地下綜合管廊對海綿城市的影響

李松陽，熊婕妤，吳 江

（四川大學(xué)錦城學(xué)院，四川 成都 611731）

0 引言

近年來，我國許多學(xué)者開始探討海綿城市的建設(shè)。國家層面強(qiáng)調(diào)：“在升級城市排水系統(tǒng)時，應(yīng)優(yōu)先保留有限的雨水，優(yōu)先利用自然力量排水，建設(shè)自然積累、自然滲透、自然凈化的海綿城市?！苯陙恚覈糠殖鞘性庥鼋涤昵趾?，造成大量人員傷亡和破壞。如何有效利用現(xiàn)有的城市基礎(chǔ)設(shè)施或采用先進(jìn)技術(shù)增設(shè)管道等方式及時將沉積的雨水排盡，成為關(guān)鍵性問題。綜合地下管廊和海綿城市之間有怎樣的關(guān)系，本文將就此問題展開論述，進(jìn)行深入研究和分析。

1 海綿城市概述

“海綿城市”是利用先進(jìn)的技術(shù)手段對現(xiàn)有城市中的建筑物、路面、綠化帶等進(jìn)行合理改造，使其可以像“海綿”一樣，將大量雨水迅速排盡，或?qū)Ψe蓄的雨水進(jìn)行二次利用。海綿城市建設(shè)可緩解城市內(nèi)澇風(fēng)險，豐富和凈化城市地下水資源，節(jié)約城市用水，這對恢復(fù)城市水生態(tài)、保護(hù)水資源、提高城市防洪能力、促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展具有重要意義。每年汛期，暴雨引發(fā)的城市內(nèi)澇災(zāi)害進(jìn)一步說明了推進(jìn)海綿城市建設(shè)的必要性和緊迫性，其作為新一代城市雨洪管理概念范疇的新型理論，有待發(fā)展成為保證城市環(huán)境穩(wěn)定的重要手段。目前，海綿城市已在全國多個城市試點，預(yù)計到2020年要采取滲濾、滯流、蓄水、凈化、利用、排水等措施吸收和利用70%的當(dāng)?shù)亟涤辍?/p>

2 海綿城市建設(shè)的必要性、優(yōu)勢及困難

2.1 必要性

2016～2018年，我國360多個城市遭受內(nèi)澇災(zāi)害。2019年以來，約40個城市遭受暴雨和內(nèi)澇災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失約353億元。目前，“每雨帶來澇”已經(jīng)成為我國城市的主要問題之一，主要成因有以下兩方面：一方面，我國城市化快速發(fā)展導(dǎo)致“熱島效應(yīng)”和“渾濁島效應(yīng)”加劇，城市暴雨頻率越來越高；另一方面，城市中大多為瀝青道路和水泥道路，降雨期間的透水性差。如2018年6月某一天揚(yáng)州的降水量相當(dāng)于往年一個月的降水量，我國每年獲得的降水資源是6億萬t，全國降水排前3名的城市全在湖北省。因此解決降水排水問題已經(jīng)成為城市建設(shè)中的重點，海綿城市的優(yōu)勢日益凸顯。將大量積蓄的降水短時間內(nèi)排到相應(yīng)位置且用在生產(chǎn)生活中，是我們要著力解決的難題。

2.2 優(yōu)勢

海綿城市可以最大限度地增加城市雨水的積蓄、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源利用和良性水循環(huán)。一方面解決了城市雨水集中排放造成的嚴(yán)重積水和管網(wǎng)瞬時壓力超負(fù)荷問題；另一方面，可以提高雨水利用率，緩解城市缺水問題。對比海綿城市與傳統(tǒng)方式排水可知，海綿城市可以通過下滲減排、積蓄利用等方式減少排水量，使其為傳統(tǒng)模式的50%，意味著有一半的水資源將被合理利用。

2.3 困難

海綿城市的建造通常有2種方式：①利用原有的濕地、湖河、溝渠等，保留其生態(tài)系統(tǒng)的完整性，形成天然“海綿體”，將雨水直接排入其中；②建造人工海綿體，如在馬路對面修建落水溝，改造現(xiàn)有地下管道系統(tǒng)，將雨水排入其中，通過循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行二次利用。目前面臨的最大問題是管網(wǎng)改造成本高、施工難度大、成本效益低。由于城區(qū)管網(wǎng)的復(fù)雜性，大量改造及高資本需求使海綿城市建設(shè)很難在短時間內(nèi)迅速推進(jìn)。

3 地下綜合管廊的特點

地下綜合管廊給排水系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按照綜合管廊工程的技術(shù)規(guī)范要求落實。在總體設(shè)計階段，不僅需要滿足抗震要求，還要綜合防災(zāi)和人防需要，將各種管道相互連接。綜合考慮入口和支線的建設(shè)需求，在綜合管廊斷面設(shè)計過程中充分考慮所有管道尺寸要求和壓力設(shè)計。

城市市政公用管道是保證城市正常運(yùn)行的生命線，主要服務(wù)于城市供水、排水、天然氣、熱力、電力、電信、再生水利用等行業(yè)。過去，管道只敷設(shè)在道路淺水區(qū)，管道老化、擴(kuò)容和“拉鏈路”等現(xiàn)象不斷發(fā)生，管道事故頻發(fā)。城市安全運(yùn)行存在隱患，平均每天有5～6起地下管線事故，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2 000億元。地下綜合管廊不僅解決了管道直接埋設(shè)所產(chǎn)生的問題，還具有以下特點。

1）將全部管道進(jìn)行整合，便于進(jìn)行定期檢修 檢修空間相對充足，可以一次性將所有管道檢修完畢，相對延長地下管廊的使用壽命。

2）保護(hù)資源和節(jié)約環(huán)境 傳統(tǒng)的地下管廊工程是將不同類別的管道分別埋設(shè)，耗時耗力，而地下綜合管廊則是將所有類別的管道放置在同一個系統(tǒng)中，相對節(jié)省空間和節(jié)約資源。

3）控制成本 地下綜合管廊最大的優(yōu)勢就是節(jié)約成本。它可以實現(xiàn)多個管道同時施工，通過合理的施工安排有效縮短建造工期從而節(jié)約成本。

4 海綿城市工藝與地下綜合管廊技術(shù)結(jié)合

利用海綿城市優(yōu)勢，當(dāng)雨水下落后，將其收集到專門的地下管網(wǎng)中，通過凈化匯入地下綜合管廊，經(jīng)過加壓設(shè)備的處理，排入高壓水池，最后得到能夠二次利用的水。

當(dāng)大量雨水集聚在地面時，一部分順著道路（坡度一般是1‰～3‰）流入道路旁設(shè)置的臨時管溝和豎管，雨水通過豎管匯入綜合管廊中的相應(yīng)排水管。剩余雨水就地滲入地面，而“海綿層”最下部敷設(shè)透水土工布和濾料層，保證雨水滲入地面能經(jīng)過初步過濾，不會對地下水造成污染。

由于雨水覆蓋面廣，而管線敷設(shè)是有規(guī)律且有固定區(qū)域的，保證水順著布設(shè)的水管全部流入地下綜合管廊是一項艱巨的任務(wù)。在道路兩旁設(shè)置多道排水溝成本較大，且影響城市道路美觀。期待這一難點能夠盡快攻破，在未來的城市建設(shè)過程中探索更完善的解決方案。

5 地下綜合管廊對海綿城市的影響

5.1 地下綜合管廊對海綿城市的積極影響

海綿城市可使約68%的降雨量保留在原位并緩慢釋放，排水量大大減少，預(yù)計排水量為非海綿城市的50%。因此，海綿城市建設(shè)對老城的排水非常有利。地下公用隧道對海綿城市的積極影響主要體現(xiàn)在以下方面。

1）綜合管廊的排水系統(tǒng)屬于自流系統(tǒng)，根據(jù)排水標(biāo)準(zhǔn)，斜率不低于0.003，與道路的縱向坡度要求相同。因此，運(yùn)河型地下綜合地下管廊和海綿城市建設(shè)將為未來城市建設(shè)書寫新的篇章。

2）將海綿城市施工技術(shù)融入地下綜合管廊的施工中。海綿城市建設(shè)建設(shè)與地下綜合管廊系統(tǒng)構(gòu)建存在共性，通過相應(yīng)技術(shù)措施將兩者有機(jī)結(jié)合，能更好地發(fā)揮各自優(yōu)勢，為城市建設(shè)注入新的活力。

3）有效節(jié)約地上地下空間，便于定期檢修，為檢修提供充足的空間，并提高管道檢修效率，延長地下管廊的使用壽命，降低管道更換成本，使城市建設(shè)更有序和諧。

5.2 地下綜合管廊和海綿城市結(jié)合面臨的問題與挑戰(zhàn)

雖然我國已通過多個試點城市檢測實際效果，并確定該方式可以大面積推廣，但在實施過程中依然暴露出許多問題。主要有以下幾點。

1）目前綜合地下管廊缺乏明確的建設(shè)主體，尚未形成健全有效的建設(shè)體系，缺乏運(yùn)行維護(hù)管理機(jī)制。部分試點采用的PPP模式也需要進(jìn)一步完善和修正。項目需要在良好的運(yùn)營模式下才能發(fā)揮預(yù)期效果。

2）建設(shè)投資費(fèi)征收、維護(hù)管理等問題無法解決，核心是“入倉難”。地下綜合管廊屬于大型市政項目，政府要充當(dāng)有力的支撐，確保建設(shè)計劃的順利開展。

3）海綿城市主要聚焦于防洪排澇規(guī)劃、景觀設(shè)計和水系統(tǒng)規(guī)劃等領(lǐng)域，而對雨洪和污水綜合管理、地表徑流污染管理等方面缺乏重視，政府需要出臺相應(yīng)的傾斜政策，對污水治理給予重視。

4）綜合管廊是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，可明顯提高社會效益和環(huán)境效益，需要投入相應(yīng)的資金支持，但海綿城市本身構(gòu)造復(fù)雜，所用材料種類多、數(shù)量大，無形中增加了資金投入。

5）要實現(xiàn)兩者的有機(jī)結(jié)合，技術(shù)工藝方面面臨的挑戰(zhàn)前所未有，尚有部分技術(shù)難點和疑點需要進(jìn)一步解決和排查。

6 結(jié)語

海綿城市與地下綜合管廊兩者分開來看，都有很好的前景和很強(qiáng)的可操作性。然而，要將二者結(jié)合，共同為城市建設(shè)服務(wù)，還有很長的路要走，需要市政、工程、科技等各個領(lǐng)域共同支持和配合，為構(gòu)建和諧美麗的城市貢獻(xiàn)力量，使目標(biāo)早日實現(xiàn)。