海綿城市理念下市政給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

金政華

（九江工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院 江西九江 332000）

近年來(lái)，我國(guó)城市建設(shè)得到了廣泛的發(fā)展和提高，現(xiàn)階段，人民的生活水平也有了明顯的提高，各地區(qū)相關(guān)的城市建設(shè)質(zhì)量也得到較好的提升。在這個(gè)過(guò)程中，海綿城市是最重要的建設(shè)方式之一，海綿城市的建設(shè)可以高效利用雨水和廢水，實(shí)現(xiàn)水資源的充分循環(huán)利用，建設(shè)市政給排水管道，從而保證城市的綠化建設(shè)，進(jìn)而更好地促進(jìn)人民生活品質(zhì)提升。

1 海綿城市概念分析

海綿城市具體是指在城市規(guī)劃或改造的過(guò)程中加入了海綿屬性，以有效應(yīng)對(duì)城市自然環(huán)境所產(chǎn)生的改變。例如，在下暴雨時(shí)，雨水可經(jīng)過(guò)入滲、抽濾、蓄水等流程加以凈化，而積聚的雨水可在旱季排干后利用。海綿城市的建設(shè)必須嚴(yán)格地遵循以生態(tài)為優(yōu)先的基本原則，在合理改善城市大氣環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，將自然方式與人工措施深度融合，達(dá)到對(duì)城市中降雨的有效滲透、貯存與凈化。同時(shí)，具有防洪排澇和促進(jìn)地下水利用的功能［1］。

2 海綿城市理念融入給排水設(shè)計(jì)的重要性

2.1 改善城市區(qū)域給排水現(xiàn)狀

隨著城鎮(zhèn)居民數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)，也給給排水管網(wǎng)增添更大的壓力，建設(shè)更完善的給排水管網(wǎng)，卸載現(xiàn)有管網(wǎng)也顯得尤為重要。基于海綿城市理念，雨水資源可在陰雨天氣（包括雨、雪等）期間收集和儲(chǔ)存，收集的水資源可作為園林綠化和污水處理廠用水回用，不僅可以在一定程度上減少環(huán)境污染環(huán)境，排水系統(tǒng)工作壓力還可以降低供水系統(tǒng)的供水量，有利于節(jié)約水資源。例如，通過(guò)在公路沿線的緩坡上建設(shè)水井，可以在陰雨天氣臨時(shí)儲(chǔ)存多余的水資源，并通過(guò)明礬沉淀方法快速清理水資源［2］，這些水資源可以作為“綠水”進(jìn)行二次利用。

2.2 持續(xù)優(yōu)化城市水環(huán)境

在城市發(fā)展初期階段，人們的環(huán)保意識(shí)比較薄弱，非常重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展，土地資源也就變成了城市發(fā)展過(guò)程中所不能失去的最主要資源，在發(fā)展初期，也產(chǎn)生了大量的資源浪費(fèi)、污染等社會(huì)問(wèn)題［3］。其中，黑臭河道問(wèn)題顯著反映了這一時(shí)期的特點(diǎn)，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因是城市生活和工業(yè)廢水未經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理而直接排泄進(jìn)入河道，植物有機(jī)質(zhì)濃度大大超過(guò)了污染物，而其所涉及河道的自凈功率的上限破壞了河流內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)，底層生態(tài)（如藍(lán)藻、微生物）在短時(shí)間內(nèi)的快速生長(zhǎng)，阻止了其他生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致大量其他生物死亡，河床的自我凈化能力仍然下降更多，最后出現(xiàn)了一條黑色的惡臭溪流。通過(guò)將海綿城市理念融入給排水工程，解決黑臭河源問(wèn)題，改善給排水管網(wǎng)走向，降低有害物質(zhì)濃度，逐步使黑河恢復(fù)原狀，為優(yōu)化城市水環(huán)境貢獻(xiàn)一份綿薄之力［4］。

2.3 降低市政排水污染

受到施工初期排水規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的不健全、施工數(shù)量眾多等原因影響，在陰雨的連綿天氣，這些雨水流入會(huì)造成大量生活污水的溢出，排水系統(tǒng)無(wú)法迅速地將全部生活污水進(jìn)行排除，同時(shí)，還會(huì)帶入大批的有毒有害病菌，將對(duì)附近住戶的身體健康帶來(lái)很大影響［5］。按照海綿城市的理念，在排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中會(huì)建立多個(gè)管線來(lái)凈化水質(zhì)，例如，在陰雨天氣，可以把多余的雨水直接匯集起來(lái)成為生活用水，降低排水管道的運(yùn)行壓力，減少市政污水污染的可能性。

3 市政給排水設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析

3.1 給排水系統(tǒng)的建設(shè)和養(yǎng)護(hù)不合理

對(duì)于建筑行業(yè)而言，人們更重視地面部分的規(guī)劃建設(shè)，卻忽視了地下部分的施工建設(shè)。一般來(lái)說(shuō)，由于專業(yè)的技術(shù)人員比較匱乏，造成了地下與地上整個(gè)建筑物的基礎(chǔ)建設(shè)無(wú)法統(tǒng)一配合，最后出現(xiàn)了質(zhì)量方面的差異問(wèn)題。目前，許多供水系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)人類的某些實(shí)際需要，嚴(yán)重影響著人類的生存質(zhì)量。在供水系統(tǒng)的運(yùn)用上，由于沒(méi)有按照建筑與養(yǎng)護(hù)為目的的總體發(fā)展，致使產(chǎn)生了總體發(fā)展不合理的局面。

3.2 雨水資源的利用效率較低

當(dāng)前的城市規(guī)劃沒(méi)有正確利用雨水資源。當(dāng)雨水資源被合理排放時(shí)，會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的雨水損失。如果不采取有效措施加以處理，雨水利用率會(huì)出現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。目前，雨水資源利用率較低，但合理利用雨水資源后，雨水資源綜合利用率下降，無(wú)法有效補(bǔ)充地下水。

4 市政給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

4.1 路基工程設(shè)計(jì)

在按照海綿城市理念規(guī)劃城市給排水設(shè)計(jì)時(shí)，有計(jì)劃地改造是一個(gè)比較基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，同時(shí)，也是減少雨天路面地表水的主要保障。因此，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視如下兩點(diǎn)［6］。第一，根據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和市政給排水管道鋪設(shè)條件，制定初步場(chǎng)地的平面圖。在此期間，還能夠運(yùn)用BIM技術(shù)所形成的管理模式，通過(guò)分析管道的地下條件和地下分布情況是否出現(xiàn)矛盾，并進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，以達(dá)到一定的工程管理要求。第二，對(duì)于一些透水性不良的基材，在開始施工之前就必須做好預(yù)埋處理，常用的方法有滾壓、烘干、換填等。

4.2 交通道路設(shè)計(jì)

在應(yīng)用海綿城市的概念時(shí)，必須考慮到道路交通的給排水設(shè)計(jì)。目前，按照中國(guó)以往的經(jīng)驗(yàn)，由于城市公路路面材質(zhì)多是不透水材質(zhì)，所以在遇到陰雨天氣下，道路上可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重積水的問(wèn)題，不但影響道路交通的正常進(jìn)行，還會(huì)影響城市正常的水資源均衡。一般情況下，地下水?dāng)_亂城市水資源的均衡。因此，在優(yōu)化道路設(shè)計(jì)時(shí)，必須重視以下兩方面。第一，重新鋪設(shè)路面和路肩（底部），選用透水性較強(qiáng)的建筑材料，這樣即使在陰雨天氣，水能很快滲入路基。土壤和地表雨水徑流在一定程度上減少了對(duì)地表水路的影響。第二，加強(qiáng)路面底部排水溝設(shè)計(jì)，將排水溝與區(qū)域排水系統(tǒng)合二為一，使道路地表水沿排水溝快速收集到排水系統(tǒng)中，作為城市綠化用水再次使用，通過(guò)降低排水系統(tǒng)運(yùn)行壓力，提高水資源利用率。

4.3 綠化帶設(shè)計(jì)

綠化帶的主要功能是臨時(shí)儲(chǔ)存雨水，在缺雨時(shí)可作為綠水回用，具體工程中應(yīng)注意以下4個(gè)方面。第一，綠化帶的設(shè)計(jì)高度應(yīng)高于路面15~25cm，雨水收集口應(yīng)沿水處理道路均勻布置。應(yīng)在集水孔處放置濾鍋，以便首先過(guò)濾掉各種雜物。日常檢查時(shí)，必須及時(shí)清除堵塞物，確保采集口仍保持暢通。第二，建設(shè)綠化帶時(shí)，底部鋪設(shè)植物土，頂部鋪設(shè)層層砂石，頂部鋪設(shè)排水管，這樣就建設(shè)完成一個(gè)簡(jiǎn)單的雨水過(guò)濾系統(tǒng)，其任務(wù)是過(guò)濾雨水。第三，做好導(dǎo)流體系的設(shè)計(jì)工作。一般情況下，在城市降雨取水之處設(shè)有明渠和下水道，讓城市積水暢通無(wú)阻地進(jìn)入明渠，并發(fā)揮降雨滯流的功能，以此減輕了城市排水的工作壓力。第四，進(jìn)行外溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，把外溢系統(tǒng)和周圍市政排水管網(wǎng)連接起來(lái)，從而在降雨過(guò)多的狀況下加強(qiáng)了排澇工作；同時(shí)，還在市政排水管網(wǎng)末端設(shè)置防回流設(shè)備，以避免城市周邊的降雨區(qū)沿排水管網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)量降水并及時(shí)返回到城市，從而提高系統(tǒng)的及時(shí)性運(yùn)行。

4.4 給排水管道設(shè)計(jì)

4.4.1 給排水管道區(qū)分處理

當(dāng)需要區(qū)分給排水線路時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。第一，確定城市現(xiàn)有給排水系統(tǒng)的位置和深度，根據(jù)勘察結(jié)果編制建設(shè)項(xiàng)目，減少新管道之間的摩擦，減少現(xiàn)有管道和已有管道的沖突問(wèn)題。第二，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)明確生活供水系統(tǒng)和水管的確切部位，并明確給排水管道的基本結(jié)構(gòu)。生活供水系統(tǒng)的管道內(nèi)壓強(qiáng)一般為0.3~0.4MPa，但消防用水的管道內(nèi)壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于管道內(nèi)的壓強(qiáng)，若二者的區(qū)別不適當(dāng)，供水系統(tǒng)也將被嚴(yán)重破壞，甚至造成管網(wǎng)滲漏等。第三，建設(shè)單位還應(yīng)當(dāng)合理使用市政供水管網(wǎng)的余壓，并按照實(shí)際水資源使用要求，合理規(guī)劃城市排水系統(tǒng)，提高規(guī)劃用水的利用效率。

4.4.2 給排水管道參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)海綿城市的有關(guān)概念，在設(shè)計(jì)城市給排水管路應(yīng)注意到如下兩方面。一方面，要對(duì)給排水管路的規(guī)劃做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。為減少管線接頭漏水和轉(zhuǎn)角堵塞，布線時(shí)應(yīng)盡可能采取水平垂直布置，將轉(zhuǎn)角盡量設(shè)置在易于維護(hù)的地方，并調(diào)整檢修井，以保證合理性布置供水與排水管的線路，為保證供水管道與其他現(xiàn)有地下管道的間距合理，可采用綜合BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整方案，增加實(shí)用價(jià)值。另一方面，要對(duì)給排水管材進(jìn)行了優(yōu)化，一般可選配的管材有混凝土管、鑄鐵管、不銹鋼管等，在充分考慮管壓、運(yùn)輸距離、區(qū)域氣候等因素后，選擇合適的尺寸。適當(dāng)厚度的管材在使用前還必須經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢測(cè)，達(dá)到市政給排水要求后才能使用。

4.5 附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在規(guī)劃給排水系統(tǒng)的附屬結(jié)構(gòu)時(shí)，其內(nèi)容包括泵的設(shè)計(jì)、增壓器的設(shè)計(jì)和觀察井的設(shè)計(jì)。目前，城市供水距離比較長(zhǎng)，當(dāng)采用加壓供給水時(shí)，必須在管道內(nèi)維持較大的壓強(qiáng)，同時(shí)，由于運(yùn)輸距離的增大，供給水壓會(huì)損失得更多，從而導(dǎo)致較高層建筑或超高層建筑物的使用中需要供水壓力不平衡的問(wèn)題。為此，根據(jù)海綿城市節(jié)能理念，將在小區(qū)內(nèi)建立雙泵送體系，即在給規(guī)定區(qū)域供電后，在小區(qū)內(nèi)同時(shí)設(shè)置泵和升壓體系，并采用升壓系統(tǒng)供水系統(tǒng)進(jìn)行升壓調(diào)節(jié)，以使孔隙區(qū)水壓保持在較平穩(wěn)的供水范圍內(nèi)，以適應(yīng)較高層建筑的日常生活用水需求。再者，在布設(shè)給水體制時(shí)，還必須把監(jiān)測(cè)井定位到正確的部位，并適當(dāng)?shù)卦O(shè)定出測(cè)水井的孔徑和水深，以適應(yīng)系統(tǒng)的保護(hù)要求。另外，必須進(jìn)行消防給水體系的總體設(shè)計(jì)工作，按照實(shí)際狀況設(shè)定管道尺寸、壓力上限、消火栓單元位置等參數(shù)，提高區(qū)域給水系統(tǒng)的安全性。

4.6 室內(nèi)管道設(shè)計(jì)

為了使內(nèi)管設(shè)計(jì)更加科學(xué)、合理，傳統(tǒng)意義上的內(nèi)管設(shè)計(jì)將廚房水管和馬桶水管分開，也浪費(fèi)了水資源。結(jié)合海綿城市的理念，廚房也可用于廁所沖水，進(jìn)而減少水資源的浪費(fèi)。另外，在設(shè)計(jì)內(nèi)部管線時(shí)，還需要充分考慮管線的內(nèi)部噪音，因此，通常在管線內(nèi)設(shè)置了噪聲抑制裝置，安放位置按照BIM模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果決定。此外，螺旋降噪管還可以用于在小區(qū)域內(nèi)控制室內(nèi)噪聲，從而營(yíng)造良好的流水環(huán)境，減少了管線內(nèi)滲漏問(wèn)題的出現(xiàn)。

4.7 城市道路邊坡設(shè)計(jì)

在城市的給排水工程設(shè)計(jì)中，下功夫地進(jìn)行道路邊坡的具體設(shè)計(jì)工作也是非常關(guān)鍵的。在道路邊坡的具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮如下兩點(diǎn)。第一，按照要求在路堤現(xiàn)場(chǎng)栽種綠化植被，主要包括低矮的樹木和草類等，其功能主要是為了穩(wěn)定土質(zhì)、降低土壤水分的流失并增強(qiáng)城市邊坡穩(wěn)定性。第二，做好路堤設(shè)計(jì)中的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將擋水和排水系統(tǒng)放置在合適的位置，這樣可以加快路堤的排水速度，從而減少路堤的進(jìn)水量。在降雨量大的地區(qū)，還需要定期開展穩(wěn)固邊坡工作，常用的穩(wěn)固方法有螺栓固定法、注漿固定法等，需要根據(jù)邊坡土質(zhì)選擇最適宜的固定方法，進(jìn)而全面提高邊坡穩(wěn)定性，為滿足邊坡排水要求奠定基礎(chǔ)。

4.8 綠色植物設(shè)計(jì)

除上述應(yīng)用內(nèi)容外，還應(yīng)注意綠色植物的設(shè)計(jì)，從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，主要考慮以下幾點(diǎn)。第一，根據(jù)需要選擇綠色植物品種，這必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、氣溫條件、土壤條件，選用最適宜的綠色植物種類，以適應(yīng)相應(yīng)的氣候規(guī)劃條件。第二，按照要求開展栽培作業(yè)，以適當(dāng)提高植株分布過(guò)程的層次，以增強(qiáng)植株的美觀性和土壤附著力。必須注意的是，為進(jìn)一步減輕城市排水的負(fù)擔(dān)，同時(shí)保護(hù)其固水，所選擇植株的根系不應(yīng)該過(guò)于發(fā)達(dá)。第三，在栽植初期，還必須按照要求做好施肥、澆水、修剪等管理工作，及時(shí)補(bǔ)種已經(jīng)枯死的植株，等待植株成活并順利成型。一旦生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)，就不需要維護(hù)來(lái)滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。

4.9 管理制度建設(shè)要點(diǎn)

制度為市政給排水工程的建設(shè)提供了重要框架，在給排水工程建設(shè)中，要建立健全給排水工程責(zé)任管理制度，使各工程施工人員能更深入地履行職責(zé)。切實(shí)做好市政給排水工程，各項(xiàng)城市建設(shè)工作做到了城市排水都按照有序、科學(xué)的理念進(jìn)行。建立相應(yīng)的監(jiān)督管理制度，確保責(zé)任制的正常發(fā)展。將個(gè)人責(zé)任與企業(yè)成就相結(jié)合，為員工創(chuàng)造激勵(lì)機(jī)制，及時(shí)給予物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，確保整個(gè)責(zé)任制的落實(shí)。

4.10 排水系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

由于海綿城市市政給排水工程建設(shè)較為復(fù)雜，需要政府相關(guān)部門提供大量的資金和人力支持。以此為基礎(chǔ)，才能更好地完善給排水配套基礎(chǔ)設(shè)施。海綿城市建設(shè)應(yīng)結(jié)合本地區(qū)實(shí)際，吸取并總結(jié)國(guó)家過(guò)去在市政給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步推廣了適合于建設(shè)與施工的新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于城市供水系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，為了進(jìn)一步推動(dòng)海綿城市的建設(shè)，就需要對(duì)已有的城市供水體系加以優(yōu)化建設(shè)，從而提升了城市現(xiàn)代化的效率。另外，還應(yīng)該重視徑流速度緩慢和積水嚴(yán)重的問(wèn)題，并設(shè)置導(dǎo)流體系，引導(dǎo)降雨徑流經(jīng)由街道排水系統(tǒng)直接流入海綿城市系統(tǒng)中，并設(shè)置了毛細(xì)管網(wǎng)，讓剩余的降雨排出后進(jìn)入城市排水系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化路面和人行道上的排水設(shè)施，以降低道路發(fā)生嚴(yán)重積水問(wèn)題的概率，營(yíng)造舒適宜人的城市環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將海綿城市的理念應(yīng)用到市政給排水設(shè)計(jì)中，可以更好地為城市生態(tài)的恢復(fù)作出貢獻(xiàn)，提高城市水資源的利用率，保障城市用水安全的合理性。所以，在城市未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，城市相關(guān)主管部門要注重于海綿城市的規(guī)劃與建設(shè)，積極把海綿城市規(guī)劃理念運(yùn)用于城市市政供水設(shè)計(jì)流程中，并通過(guò)各種舉措實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理地使用城市雨水資源，進(jìn)一步做好給排水設(shè)計(jì)的合理規(guī)范，以提升城市市政給排水工程建設(shè)水平，為城市化發(fā)展提供良好基礎(chǔ)。