“海绵城市”概念在城市排水设计中的应用探讨

汪维伟

安徽置地投资有限公司 安徽 合肥 230000

引言

传统城市排水设计缺乏宏观规划，经常会和城市发展相矛盾，造成了城市内涝；而且排水系统材料不具有良好的封闭性导致了管道泄漏；缺乏必要的集水池、分净化池，没有实现不同污水不同处理，增加了污水处理成本。由此可见，积极地将“海绵城市”概念融入城市排水设计当中已经势在必行。

1 “海绵城市”概念

2012年“海绵城市”概念出现，翌年年底习近平总书记在《中央城镇化工作会议》中再次提出该概念，指出了海绵城市具有的自然排水、自然存积、自然渗透、自然净化等功能。之后国务院办公厅制定海绵城市建设指导意见，将吸水、蓄水、渗水、净水、释水作为了海绵城市总体要求，提出了到2020年科学合理地消纳和利用70%自然降雨这一目标。“海绵城市”建设需要遵循生态、环保、低成本、资源合理利用等原则，能够将自然溪流、沟渠、道路、林园、广场乃至于各类建筑等纳入到城市排水系统之内，能够有效地降低城市排水压力，提高自然降水利用率，缓解城市缺水现象。

图1 城市道路排水的海绵体系

2 城市排水设计科学化的必要性

可以有效防止城市内涝。因为管道泄漏、排水量不足等原因导致城市在暴雨降临后容易出现污水倒灌现象，造成了严重的城市内涝。脏水含有的细菌、病毒等增加了城市传染病的风险。通过科学排水设计能够有效疏通管道、增加排量，保证城市内部的卫生性、整洁性。

科学的排水设计可以减少污水对自然环境的伤害，实现城市和自然的协同发展。例如在雨水、污水处理时采用分流制，可以有效降低污水处理成本，能够将雨水尽快转移到城市水体之内。而污水会经过严格处理之后，才能够进入水体。这样降低了自然水系受污染的可能性。

另外把握住污水处理厂，能够有效回收污水中的重金属以及其他重要成分，不仅降低了污染风险，还能有效降低一些生产领域的成本。再者科学合理设计给排水可以降低工程成本，降低政府资金压力。

3 融入“海绵城市”概念提升城市排水设计水平

在城市排水设计之内融入“海绵城市”概念，其实就是将“海绵城市”当中的“吸、蓄、渗、净、释”五大功能综合分不到整个排水系统之内，能够有效分担城市排水管道排水压力，让水得到多元处理，获得多元利用和排放。

图2 “海绵城市”概念下城市排水示意图

3.1 吸水

指的是将自然雨水有效地融入排水系统之内，能够让雨水得到有效处理。吸水的目的是提高城市水源储备，缓解环卫、工业等方面用水压力。在吸水缓解有必要对工厂、小区、商业区等建筑以及街道匹配雨水回收器，并设置专门的沉淀、消毒、汲取功能集水池，保证雨水可以得到综合利用，例如洗车、冲洗道路等。即能够在设计之初就需要考虑到“释放”，这样才能保证整个排水系统的科学性、合理性[1]。这其中我们需要注意的是，吸水需要拥有独立的管道系统，让雨水、城市地表水得到有效引导。另外，所谓的吸也是通过庞大的地表生态系统、河流、沟渠等有效地吸纳、转移多余的雨水，能够有效缓解排水系统压力。换言之，这里的吸水就是排水，只是转变了一个方式而已。

3.2 蓄水

蓄水概念在城市排水设计当中利用，主要是考虑到排水环节排的都是城市污水、生活废水、自然降水，若是积极地将自然降水蓄留，就会减少城市废水排放量，降低了排水系统压力。蓄水这一目的的达成主要是两个方面：其一，传统的蓄水系统，包括了各式蓄水池、大小湖泊、水库；其二，在海绵城市建设当中涉猎到的“海绵系统”，包括土壤、植物（多肉类植物、沙漠类植物、泥炭藓）。即要站在整个城市排水的视角来充分实现物理蓄水、植物蓄水、生态蓄水。通过这种蓄水来降低城市现有排水系统的压力，避免之前存在的暴雨之下脏水倒灌。结合“吸水”我们可以发现对于土壤、植物这种生态蓄水、植物蓄水，吸的过程就是蓄的过程[2]。另外，下沉式绿地也是蓄水的一种设计，可以将道路上的雨水收集到绿地当中，除了供绿地植物生长之外，剩余部分可以进入底部的蓄水结构当中，留作干旱时调用。再者在一线城市出现的绿化屋顶等也属于一种蓄水途径，可以有效分担降雨形成的水流，减少水的排放。同理，蓄水也是一种变相排水，降低了传统排水的水源浪费，缓解了城市水源不足问题。

3.3 渗水、净水

即在城市排水系统设计当中，除了污水处理厂具有的渗透、净水能力之外，还需要在最初排水口到最终排水口区间之内额外再融入渗水、净水系统。例如在小区有专业的生活废水处理设备，其专门负责处理小区生活废水、雨水、地表水，处理的水可以通过管道排放到附近的林园当中，通过地表草坪再次过滤、渗透实现深层净化。这样的处理过程，同样降低了城市排水管道压力。诚然，经历过草坪系统再处理且没有完全吸收利用的水会最终仍然会蓄积下来，留作枯水期植物灌溉所用[3]。

3.4 释水

此时将处在整座城市排水系统内部的且经历过吸、蓄、渗、净等程序的水释放出来，让城市建设、植物生长、道路清洁、楼梯冲洗等拥有可用水源。将原本要通过排水管道进入自然水体的水蓄积下来并且将其充分利用，降低了城市用水压力。另外，因为排水设计经过了充分的合理安排，这种再利用之后形成的废水、脏水会再次进入排水系统，再次经历吸、蓄、渗、净，然后再次利用。让城市内大部分水源实现了内部循环。

在“海绵城市”概念下城市排水设计达成了吸水就是排水、蓄水就是排水、渗透净化也是排水的具有循环特性的“大排水体系”。在这其中改变了传统排水设计的思维模式，让排水系统变得更加广阔。

4 城市排水设计融入“海绵城市”概念遵行的基本原则

4.1 生态原则

即尽可能利用自然生态系统，或者人工塑造生态系统来实现减排，让更多水可以蓄留在城市之内为城市建设、生活所用。这其中江河湖海都可以纳入进来。尤其是城内河、城内湖的有效利用尤为关键。为了避免这类组成成为蚊虫滋生之地，需要选择绿色处理方案。一般来说，生物控制例如引入蝙蝠、食蚊类鱼、鸟类等，可以在一定程度上控制蚊蝇滋生。尤其是要求排水系统具有迅速排干、通风晾干功能，避免形成积水给予蚊蝇滋生的静水环境。

4.2 能够实现蓄水系统的联通，利于调水用水

例如自然河、湖、林园蓄水池等都可以实现自然流动或者利用汲取设备实现人工流动，这样可以调节蓄水，让整座城市水源分布更均匀。诚然，对于大型林园而言，也可以自己独立形成海绵系统，实现内部循环。

5 “海绵城市”理念下城市排水设计难点分析及应对策略

5.1 难点分析

5.1.1 成本控制难。对于已建城区融入“海绵城市”理念，需要处理好新老排水系统对接问题，否则会导致漏水点众多，反而导致城市内涝加剧的问题。在我国第一批海绵城市建设中，成本控制问题尤为突出。主要源于建设单位较为复杂，仅在设计环节就存在多家设计单位，设计方案之间难以对接，造成了施工阶段问题频出。

5.1.2 技术攻关难。在城市排水设计中融入“海绵城市”理念，需要掌握排水材料的质量、精准计算排水系统有关参数、要做好对接处焊接和防渗水平，需要大量技术人才融入进来，否则很难保证城市排水系统符合“海绵城市”理念下理想状态的海绵体系要求。

5.1.3 部门对接难。城市排水设计关乎城市管理部门、城市建设部门、城市污水处理部门、城市管道建设部门（燃气、水电、通讯等单位），要做到部门对接，才能保证“海绵城市”这一理念落地，让城市排水系统具有集成特点，否则必然呈现片状化，质量不一、对接不良，给城市排水带来众多影响。

5.2 应对策略

5.2.1 在设计环节形成成本控制策略。首先，在设计之初需要设计人员、勘测人员对城市排水系统进行细致勘察、测量，务必要充分了解陈旧排水系统漏水点、管道排水量、排水网整体性能水平，在这一基础上融入最为合理的“海绵城市”设计方案，确保新旧排水系统的紧密对接，避免因为管径对接不良导致的污水倒涌。同时，要针对城市污水性质选择最合理的管道内部防渗、防漏措施，要延长管道使用年限，降低“海绵城市”排水系统建设成本。当然，在设计时，以城市建设行政管理部门为主体的管理工作，必须要建立完整的管理组织架构，避免多个建设主体、多个设计单位形成的对接不良。

5.2.2 积极培养专业队伍。在搜集《海绵城市建设指南-低影响开发雨水系统构建（试行）》等文件和资料基础上，培养专业设计队伍。要求设计师必须精通海绵城市理论，具有相关设计成果。另外，要在规划技术、模拟技术、材料技术、工程技术四大板块深耕细作，力求城市排水系统海绵理论落地能够获得技术支持。

5.2.3 在设计环节要做到横向部门的充分对接。主要是联合城市电信、网络、燃气、供电等企业，必须要清楚这些单位的地下管线网络分布情况，避免因为不了解地下情况盲目设计给后续施工带来不良影响。目前，随着智慧城市建设的推进，完全可以组建统筹管理平台，打通设计单位与这些单位之间的屏障，保证海绵城市理论落实得到多部门支持。

6 结束语

城市排水设计当中需要摆脱过去的模式，需要将“海绵城市”的吸、蓄、渗、净、释融入进来，能够实现城市水源的内部循环。需要充分地遵守生态原则，能够将城市内外河流、湖泊等纳入进来，让它们成为排水系统的有机组成。更可以利用林园、街道、建筑的排水设施以及植物系统来有效渗透、净化水质，能够将剩余水源存蓄起来，留作缺水时使用。故而，此时的排水就是为了更好地用水，用水、排水形成了呼应，告别之前的供水和排水的彼此割裂的历史。在城市排水系统设计时，需要设计单位与其他有关部门联合起来，保证“海绵城市”理念真正落地。