海綿城市理念在市政給排水設計中的應用芻議

倪皓

安徽省城建設計研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230051

引言

隨著城市建設理念的改善，當前市政道路建設多采用海綿城市理念，海綿城市理念在市政道路建設中的實現(xiàn)，最主要的就是利用多種措施完善城市給排水系統(tǒng)。通過海綿城市理念的融入，促進了雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護，有效解決城市內(nèi)澇等問題，提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能，促進水資源的有效的循環(huán)。

1 海綿城市理念與市政給排水建設的關系和意義

一般來講，傳統(tǒng)的城市建設模式，設計者往往注重的是城市的功能和經(jīng)濟的因素，忽略了城市的生態(tài)平衡，導致城市中處處是硬化路面，遇到下雨高峰期，僅僅依靠排水管網(wǎng)、泵站等基礎設施來實現(xiàn)快速排水，往往造成很多地區(qū)逢雨必澇現(xiàn)象，不僅導致城市居民生活受到損害，更直接導致雨水資源的大量流失。從海綿城市理念來看，城市應該像“海綿”一樣來完成自然降水的慢排緩釋和源頭分散，以實現(xiàn)對雨水的消納和利用。如何實現(xiàn)城市像“海綿”一樣完成雨水的彈性蓄存，其主要方式為通過城市給排水系統(tǒng)建設與城市生態(tài)建設相結(jié)合來實現(xiàn)。

在使用海綿城市理念的過程中，城市可最大程度實現(xiàn)自然降水在城市區(qū)域的滲、滯、蓄、凈、用、排，利用海綿城市理念衍生出的各項給排水系統(tǒng)設計措施來完成水資源的高效控制與利用，使城市在應對環(huán)境變化和自然災害的時候能夠具有良好的“彈性”，提升城市生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、減少城市內(nèi)澇災害的發(fā)生。

一般來說，在日常運行過程中城市內(nèi)部不可避免地會產(chǎn)出一定的廢水、污水，要借用合適的凈化處理舉措來完成水質(zhì)處理，通過對海綿城市理念的適宜使用，也可有效完成水質(zhì)凈化，提升城市內(nèi)部的修復與滲透功能，增進其運轉(zhuǎn)的科學性、合理性，增強城市整體建設質(zhì)量。在當前的市政給排水建設中，相關人員應適時關注該類建設的可持續(xù)性，在保障各項建設內(nèi)容的過程中，應融入海綿城市理念，繼而促進該城市的整體建設效果。

2 城市排水的現(xiàn)狀以及存在問題

2.1 現(xiàn)有市政排水系統(tǒng)建設不完善

在城市快速發(fā)展的當下，城市“灰”面積正急速增加，地表的不透水率出現(xiàn)了較大幅度的增長。排水系統(tǒng)作為城市基礎設施的重要組成部分，承擔著助力城市水循環(huán)的角色，排水系統(tǒng)的合理規(guī)劃對推動城市高質(zhì)量發(fā)展、提升人民生活水平有著重要的意義。目前現(xiàn)有市政排水系統(tǒng)建設并不完善，存在老城區(qū)排水管網(wǎng)建設年份較早嚴重老化，建設標準不一致，管網(wǎng)設計缺陷、管道混接、亂接、錯接現(xiàn)象嚴重、施工工藝落后等情況。而新城區(qū)建設普遍側(cè)重于外在形象建設，排水系統(tǒng)容易被忽視，且現(xiàn)有城市排水對人工排水設施的依賴程度較高，直接導致了城市的自然水的循環(huán)能力出現(xiàn)了大幅度的下降，嚴重影響了水循環(huán)的科學性，給區(qū)域性水資源的利用帶去了較惡劣的影響，其內(nèi)容包含河川干涸、地下水位的下降、城市熱島效應與地表水的快速蒸發(fā)等影響。排水系統(tǒng)的建設屬于市政工程，建設資金基本源自地方財政支持，現(xiàn)有排水系統(tǒng)的改造難度大，缺乏科學的統(tǒng)籌規(guī)劃，地方政府維護和建設資金投入消耗大，所以往往排水系統(tǒng)改造提升推進滯緩[1]。

2.2 市政排水系統(tǒng)運行效果不佳

隨著全球氣候變化和生態(tài)破壞帶來的天氣異常，使得近年來很多城市遭受了極端天氣的影響，甚至發(fā)生特大暴雨，每逢惡劣天氣出現(xiàn)，“某城市暴雨”和“到某城市看海”的消息就會登上“熱搜”，社交媒體平臺上也會出現(xiàn)很多城市暴雨內(nèi)澇的短視頻。在日常的城市排水系統(tǒng)規(guī)劃設計和建設中，若仍依照常規(guī)降雨進行排水系統(tǒng)的規(guī)劃設計，會給城市排水的整體效果帶去極大影響，尤其局部地區(qū)短時間內(nèi)強降雨，排水系統(tǒng)超負荷運轉(zhuǎn)，導致城市產(chǎn)生較為嚴重的內(nèi)澇，對市民的生活與出行將產(chǎn)生極大影響，也給城市的建設帶去不同程度的經(jīng)濟損失。

2.3 雨水資源的利用率不高

我國擁有較為豐富的雨水資源，年均總量超過6萬億m3，但雨水利用率不到1%，且我國雨水資源存在較嚴重的分布不均，部分區(qū)域的缺水情況較嚴重，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)在實際應用中未能科學利用雨水資源，使部分雨水資源形成了一定的污染，另一部分水資源則沒有做好合理的集蓄，不僅浪費了大量的雨水資源，還加大了城市排水系統(tǒng)的排水壓力，造成了城市內(nèi)澇。該類現(xiàn)象極大縮減了城市的雨水資源的利用效率，相關部門在城市的發(fā)展中也未能意識到雨水資源利用的重要性，未能依照科學嚴謹?shù)呐e措來合理規(guī)劃雨水資源利用、建設適宜的城市排水系統(tǒng)，導致城市雨水資源利用率還有待提高。

3 市政給排水設計在海綿城市理念下的實際應用

3.1 科學設計人行道

傳統(tǒng)城市內(nèi)部人行道設計時選擇的材料多帶有不透水性質(zhì)，在陰雨天氣中該材料的使用會讓人行道產(chǎn)生較多積水，也會增加路面濕滑等不良現(xiàn)象，給城市居民的日常出行帶去極大危險。利用海綿城市理念設計市政人行道路期間，設計人員應科學運用海綿城市的建設理念，在選擇人行道材料時要詳盡考量其透水性能，借助對該類材料的使用來增進雨水的可滲性特征，避免道路表面的雨水對居民正常出行的影響[2]。基于土壤內(nèi)部存有的滲水性狀態(tài)，在設計階段應在人行道基層內(nèi)安置適宜數(shù)量的排水管道，按照合理的設計安裝角度來增強人行道表面排水的合理性、順利性，提升人行道設計的整體效果。

3.2 合理設計機動車行駛道路

與人行道下的給排水系統(tǒng)設計相比，機動車行駛道路中的給排水設計內(nèi)容也尤為重要，相關人員應借助合理性措施來增強該位置的給排水系統(tǒng)設計。通常來講，傳統(tǒng)機動車行駛道路的設計多為老舊施工技術(shù)與不透水原材料相融合，易導致路面積水，對地下水的回補產(chǎn)生較大影響，也會引發(fā)不同程度的熱島效應。城市機動車行駛道路給排水設計在與海綿城市理念相結(jié)合后，該項理念可起到精準的指導作用，在該理念的運用下，設計人員需將透水性材料應用到機動車行駛道路設計中，來縮減地面表面的雨水流量，將部分雨水補充到城市地下水內(nèi)。此外，在進行機動車行駛道路的給排水系統(tǒng)設計，相關人員可將較佳的滲水性瀝青材料應用在路面上層，而道路的基層與中層則可使用非透水性材料，該類舉措將有效減低路面雨水與積水給路基強度造成的損害[3]。值得一提的是，在降雨期間，其雨水會在不透水頂面隨著設計的坡度進入綠化帶與盲溝中，在合理利用水資源的基礎上，防止出現(xiàn)路面積水等不良狀況，適時保證了生態(tài)優(yōu)化，提升機動車行駛道路的給排水系統(tǒng)設計質(zhì)量。

3.3 完善綠化帶設計

從市政道路給排水系統(tǒng)的設計效果上看，相關部門應依照區(qū)域道路的具體情況，合理完善綠化帶設計。一般來講，在設計城市道路綠化帶前，需科學明確綠化帶的基礎性作用，即高效收集雨水，在與道路表面相配合后，完成該位置的雨水收集，也就是說，綠化帶的具體位置需保持在路面下方，從道路建設的實際情況上看，其與路面高度需保持在17cm上下，且雨水口要均勻分布。同時，在開展綠化帶設計的過程中，設計人員還應依照不同材料的使用來為城市道路增加雨水過濾作用，使進入到地下的雨水保持清潔狀態(tài)，提升雨水過濾效果。在進行綠化帶鋪設期間，要精準確認綠化帶的鋪設順序，即先完成種植土的鋪設，再在其表面覆蓋一定的砂石，而后完成滲透管的放置，利用該項裝置可有效增強雨水的過濾效果，讓更多的雨水及時地補充到地下水內(nèi)。此外，設計人員還應適時關注該類裝置對雨水的阻隔作用，利用科學嚴謹?shù)木G化帶來縮減雨水的排放速度，使雨水緩慢地回流到地下。其實際設計樣式如圖1所示，在當前的綠化帶設計中，相關人員可在道路表面設置溢流口，其底部為接雨水灌渠，其蓄水層、樹皮覆蓋層、換土層、砂層、砂石層的厚度分別在200-300mm、50-100mm、250-1200mm、250-300mm，其穿孔排水管為DN100-150，將適宜的材料分置到不同層級后，可有效提升綠化帶的給排水設計水平。

圖1 綠化帶設計的整體示意圖

其次，海綿城市理念在與市政給排水設計融合的過程中，設計人員可在某些地區(qū)設計種植灌木類植物，利用該類植物內(nèi)部根系來提升土壤底部的雨水保持能力。同時，在應用海綿城市理念的過程中，設計人員還應設計一定的雨水滯留區(qū)，也就是說，在實際設計時借助淺水區(qū)的洼地來更好地存儲雨水資源，利用適宜裝置來更好地控制雨水的排出，再透過種植溝、雨水沼澤與雨水塘的合理性設計來加速雨水的地下滲透，提升給排水系統(tǒng)的實際應用效果。

3.4 增設附屬設施

市政道路給排水設計在與海綿城市理念相結(jié)合的過程中，設計部門還需設計出更多的附屬設施。一般來講，城市內(nèi)部附屬設施的主要功能為強化道路排水效果，即注重邊溝、路肩等排水細節(jié)，在當前的設計階段需借用適宜理念來挑選對應的設施材料，對各原材料內(nèi)部的配制比例進行嚴格規(guī)劃。在設計附屬設施期間，要合理挑選施工設計材料，而新型混凝土材料可作用在該類附屬設施的建設中，傳統(tǒng)混凝土材料在實際應用中會對給排水管道造成不同程度的堵塞，其雨水的凈化效果較難達到此前設定的標準范圍，也就是說，在實際建設附屬設施的過程中，相關人員需利用適宜舉措來為該設施帶去更好的雨水回流與凈化[4]。此外，針對市政道路兩旁的設計而言，路緣石為道路給排水系統(tǒng)設計的重要基礎，在日常設計中多分成立緣石與平緣石兩種，從路緣石的鋪設效果上看，其給排水系統(tǒng)的實際應用帶去極佳效果，設計人員需依照具體情況來完成路緣石類型的選擇工作，再借助適宜舉措來提升路緣石的使用效果，有效遏制積水、雨水的蔓延，讓更多的雨水流入綠化帶或地下，提升道路表面的整潔性、安全性。

3.5 強化給排水與綠地的銜接

在開展市政給排水系統(tǒng)設計期間，相關部門應利用相關基礎設施的高效建設來強化給排水與綠地的銜接。具體來看，在搭建城市基礎設施的過程中，設計人員需借助適宜理念來加強城市綠地與市政道路間的聯(lián)系，基于城市綠地較佳的分流作用，在完善該類設計后可適時完善城市生態(tài)環(huán)境，其綠地形式多為草溝、下沉式綠地等，依照不同地形，道路與綠地的連接形式也會帶有些許區(qū)別。

一般來講，若設計區(qū)域的水資源較稀缺，要利用更多基礎設施的設計來改進雨水排放效果，防止出現(xiàn)雨水堆積等不良現(xiàn)象，提升雨水利用與儲存效果，因而在該區(qū)域設計基礎設施需適時加強給水系統(tǒng)的建設；針對水資源較豐富的區(qū)域，要利用適宜的基礎設施來完成雨水排放的整體性設計，為防止產(chǎn)生雨水堆積，可利用雨水截污凈化技術(shù)來加強給排水系統(tǒng)設計，實現(xiàn)該給排水系統(tǒng)設計效果；當該區(qū)域的雨水污染較嚴重時，要在給排水系統(tǒng)內(nèi)增加相應的雨水凈化裝置，并借助合適的植草溝與綠化帶來達成其設計的目標，在完成雨水的凈化后，可借助該類雨水來進行城市景觀水補充、綠地澆灌等，合理利用不同類型的水資源。值得一提的是，在進行城市綠地與給排水系統(tǒng)的銜接時，設計人員應精準把控其設計內(nèi)容與內(nèi)容背后的實際情況，利用該項舉措提升給排水系統(tǒng)設計效果，改善市政道路的設計建設水平。

4 結(jié)束語

綜上所述，在與海綿城市理念融合的過程中，市政給排水設計將變得更加系統(tǒng)性、科學性、生態(tài)性，相關人員應將該理念應用到給排水系統(tǒng)設計的每個環(huán)節(jié)中，提高水資源整體的利用效率，建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。