。

2.2 降低干旱与城市内涝压力

海绵城市理念的影响和实施，有利于缓解城市中发生干旱、内涝问题。目前，我国部分城市，特别是南方，雨季时发生内涝的概率非常大，发生雨水集中、强降雨状况时，城市排水系统则面临着较大压力，甚至会造成城市内涝，严重影响城市生活，对人们生活造成危害。此外，针对部分城市发生干旱的状况，基于海绵城市理念，可利用雨水再利用的优势，缓解干旱状况，进一步提升城市功能性，满足社会生产和人民生活等多种需求。

2.3 改善生态环境及水污染

近年来，我国社会经济发展日益增快，自然生态环境问题也日益突出，已对人们正常生产和生活造成影响，甚至危及其生命健康。其中，水资源浪费、水环境污染问题非常突出，海绵城市理念的加入，对城市环境有了优化效果，缓解了人们在生产生活中对自然生态所产生的影响。引入海绵城市理念，能改善水污染状况，提升城市污水治理能力和水资源净化能力，提升市政建设给排水建设质量，确保城市水体环境良好，达到城市健康且可持续发展的目的。

3 我国市政给排水设计中存在的主要问题

3.1 现阶段我国市政给排水设计系统较为落后

传统的给排水系统无法达到现行排水需求，且无法按照城市发展状况，及时进行更新。较为突出的问题则表现在，排水管道施工质量差和容易出现管道坍塌，如出现较大降雨量，城市给排水系统可能会出现超载的状况，导致城市发生内涝。此外，大部分老城镇区域，市政工程所设计的给排水系统存在参数不合理、管道老化的问题，无法满足现代化排水需求，为城市给排水设计建设带来较大隐患性问题。

3.2 气候因素的影响

城市市政给排水设计方案易受城市实际环境的影响，特别是气候因素。受地理条件的影响，各城市气候因素均有所不同，其降雨量也存在较大差异，对市政给排水系统设计质量有直接性影响。设计人员需考虑气候因素带来的影响，最大限度地提升雨水资源和水资源的利用率，发挥城市给排水功能的效果。

4 海绵城市理念在城市给排水系统设计中的具体应用状况

4.1 将海绵城市理念应用到车行道设计中

将海绵城市理念融入城市市政给排水系统建设方案设计中，需结合城市实际状况和设计内容，将设计位置整体质量做出进一步优化，才可将海绵城市理念所具备的优势发挥至最大。在优化设计车行道时，采用海绵城市理念，有利于将城市建设中的给排水系统所具备的性能进一步提高。我国大部分城市在设计城市道路工程选择材料时均存在一定忽略性，而采用透水性较差的材料，则会造成补给地下水的效果不理想。而利用海绵城市理念后，可让设计工作者在设计时认识到此点缺陷，进而选择具有较好渗透性的材料，确保在降雨时，可更好地补充地下水。此外，在车行道施工时，需确保所选用的混凝土沥青具有较好的透水性，其目的在于避免此后降水量较大的状况下严重损害路面，对人们出行造成影响。此外，在建设车行道时，选用透水性较好的材料可提升雨水循环利用率，让雨水顺着排水系统或绿化带流入地下，避免直接浪费雨水。因此，融入海绵城市理念后，可在一定程度上提升城市车行道给排水设计效果。

4.2 将海绵城市理念应用到人行道设计中

在进行人行道设计时，融入海绵城市理念，可提升市政给排水系统功能。同时在施工材料选择时，需加强监控施工质量，多次测验，确保施工材料质量达标，满足规范要求。传统人行道路面所采用的材料不具有良好的渗透性，一旦出现暴雨天气，路面湿滑，安全隐患问题突出。而融入海绵城市理念后，在设计人行道时，则选择较好渗透性的材料进行施工，在连续暴雨的状况下，也不会发生路面雨水聚集的状况，避免路面湿滑，雨水渗透至地下，有利于后期调整人行道的路面湿度和温度。一般来说，在设计人行道时，所采用的材料非常复杂，使用透水性较好的材料可增强给排水功能。此外，也需对水泥混凝土配置加大重视度，需按照实际状况进行配置，合理添加骨料，确保内部空隙均匀，提升内部混凝土的孔隙率，发挥人行道排水系统的效果。

现大部分道路均为灰色间色，具有硬化务实的效果，经多次测验，其基本不具有透水性能，下雨时，地表雨水出现径流，在最低处进行汇集，水流速快且水量大，若最低点部位的聚水能力较低，发生内涝的危险性非常大。大部分硬化路面均无法对多余雨水做出后续处理，排放雨水的方式仍采用从一个地方流至另一个地方，存在治标不治本的问题。有效解决城市给排水问题，从现在实施项目、建设蓄水设施、降低地表径流、加大生态功能等，属于有效可行的方式。

4.3 海绵城市理念融入雨水净化系统中的应用

在设计城市市政给排水系统时，设计工作人员需提升市政工程建设质量，则需更好地融入海绵城市理念。现大部分城市市政的给排水系统和净化雨水的系统，功能较差，若存储的雨水量不足，会影响城市生产活动和人们日常生活。为避免发生此状况，设计工作人员需采用相应方式，提升雨水净化功能，改善雨水净化程度，确保可循环利用雨水资源，缓解城市存在水资源匮乏的状况，融入海绵城市理念后，在雨水净化方面可解决缺乏水资源的状况，为城市健康、可持续发展奠定基础。

4.4 生物滞留带设计

依据城市市政建设各项功能不同，可将生物滞留带划分为人行道绿带、非机动车及机动车隔绿带、立交桥下绿化带3部分。城市市政道路工程，多涉及人行道绿带、非机动车机动车隔绿带2 个部门，主要用于处理被路面污染的雨水，顺着收水侧进入凹结构绿带。为发挥净化雨水的效果，此部位增加了卵石过滤袋。雨水进入此部位后，会滤除所携带的大量漂浮物和泥沙，净化后的雨水被植被和土壤吸收，进而下渗至积水层。按照目前蓄水池蓄水状况评估持续储水能力，若达到上限，此部门雨水则从溢流口排放。此设计方案要求滞留带高度最低为15 cm，按照道路分布状况，控制最高滞留带为20 cm。此外，下凹部分深度控制在相应范围中，让其与车行道路之间高度差为20～25 cm，进而确保雨水可流至滞留带。考虑到受环境影响，滞留带易破坏，因此，在设计时可在路基和绿化带之间铺设土工膜，把保护膜铺设在距离地表＜1 m 的部位。

4.5 溢流雨水口设计

在平坦地势上，纵坡低于0.003，根据溢流雨水口间距低于40 m 的标准控制雨水溢流排放。此项功能可在雨水储备功能不足时，自动启用。根据道路排水需求，分别为非机动车、机动车分隔带和人行道滞留带设置溢流水口，前者为A 型口，圆形外观，形状类似于钟罩，后者为B 型口，控制雨水溢流，铺设溢流井盖。此水口可节省雨水口布设和水连管，降低材料用量。A 型口的抗堵塞能力非常强，相比于传统溢流设施，明显改善了其流通性。