海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

高小飛

摘 要：海綿城市理念是針對城市給排水基礎(chǔ)設(shè)施對環(huán)境變化與自然災(zāi)害的適應(yīng)情況形成的“雨洪管理”新概念。建設(shè)海綿城市，可以提升水源涵養(yǎng)能力，緩解雨洪內(nèi)澇壓力，促進(jìn)水資源循環(huán)利用。推廣透水建材鋪裝，大力建設(shè)雨水花園、儲水池塘、濕地公園、下沉式綠地等雨水滯留設(shè)施，讓雨水自然積存、自然滲透、自然凈化。在“美麗中國”戰(zhàn)略實(shí)施背景下，國家大力提倡可持續(xù)城市的建設(shè)，而海綿城市的建設(shè)成為了踐行這一戰(zhàn)略的先行者。

關(guān)鍵詞：海綿城市;市政;給排水設(shè)計(jì)

城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求逐漸多樣化，相應(yīng)的，對環(huán)境保護(hù)重視程度大幅度提升。我國是一個地域廣闊的國家，部分地區(qū)環(huán)境破壞嚴(yán)重，或是存在水資源短缺的問題，并且該市政給排水設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致城市內(nèi)澇和水資源浪費(fèi)，極大地阻礙城市現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展。因此，應(yīng)該加深海綿城市理念認(rèn)知，滲透在市政給排水設(shè)計(jì)中，及時有效改進(jìn)其中的問題，營造人與自然和諧共處的城市環(huán)境。

一、海綿城市理念應(yīng)用于市政道路給排水設(shè)計(jì)的重要性

（一）為市政道路給排水設(shè)計(jì)提供理論支撐

海綿城市顧名思義指的是將市政給排水系統(tǒng)建設(shè)成為帶有海綿彈性性質(zhì)的功能類型，在城市給排水運(yùn)行過程中，可以大量吸收路面積水，并有效通過排水系統(tǒng)將儲存的水量排出，從而促進(jìn)城市水系統(tǒng)得到有效循環(huán)，降低城市水污染的程度。這一理念的提出，促使市政道路與給排水系統(tǒng)建設(shè)部門與相關(guān)企業(yè)在未來城市化規(guī)劃與建設(shè)過程中始終堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、可持續(xù)發(fā)展的原則，對我國市政土地資源實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理利用。這一理念的推廣與應(yīng)用，為相關(guān)工程提供了建設(shè)的新思路，對市政道路給排水設(shè)計(jì)起到了理論支撐與指導(dǎo)實(shí)踐的積極作用。

（二）改善傳統(tǒng)市政道路給排水系統(tǒng)問題

近年來受氣候條件變化的影響，我國部分地區(qū)的降水量與分布特征產(chǎn)生了巨大的變化，原有市政道路給排水系統(tǒng)建設(shè)在運(yùn)行年限與自然條件變化的綜合作用下，普遍出現(xiàn)了不同程度的內(nèi)澇積水或水資源流失等問題，給城市大眾的生產(chǎn)生活帶來了不便，在洪水災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)甚至給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重的威脅。由此傳統(tǒng)市政給排水設(shè)計(jì)的不合理性越來越多的得到了政府與社會的關(guān)注，海綿城市理念的應(yīng)用，是完善當(dāng)前市政給排水系統(tǒng)運(yùn)行功能的有效途徑。

（三）推進(jìn)市政道路與給排水系統(tǒng)建設(shè)可持續(xù)利用

市政道路給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與城市化建設(shè)中的各個環(huán)節(jié)息息相關(guān)，因此海綿城市理念的提出，是對傳統(tǒng)城市化規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的全面顛覆，也是我國城市化建設(shè)進(jìn)入飽和狀態(tài)后城市功能升級的必經(jīng)之路。在這一理念加持背景下，城市基礎(chǔ)功能建設(shè)的各個體系均需要進(jìn)行重新規(guī)劃，以確保市政道路給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全面性與嚴(yán)謹(jǐn)性。

二、海綿城市理念在市政道路給排水設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

（一）道路雨水源頭控制系統(tǒng)（徑流量控制）

在道路兩側(cè)的綠化收水帶中設(shè)置傳輸型草溝、雨水花園兩種LID設(shè)施，道路雨水根據(jù)橫坡分別排向東、西綠化帶收水帶，機(jī)動車道一側(cè)通過預(yù)制開口路牙將雨水導(dǎo)流至綠化收水帶內(nèi)，人行道橫坡向外，散排至紅線外退讓綠地內(nèi)。通過下滲和植物吸附等作用，對初期雨水中的SS（懸浮物）及其它污染物質(zhì)進(jìn)行凈化處理。

（1）雨水管道系統(tǒng)

結(jié)合管道位置分段設(shè)置溢流雨水口、溢流雨水井，超滲雨水進(jìn)入溢流雨水口（井），通過雨水管道系統(tǒng)排放到下游水體。

（2）防澇系統(tǒng)

①年徑流總量控制率計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，本工程實(shí)施LID方案后滿足年徑流總量控制率要求。

②年TSS削減率計(jì)算。

根據(jù)海綿城市建設(shè)技術(shù)指南中年TSS削減率計(jì)算公式：

年TSS去除率=年徑流總量控制率×低影響開發(fā)設(shè)施對SS的平均去除率，經(jīng)計(jì)算實(shí)施LID工程后，年TSS去除率大于60%。

（二）市政綠化帶LID設(shè)施設(shè)計(jì)

市政綠化帶LID設(shè)施主要分為傳輸型草溝和雨水花園兩種形式：

（1）傳輸型草溝

傳輸型草溝主要布置在綠化收水帶起端入流處，作用為傳輸徑流，坡度基本同道路坡度。種植要求高度為35～50mm左右的常綠草皮。

①換填層。

換填層土壤級配：60%粗砂+20%原土+20%椰糠。粗砂和原土應(yīng)該與20%的沒有椰殼的純椰糠混合（按體積計(jì)算），所有的椰殼在混合前應(yīng)該剔除。

②溢流雨水口（井）。

傳輸型草溝中設(shè)置溢流雨水口（井），溢流雨水口（井）高于草溝底0.15m，部分溢流口下游設(shè)擋流堰。

③路牙開口。

機(jī)動車道側(cè)傳輸型草溝沿線每隔30-40m設(shè)置開口路緣石，機(jī)動車道路緣石開口處沿線鋪設(shè)20cm寬卵石，起到攔截雜質(zhì)、防止沖刷的作用。

（2）雨水花園草溝

雨水花園草溝主要布置在綠化收水帶內(nèi)傳輸型草溝下游，作用為傳輸徑流、凈化雨水、滯蓄雨水。生態(tài)滯留草溝分為覆蓋層、換填層、碎石層三部分。

①覆蓋層。

覆蓋層位于土壤表層，有助于保持土壤水分，避免因表面密封導(dǎo)致的透氣性降低。

②換填層。

換填層土壤級配：60%粗砂+20%原土+20%椰糠。換填層土壤初始下滲率不小于150mm/h，TSS去除率不小于75%，有機(jī)質(zhì)（%LOI）32.5%～3.5%，pH5.5～6.5。

③碎石層。

碎石層厚度為40cm，底部采用粒徑為3～5cm碎石，頂部5cm粒徑為0.5～1.5cm。

（三）道路與給排水系統(tǒng)建設(shè)材料選擇

在海綿城市建設(shè)規(guī)劃過程中，需要對市政道路給排水系統(tǒng)建設(shè)的材料進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃，將道路安全性與排水功能統(tǒng)一結(jié)合，合理搭配使用透水性路面材料。根據(jù)我國相關(guān)道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在車流量較大地段以及城市主要干道建設(shè)中不可使用透水強(qiáng)的材料，這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況合理選擇施工材料，從而在保障道路運(yùn)行安全的基礎(chǔ)上，提升給排水系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

（四）優(yōu)化城市綠化帶排水設(shè)計(jì)。

城市綠化帶排水設(shè)計(jì)是海綿城市設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，具有雨水收集和過濾的功能，需要予以高度重視。例如，雨水通過路面的地表徑流至綠化帶，通過綠化帶植物、土壤和微生物系統(tǒng)滯留、滲濾、凈化，超出綠化帶調(diào)蓄部分的雨水通過溢流雨水口進(jìn)入雨水系統(tǒng)至下游。為了保證雨水順利匯集，減少資源浪費(fèi)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)溢流雨水口間距，溢流口高度應(yīng)與綠化帶最大蓄水層高度齊平，且不高于綠化帶坡角高度。雨水落入地面后，應(yīng)該對雨水進(jìn)行相應(yīng)的過濾處理，保證雨水的清潔，對此可以鋪設(shè)礪石層和種植土過濾雨水，雨水滲透到地下后用于補(bǔ)充自然水體，以此滿足城市的水資源的開發(fā)和利用需求。

（五）做好海綿城市的分層設(shè)計(jì)。

海綿城市的設(shè)計(jì)和建設(shè)，需要充分契合當(dāng)?shù)氐木唧w情況，做出合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，具體分為多個層次，包括城市水系、城市綠地、城市排水防澇、城市道路。在城市總體規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需契合城市整體開發(fā)和建設(shè)布局規(guī)劃，重點(diǎn)關(guān)注城市自然水資源保護(hù)和利用，推動城市緊湊式開發(fā)進(jìn)程。城市綠地可以選擇對公園道路、停車場和人行道路進(jìn)行透水鋪裝，針對年降雨量超過800mL的城市，按照1.5%進(jìn)行道路路面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)全透水結(jié)構(gòu)保證路面透水性。

三、結(jié)論

綜上所述，在市政道路給排水設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)海綿城市的建設(shè)，需要全面統(tǒng)籌影響城市給排水系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的要素，從地區(qū)降水分布特征合理設(shè)計(jì)市政道路給排水功能類型，避免出現(xiàn)排水功能效果過高而造成的降水系統(tǒng)循環(huán)功能減弱以及排水功能不善造成城市內(nèi)澇等情況的發(fā)生，從而促使城市道路與給排水系統(tǒng)工程建設(shè)的利用期限得以延長，確保城市可持續(xù)發(fā)展。

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