基于海綿城市理念下排水系統(tǒng)構(gòu)建模式的研究

劉宇星

長沙市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，湖南長沙 410007

1 排水系統(tǒng)構(gòu)建新模式的背景

在城市快速發(fā)展的節(jié)奏下，不利于城市健康持續(xù)發(fā)展的問題集中爆發(fā)，城市缺水、內(nèi)澇災(zāi)害、黑臭水體、地下水位降低等問題都不同程度地發(fā)生在各個(gè)城市中，給市民的生產(chǎn)、生活都帶來了嚴(yán)重的影響。而城市內(nèi)澇近年來發(fā)生的頻率越來越高，需要高度重視和及時(shí)著手解決。城市內(nèi)澇是指由于暴雨超過排水系統(tǒng)承載能力導(dǎo)致城區(qū)產(chǎn)生積水的現(xiàn)象。造成內(nèi)澇的客觀原因是降雨強(qiáng)度超過了排水系統(tǒng)實(shí)際過流能力。城市內(nèi)澇問題目前比較普遍存在，過去城市建設(shè)用地面積小，可選擇的區(qū)域比較大，一般都選擇地勢(shì)比較高的地區(qū)建設(shè)，而現(xiàn)在，城市用地十分緊張，可選擇的余地少。城市建設(shè)用地選擇什么樣的地形地貌非常重要，如果選擇在低洼地或是滯洪區(qū)，那降雨積水的可能性就比較大。隨著現(xiàn)代城市的建設(shè)排水內(nèi)澇方面也出現(xiàn)許多新問題，就具體城市內(nèi)部而言，某些區(qū)域的內(nèi)澇發(fā)生率較高，例如立交橋在降雨后容易積水，以及過街的地下通道、鐵路橋、公路橋也存在類似的情況。

海綿城市是指通過保留原始生態(tài)資源、開展低影響開發(fā)模式，盡量使得城市的某些特性能像海綿一樣具有彈性，這種彈性是指在面對(duì)一些水患災(zāi)害時(shí)具有較好的伸縮性。具體而言，在下高強(qiáng)度雨水時(shí)，城市可以一方面削減峰值的流量，一方面將多余的水轉(zhuǎn)換為水資源儲(chǔ)存起來，在暴雨過后的適當(dāng)時(shí)期取出加以利于。這些目標(biāo)通過統(tǒng)籌低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、雨水管網(wǎng)及澇水排放系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，也由此而提出了一系列指標(biāo)，包括徑流總量控制、徑流峰值削減、水面率等。

國內(nèi)城市在以往的建設(shè)過程中，不太注重保護(hù)水循環(huán)系統(tǒng)，千篇一律地將地表硬化，一味地依靠地下排水管網(wǎng)應(yīng)對(duì)高強(qiáng)度降雨，加上平時(shí)忽略了對(duì)排水設(shè)施的日常維護(hù)和必要改造，往往導(dǎo)致大雨就澇的問題出現(xiàn)。落實(shí)海綿城市建設(shè)理念，源頭上需要城市管理者轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)城市建設(shè)理念。以往經(jīng)濟(jì)速度發(fā)展較快，忽視了對(duì)這一塊的思考和重視，如今隨著生活水平的大幅提高，人們開始注重更美的生存環(huán)境和更好的精神享受，這里面就包括了美好的生態(tài)環(huán)境和安全的城市環(huán)境需求，海綿城市理念迎合了這一重大需求，可以有效保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境和提升城市水安全，建設(shè)海綿城市是城市未來健康發(fā)展的重要實(shí)現(xiàn)途徑。海綿城市理念針對(duì)城市排水模式提出了新的要求，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的直排模式不能再適應(yīng)新形勢(shì)下防治內(nèi)澇的需求，特別是城市人口密集區(qū)域和重要的生產(chǎn)集中區(qū)對(duì)內(nèi)澇防治要求更高，基于海綿城市理念下排水系統(tǒng)構(gòu)建新模式的重要性不言而喻。

2 海綿城市概念下排水系統(tǒng)構(gòu)建存在的問題

2.1 排水設(shè)施老化，后期維護(hù)達(dá)不到要求

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市排水設(shè)施的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，大部分城市的現(xiàn)有排水設(shè)施逐漸不能滿足現(xiàn)狀的需求，體現(xiàn)為設(shè)施過于老化，特別是在老城區(qū)，排水設(shè)施所需要的新建設(shè)用地面積往往不能得到保障。另外，城市建設(shè)過程中一直存在“重視地上、忽略地下”的習(xí)慣，排水設(shè)施往往在建成之后就被遺忘一旁，常規(guī)的設(shè)施維護(hù)基本得不到保障，因此這些排水設(shè)施的實(shí)際功效更加大打折扣。

2.2 排水系統(tǒng)建設(shè)時(shí)序不合理

在既有城市建設(shè)開發(fā)模式下，城市重大市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計(jì)劃都是基于土地開發(fā)及交通需求的時(shí)序而制定的，這樣直接導(dǎo)致配套排水管網(wǎng)在系統(tǒng)化建設(shè)上比較被動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)上游和下游系統(tǒng)建設(shè)時(shí)序不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致排水系統(tǒng)無法形成完整體系，在降雨時(shí)因體系不暢而出現(xiàn)內(nèi)澇。排水管網(wǎng)是存在著上下游關(guān)系的系統(tǒng)，需要在實(shí)際的建設(shè)過程中應(yīng)注重先干管、后支管的建設(shè)順序，但在實(shí)際建設(shè)過程中，部分地區(qū)出現(xiàn)了先修支管再修干管的情況，導(dǎo)致在一個(gè)相對(duì)較長的城市片區(qū)建設(shè)周期中，支管所收集的雨水、污水沒有下游出路，無法合理排放到規(guī)劃的排水口或處理設(shè)施，因此衍生出一系列的內(nèi)澇問題、水環(huán)境污染問題。

2.3 雨水資源利用率低

我國是一個(gè)水資源分布極度不平衡的國家，部分地區(qū)處于嚴(yán)重缺少的狀態(tài)。例如，我國地下水資源分布有著南方多、北方少的特點(diǎn)，分布在長江以北地區(qū)的地下水資源量只有全國的約三分之一，剩下的約三分之二地下水資源量都分布在長沙以南地區(qū)。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分城市大量雨水資源白白流失，平均雨水利用率不到2%。根本原因是在城市開發(fā)建設(shè)過程中，現(xiàn)有的排水系統(tǒng)未重視雨水資源利用的重要性，寶貴的雨水資源往往被城市排水系統(tǒng)快速地排走，未被有效的保留和進(jìn)一步的利用。

2.4 地表徑流量不斷增大

城市化建設(shè)中，原始 “湖、塘、渠、林地”等排水自然調(diào)蓄系統(tǒng)遭到破壞，同時(shí)城區(qū)被大面積硬質(zhì)鋪裝所覆蓋，這些導(dǎo)致地表徑流系數(shù)被人為擴(kuò)大。同時(shí)，近年來由于氣候變化異常而經(jīng)常會(huì)引發(fā)極端性天氣，這種強(qiáng)降雨導(dǎo)致局部地區(qū)形成大流量的地表徑流，最終多重因素綜合導(dǎo)致排水系統(tǒng)需要負(fù)擔(dān)更重的排水需求。然而，排水系統(tǒng)提質(zhì)改造并非一朝一夕就能完成，特別是在老舊城區(qū)面臨施工空間狹窄等多重困難，這是海綿城市理念下排水系統(tǒng)急需解決的問題之一。

3 海綿城市概念下城市排水系統(tǒng)構(gòu)建策略

3.1 海綿城市概念下城市排水系統(tǒng)構(gòu)建要求

一般認(rèn)為排水系統(tǒng)是指排水的收集、輸送、水質(zhì)的處理和排放等設(shè)施以一定方式組合成的總體，而城市排水系統(tǒng)是城市污水工程、雨水工程的系統(tǒng)組合，一般是由排水管網(wǎng)和污水處理廠、排水泵站等設(shè)施組成，還可能包括初期雨水處理設(shè)施、雨水調(diào)蓄設(shè)施等。若是在排水體制實(shí)行污雨分流制的情況下，污水由污水管網(wǎng)收集再送至污水廠處理后，達(dá)標(biāo)尾水排入自然水體；雨水徑流由雨水管網(wǎng)收集后 （需考慮初期雨水的處理），就近排入自然水體。目前，隨著海綿城市建設(shè)理念的興起，在 《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建 （試行） 》 中對(duì)城市排水系統(tǒng)提出了新構(gòu)建要求：城市排水系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)籌LID系統(tǒng)、傳統(tǒng)排水系統(tǒng)及澇水排放系統(tǒng)。

3.2 海綿城市概念下城市排水系統(tǒng)構(gòu)建內(nèi)容

海綿城市狹義上是指城市低影響開發(fā)模式，也就是海綿城市建設(shè)三個(gè)建設(shè)途徑的第三條途徑；廣義上是指從整體上對(duì)城市進(jìn)行雨洪的管理。在海綿城市概念下，城市排水系統(tǒng)應(yīng)分別建設(shè)大排水系統(tǒng)和完善小排水系統(tǒng)、開創(chuàng)LID系統(tǒng)。

建設(shè)大排水系統(tǒng)應(yīng)關(guān)注改善地表徑流、保護(hù)生態(tài)空間、協(xié)調(diào)土地規(guī)劃和水體的關(guān)系。目前，國內(nèi)城市發(fā)展中填湖填河的現(xiàn)象比較常見，當(dāng)降雨量過大時(shí)城市內(nèi)部的雨水無法通過自然水體進(jìn)行疏導(dǎo)，導(dǎo)致近年來城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)。海綿城市概念下水系是重要的自然排放通道，應(yīng)當(dāng)有效保護(hù)和利用這些珍貴的生態(tài)通道，在城市化過程中不得隨意改變地形地貌，盡可能保留自然洼地，盡可能恢復(fù)河道彎曲的形態(tài)，修復(fù)河道內(nèi)部的水生態(tài)，增強(qiáng)河岸對(duì)洪水的抵抗能力，并及時(shí)疏通河道防止堵塞。小排水系統(tǒng)是城市雨水排放的重要組成部分，在海綿城市建設(shè)過程中，小排水系統(tǒng)依然十分重要。應(yīng)科學(xué)提升地下管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)針對(duì)落后的區(qū)域進(jìn)行管網(wǎng)的提質(zhì)改造，特別是在改造條件有限的老城區(qū)需加強(qiáng)日常管理和維護(hù)，在新城區(qū)盡可能選取較高的系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在合適的區(qū)域增設(shè)調(diào)蓄設(shè)施。開創(chuàng)LID系統(tǒng)，低影響開發(fā)傾向于利用生態(tài)化設(shè)施來處理雨水排放問題，綜合達(dá)到減少地表徑流和凈化水質(zhì)的作用。低影響開發(fā)設(shè)施一般可以分為源頭滲滯措施、中途的轉(zhuǎn)輸措施、末端的調(diào)蓄措施，這些措施通過有機(jī)組合可以適用于不同目的的場合，充分發(fā)揮系統(tǒng)多功能的優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)語

綜上，落實(shí)海綿城市建設(shè)理念，源頭上需要城市管理者轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)城市建設(shè)理念，落實(shí)海綿城市理念可以有效保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境和提升城市水安全，建設(shè)海綿城市是城市未來健康發(fā)展的重要實(shí)現(xiàn)途徑。海綿城市理念針對(duì)城市排水模式提出了新的要求，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的直排模式無法適應(yīng)新形勢(shì)下防治內(nèi)澇的需求，同時(shí)初期雨水的水質(zhì)污染問題也需要進(jìn)行考慮，基于海綿城市理念下排水系統(tǒng)構(gòu)建新模式的重要性不言而喻。海綿城市理念通過構(gòu)建城市自然生態(tài)系統(tǒng)來合理恢復(fù)水循環(huán)系統(tǒng)，科學(xué)統(tǒng)籌河道水系、傳統(tǒng)排水管網(wǎng)和低影響開發(fā)措施三大系統(tǒng)有效緩解城市內(nèi)澇問題、提升城市水環(huán)境質(zhì)量，最終達(dá)到海綿城市建設(shè)理念下科學(xué)構(gòu)建排水系統(tǒng)的目的。

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