海绵城市设计中给排水专业常出现的问题

2023-03-13李海涛

建材与装饰 2023年7期

李海涛

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

0 引言

海绵城市是目前国家正在大力提倡和推广的一项措施，旨在提高城镇抵抗洪涝灾害的能力，并到达节水环保的目的。从2012年我国提出海绵城市的概念到2014年海绵城市建设指南的发布，再到2015年三部委发布《关于推进海绵城市建设的指导意见》，再到今天海绵城市建设在全国范围内大面积实施，我国海绵城市建设有了较大的发展。海绵涉及内容十分广泛，大到城市规划，小到一草一木，如透水铺装、绿色屋顶、下凹绿地、生物滞留设施、渗透塘、渗井、雨水花园、雨水回用、植草沟、雨水罐、雨水调蓄池及其他措施。海绵城市的发展现状如表1所示。

表1 海绵城市的发展现状

1 对概念或细节把握不准

现在每个项目基本都有海绵城市的相关要求，调蓄池是海绵城市的一种实现方式，从海绵城市的角度讲，如果其他的调蓄措施可以满足径流流量的控制要求，可以不做雨水调蓄池。但从设计者的角度，一个项目除了要满足海绵城市的相关要求，还需要满足其他规范要求，而如果其他规范要求雨水调蓄池是必须要的，即使海绵城市的角度不需要做雨水调蓄池，此时雨水调蓄池仍然需要设计。

除国家相关规范外，基本每个地方都有自己的地方要求，设计既要以国家规范为红线，又要以地方要求为准绳。以江苏省为例，在江苏一个新建项目如果规划面≥20000m2，就必须要有雨水回收利用系统，即使规划面积小于20000m2，也应是雨水调蓄池，调蓄池的容积根据规划面积确定，每10000m2用地面积需要设置100m3的水池作为调蓄池。并且如果该项目设有地下室，则回用水泵、清水池等应设置在地下室内，不得设置在地上或单独埋地设置。

全国范围内雨水池设置的基本要求。

第一情况：如果园区的排水流量超过与本地块对应的市政管网的排水能力，就需要设置用以调节洪峰流量的雨水调蓄池，水池容积需计算确定。

第二情况：园区内的绿地、硬化路面、透水铺装能、下凹绿地等的综合径流系数大于0.7时，需要设置雨水调蓄池，该水池设计的目的依然是控制调节洪峰流量，水池容积需计算确定。

第三情况：园区雨水管道在接市政管网之前的末端，应设置雨水调蓄池，雨水经雨水调蓄池后溢流排至市政雨水系统，此时仅要求设雨水池并未对雨水的容积做具体要求。

2 调蓄池设计需要注意的问题

2.1 调蓄容积和调蓄池容积混淆

第一情况：根据水池的设计进水量和管道排水量之差以及排放时间计算，此方法计算的是调节洪峰流量时调蓄设施的容积

第二情况：根据不同地区的年径流总量控制率对应的降雨量、雨量径流系数以及汇水面积计算调蓄容积，此时计算的调蓄容积是调节径流总量，同时对年SS总量去除率也有效果。

第三情况：如果设有雨水回用设置，根据雨水回用量的百分比计算调蓄池的容积，调蓄池的容积按用水量的3～7倍进行估算。

第四情况：直接套用地方相关规定，例如每10000m2的用地面积需要设置有效容积100m3的调蓄池。

第一、三种计算的是雨水调蓄设施的总容积，包含了下凹绿地、雨水花园、透水铺装及雨水调蓄池的容积；第二种计算的对径流总量削减有贡献总调蓄容积，包含有较大蓄水空间的渗透设施，不包含调节池、调蓄池、透水铺装、绿色屋顶、较大面积的下沉式绿地以及无法有效收集汇水面积经流域水的设置的调蓄容积，该计算无弃流，不涉及弃流计算；第四种计算的是雨水调蓄池的总容积，不包含下凹绿地、雨水花园、透水铺装等设施的容积。

雨水花园和下凹绿地作为储水实施时，水深如何计算？

地下水位的高度、绿地面积的大小、植物的耐水性、土壤的透水任特性都会与计算水深有影响，下凹深度可以作为计算调蓄水深的依据，一般取100～250mm；也有文献建议取100～200mm。

根据雨水花园计算水深一般为250～400mm，最佳计算水深是300mm[1]。不同技术措施在海绵城市中的作用如表2所示。

表2 不同技术措施在海绵城市中的作用

2.2 忽略水泵的流量和消毒时间对清水池容积的影响

清水池容积计算方法：第一种，如果雨水回用系统设有清水池，清水池的有效容积可以根据地块内最高日雨水回用量的25%～35%进行估算。

第二种，如果雨水回用系统设有清水池，清水池的有效容积可以根据雨水回用供水泵的设计流量确定，按5～10min的水泵流量计算。

第三种，当处理后的雨水用于大便器、小便器的冲洗是，水可能会与人体结束，需要对回用雨水进行消毒处理，清水池的容积需要满足消毒需要的接触时间，可按水力停留时间30min要求。

2.3 蓄水池结构无法满足荷载要求

现在设计单位一般会把雨水收集回用系统标注厂家二次深化设计。之所以交给厂家深化，有3个方面原因：①雨水回收池一般都是采用厂家产品，不同厂家的设备规格会有差异，最后都需中标厂家根据其产品型号深化；②设计人员一般同时会处理几个设计项目，时间紧任务重，通常需要工作至深夜，交厂家深化可以分担他们一部分负担；③与钢筋混凝土调蓄池相比，PP模块处理雨水池具有过滤功能，可去除雨水中的部分悬浮物，净化水质，施工方便。PP模块雨水池只需要模块拼装、不需要大型设备，不需要混凝土浇筑，省事省力省钱，优势明显。

但是雨水回收池后期厂家使用的材料普遍都是PP模块，该类材料只能设置在绿地下面，如果项目用地受限，空间极其紧张，雨水池必须放置在车行道下，此时厂家深化后的PP模块形式的雨水蓄水池在重型车辆的压力下，极易损坏，造成安全事故。

目前两种解决方案：①在PP模块上部浇筑一层钢筋混凝土保护层；②更换水池材质，直接采用钢筋混凝土蓄水池。

3 年SS总量去除率计算

海绵城市两个指标径流总量控制率、年SS总量去除率，实际工作中往往只重视第一个指标二忽略第二个指标，部分设计人员不计算或不会计算年SS总量去除率。

《海绵城市建设技术指南》中有年SS总量去除率计算方式，如式（2）所示。

年SS总量去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对SS的平均去除率。（2）

不同地区地质条件不同、气候特点不同、水质特点不同和生物种群不同，目前海绵城市设计缺乏精细化的研究[2]，海绵城市的设计的许多参数需要通过建立LID模型，根据试验确定最佳的设计参数[3]。

4 采取的海绵措施不恰当

4.1 屋面排水未断接

由于海绵城市概念是最近几年才提出，在人们的固有思想中海绵城市就是透水铺装、绿色屋顶、下凹绿地、雨水调蓄池等，并未注意到排水措施等其他细节的变换，设计仍采用雨水管直接埋地敷设至检查井的方式。根据最新的要求，屋面、阳台、露台的排水需要断接，排水管和承水端需留有空气间隙，保证雨水自由排放。

4.2 措施与当地实际情况不匹配

我国国土面积辽阔，东西南北跨多大，南北地区气候差异明显，降雨量分布不均匀，地形地势多样，部分地区生态环境脆弱，水土流失严重。对于降雨量大、降雨量多，容易发生洪涝灾害的南方地区，应重点放在调蓄和水图保持；对于降雨偏少的北方发生洪涝灾害的概率很小，应充分利用已有水塘、旱溪等条件，同时应注重补充地下水，避免大规模建设蓄水池和防渗池。

对于老旧的小区，不应一味追求海绵建设，大面积开挖，给原有的房屋设施带来安全隐患，应注重问题的解决，例如，合流管道造成污染严重可以进行雨污改造，采取措施增加地面的透水性，降低径流量。

部分地方为了追求政治业绩，脱离当地经济发展实际，在缺乏海绵城市建设经验的情况下，在海绵城市才建设中与其他省市比投资、比规模、强行提高指标，给企业带来沉重负担。海绵城市的建设不应单单成为建设企业的任务，政府也应主动承担一部分建设任务。只有政府和企业齐心协力，主动承担责任，才能把海绵城市建设搞好，才能提高城市韧性[4]。

4.3 城镇管网的排水能力与城市的建设进程不匹配

近些年国家重点推进城市化建设的进程，一座座高楼拔地，原来敷设的排水管无法满足现有雨水排放量要求，导致地面积水严重，甚至出现住在一层的住户房屋被淹、地面汽车泡水报废、地铁被洪水灌满造成大量的人员伤亡的情况。

国内早期排水管网排水能力大概对应50mm/h降雨量，而国外的排水系统的排水能力是我国的3倍左右。出现这种情况有两方面原因：一方面，受气候变化的影响，极端天气发生的概率显著增加，与以往相比，近几年降雨量明显偏大，以往10年一遇100年一遇的降雨量现在时有发生；另一方面，政府相关部门对城市的整体发展情况掌握资料不足，规划失误，或因管网建设时间很早受当时的经济环境、技术水平等因素的制约，导致市政排水管网设计偏小。

针对以上问题，制定以下解决方案：解决方案一，各地政府气象部门应及时更新各地暴雨强度公式，设计时按最新的公式计算排水管管径。解决方案二，对于建筑密度大，雨水流量大，地势低洼的地区，应单独规划市政排水沟或排水管并设置挡水措施，避免周边地势较高的区域雨水集中汇入。解决方案三，对已建市政排水主管升级改造，市政排水主管决定了该片区的雨水是否能排掉，如果果排水主管的管径太小、管线坡度过小或者主管最后的排出口过低处于被淹没状态，那么无论园区内的管网如何优化仍然难逃被淹的结局。

5 其他问题

5.1 对设施的运行效果重视不够

海绵城市主要作用是控径流、防内涝、防污染、水资源。这是一个系统的工程，涉及部门多，工作量大。我国海绵城市的建设仍处于初级阶段，管理体制还不够完善，缺乏鼓励性政策，建设单位主动建设海绵设施的积极性不高。海绵设施的建设仅为表面工程，施工不规范[5]，为完成验收而建设，不关心海绵设施的实际运行效果，例如，河南投入550多亿元的资金用于海绵城市建设，遇到大的降雨是仍起不到应有的效果。

为了海绵城市建设，政府部门、建设单位、设计单位、监理单位、施工单位以及最后的质检单位都投入了大量时间和精力。仅建设而不投入使用，甚至没法投入使用，不能发挥其应有的作用，不仅是建设单位的财产损失，也是对社会资源的浪费。

经过近几年的发展，海绵城市从项目立项审批到图纸审查都有明确的要求和审查机制。但是由于雨水调蓄池等项目为隐蔽工程，施工结束后存在核验困难，缺乏有效的施工过程监管，致使施工过程存在出现盲区，导致海绵城市的建设存在流于形式、停在纸面的风险。

针对以上问题，建议政府部门出台鼓励性性政策，从财政中拿出一部分专项布贴资金，落实建设各个阶段的主体责任。

5.2 专业分工不合理

海绵城市做为近几年新兴起来的一个措施，从前期的报规到后期的设计，从规范规定查阅到文本的编制、水量的计算、三图一表的绘制，都要由给排水专业完成。工作量很多，原本需要新增一个专业来完成的工作，现在全部分配都给排水专业，很不合理。由于新冠疫情影响、中美经济贸易战、台海局势的恶化等因素影响，国内各行各业效益普遍严重下降，恒大、绿地、融创等知名房企接连暴雷，资不抵债，设计行业也受到不同程度的影响。为了节约成本，在不增加设计人员的情况下额外增加工作量，需要挤占给排水设计人员的休息时间。