基于海綿城市理念的給排水設(shè)計(jì)研究

陳舒萍

（廣州市市政集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510060）

0 引言

當(dāng)前，傳統(tǒng)的給排水設(shè)施已然無法滿足當(dāng)前城市發(fā)展以及給排水需求，促使城市內(nèi)不同程度洪澇災(zāi)害的發(fā)生更加頻繁，并不利于城市生活的優(yōu)化。在此背景下，我國逐步引入海綿城市理念展開城市建設(shè)，這對(duì)于城市給排水設(shè)計(jì)提出更多要求，使得應(yīng)用海綿城市理念改造市政道路給排水勢在必行。

1 海綿城市理念概述

海岸城市理念要求在進(jìn)行城市排水設(shè)計(jì)期間促使原有城市具備海綿的特性，將簡單的雨水直接轉(zhuǎn)入下水道進(jìn)行處理逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)降雨進(jìn)行收集與存儲(chǔ)，并在經(jīng)過滲透處理后，將凈化雨水直接轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵滤⑼度牒罄m(xù)使用[1]。依托這樣的城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)方式的落實(shí)，能夠達(dá)到更好調(diào)節(jié)水循環(huán)的效果。在當(dāng)前生態(tài)建設(shè)背景下，在給排水設(shè)計(jì)中融入海綿城市理念內(nèi)容與指導(dǎo)思想是必然選擇，也具有極高的現(xiàn)實(shí)意義。

2 海綿城市理念支持下給排水設(shè)計(jì)的主要原則

2.1 尊重自然

切實(shí)遵循自然本底條件展開給排水設(shè)計(jì)，盡可能避免損壞自然本底條件，同時(shí)在給排水設(shè)計(jì)中還要堅(jiān)持從源頭入手完成對(duì)徑流雨水的控制以及充分利用。

2.2 系統(tǒng)性

要求在給排水設(shè)計(jì)中充分考量整個(gè)市政道路的完善，切實(shí)參考區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有文化設(shè)施、自然景觀等展開設(shè)計(jì)，保證對(duì)周邊環(huán)境資源落實(shí)充分性利用，從源頭入手，完成對(duì)給排水方案的綜合性、系統(tǒng)性設(shè)計(jì)與規(guī)劃。

2.3 海綿設(shè)施多樣性展示

在海綿城市理論的支持下，應(yīng)當(dāng)盡可能將“滲、蓄、滯、凈、用、排”等技術(shù)引入給排水設(shè)計(jì)方案中[2]，以此提升相應(yīng)工程設(shè)計(jì)方案的展示型效應(yīng)，保證該項(xiàng)目可以為其他同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供有關(guān)于海綿城市建設(shè)方面的示范效應(yīng)。

2.4 經(jīng)濟(jì)適用性

在進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)過程中，需要納入對(duì)方案以及使用技術(shù)可行性的判斷，保證實(shí)際設(shè)計(jì)的方案內(nèi)容以及應(yīng)用的技術(shù)能夠在現(xiàn)實(shí)條件下發(fā)揮出預(yù)期作用。同時(shí)，還要對(duì)整個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考量，避免產(chǎn)生過大成本。

3 海綿城市理念支持下的給排水設(shè)計(jì)實(shí)例分析

3.1 項(xiàng)目概述

某市政道路長度約為1.6km，道路紅線寬度達(dá)到60m，由于該道路的現(xiàn)實(shí)功能現(xiàn)狀并不理想，存在著雨水徑流污染嚴(yán)重、擁有多處積澇點(diǎn)等問題，針對(duì)該市政道路展開給排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與建設(shè)迫在眉睫。

在《廣州市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃（2016—2030）》正式公布的大背景下，市政道路給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改良需要切實(shí)引入海綿城市理念相關(guān)內(nèi)容與要求，保證可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的合理性利用，促進(jìn)海綿城市的更好發(fā)展。

3.2 總體設(shè)計(jì)方案

原有道路具備較為理想的自然本底條件，在本次道路給排水優(yōu)化改造工程中，主要完成對(duì)道路雨水系統(tǒng)的進(jìn)一步完善，避免在降雨氣候條件下發(fā)生道路內(nèi)澇雨水的問題，并結(jié)合生態(tài)控制設(shè)施等結(jié)構(gòu)的投放，促使該市政道路的品質(zhì)進(jìn)一步提升。項(xiàng)目中，所設(shè)定并落實(shí)的總體方案如圖1所示，保證在完成給排水設(shè)計(jì)與建設(shè)后，可以使得小降雨達(dá)到83%年徑流總量控制率目標(biāo)以及年SS總量去除率50%目標(biāo)，且能夠促使相應(yīng)給排水系統(tǒng)更好應(yīng)對(duì)暴雨氣候。

圖1 項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)

3.3 具體方案設(shè)計(jì)

3.3.1 源頭控制

37.1mm為設(shè)計(jì)降雨量，對(duì)于本項(xiàng)目中的市政道路而言，其擁有相對(duì)理想的生態(tài)條件（具備大面積綠地），所以在實(shí)際的給排水設(shè)計(jì)中，充分落實(shí)對(duì)現(xiàn)有環(huán)境條件的利用，引入自然生態(tài)的綠色雨水技術(shù)、源頭控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水徑流污染問題的有效解決[3]?；诖?，在設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用滯蓄型植草溝配合雨水花園的方式完成人行道周邊綠地的構(gòu)建；主要應(yīng)用護(hù)坡型雨水花園完成坡綠地的構(gòu)建；主要應(yīng)用集中雨水花園控制的方式完成濕地周邊構(gòu)建，促使降雨期間在道路中聚集的雨水能夠在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)流向道路兩側(cè)的植草溝以及雨水花園中，隨后流入附近水體。

本市政工程道路的機(jī)動(dòng)車道寬度為11.5m、非機(jī)動(dòng)車道寬度為4m、人行道寬度為3.5m、綠化帶寬度維持在10～15m的范圍內(nèi)，為確保改造設(shè)計(jì)后的給排水系統(tǒng)能夠切實(shí)發(fā)揮出其優(yōu)勢性，達(dá)到更好支持海綿城市建設(shè)的效果，在本項(xiàng)目中還實(shí)施了道路斷面改造。此時(shí)，主要針對(duì)該市政道路現(xiàn)有的機(jī)動(dòng)車道排水豎向?qū)嵤┍Ａ籼幚恚瑢?duì)現(xiàn)有排水溝進(jìn)行封閉，同時(shí)完成寬度為1m的機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車隔離帶的新建；切割機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車隔離帶，并在每間隔10m的條件下設(shè)置一個(gè)明溝（規(guī)格為40×50cm），以此引導(dǎo)在機(jī)動(dòng)車道內(nèi)聚集的雨水能夠在明溝的支持下迅速流向非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)；針對(duì)道路內(nèi)現(xiàn)有的人行道實(shí)施改造設(shè)計(jì)與處理，不對(duì)原有人行道的高度進(jìn)行增高，以此確保降雨后雨水能夠在非機(jī)動(dòng)車道以及人行道的支持下，在短時(shí)間內(nèi)于道路周邊綠化帶內(nèi)匯集；將滯蓄型植草溝引入道路靠近水體的一側(cè)，實(shí)現(xiàn)雨水滯蓄，并支持雨水傳輸?shù)捻樌归_，驅(qū)動(dòng)雨水在更短時(shí)間內(nèi)順利轉(zhuǎn)移至雨水花園內(nèi)落實(shí)集中控制；將滯蓄型植草溝引入道路另一側(cè)，在植草溝的支持下，促使雨水能夠順利流入護(hù)坡型雨水花園內(nèi)落實(shí)集中控制；優(yōu)化改造道路原有人行道，并實(shí)施對(duì)路沿石高度進(jìn)行調(diào)整處理，以此促使無法利用植草溝以及雨水花園進(jìn)行控制的雨水能夠轉(zhuǎn)移至步道區(qū)域內(nèi)，隨后傳遞至濕地周邊的集中雨水花園內(nèi)完成控制。同時(shí)，為了避免植物長時(shí)間在雨水中浸泡，在本次設(shè)計(jì)中，主要設(shè)定10cm為植草溝控制調(diào)蓄水深度；設(shè)定15cm為雨水花園控制調(diào)蓄水深度。

對(duì)于植草溝而言，主要將其設(shè)置在距離人行道3m的草地范圍內(nèi)，引入礫石層，結(jié)合植草溝內(nèi)的土壤共同實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的過濾，從而達(dá)到解決雨水徑流污染嚴(yán)重這一問題的效果，還可以依托植草溝內(nèi)植物的投放，促使雨水的流速有所降低，避免在強(qiáng)降雨氣候條件下發(fā)生水土流失等問題，并支持對(duì)地下水的有效補(bǔ)充。

對(duì)于雨水花園而言，其主要由溢流口、種植土壤層以及蓄水層構(gòu)成。其中，溢流口設(shè)置在雨水花園的邊緣位置，相應(yīng)排水管道與市政管網(wǎng)整體排水管道之間直接連接；依托與LID聯(lián)通支持對(duì)雨水的充分利用，然后再進(jìn)行雨水排出[4]；種植土壤層內(nèi)投放保濕性能更加理想的沙質(zhì)土，并引入草本植物，設(shè)置該層厚度為200mm；蓄水層高度設(shè)定為150mm，主要承擔(dān)著對(duì)雨水中的沉淀物進(jìn)行留存以及其中附著金屬物質(zhì)的清除等任務(wù)。

3.3.2 澇點(diǎn)控制

結(jié)合對(duì)本市政道路的實(shí)際建設(shè)情況以及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，能夠了解到的是，在該市政道路范圍內(nèi)存在著3個(gè)局部積水點(diǎn)，因此在本次市政道路給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)中，著重落實(shí)對(duì)這些積水點(diǎn)的處理，即完成澇點(diǎn)控制設(shè)計(jì)，從而達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化給排水性能的效果，也為雨水收集提供更好條件，支持海綿城市建設(shè)。

對(duì)相應(yīng)積水點(diǎn)的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，能夠了解到的是，該道路在當(dāng)前主要應(yīng)用了V字型排水方式，具體而言，就是在實(shí)際的道路排水過程中，充分發(fā)揮出在非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道中間位置設(shè)置的排水淺溝的作用。然而，對(duì)于該排水淺溝而言，其實(shí)際所具備著的流量維持在相抵較小的水平，所以在排水淺溝發(fā)生淤堵問題的條件下，一旦遭遇較大規(guī)模的降雨氣候，勢必會(huì)導(dǎo)致在市政道路上積累的雨水無法在最短時(shí)間內(nèi)完成及時(shí)性排出，最終使道路內(nèi)低洼點(diǎn)位置產(chǎn)生積水。

基于這樣的情況，在本次市政道路給排水優(yōu)化項(xiàng)目中，主要完成澇點(diǎn)控制設(shè)計(jì)，即積水點(diǎn)改造處理。在此過程中，主要針對(duì)整個(gè)市政工程道路實(shí)施翻新處理，對(duì)非機(jī)動(dòng)車道、人行道原有的坡向進(jìn)行變更與調(diào)整，以此促使降雨氣候條件下實(shí)際產(chǎn)生的雨水能夠在更短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)流向道路兩側(cè)的綠化帶區(qū)域，并在綠化帶內(nèi)包含著的植草溝、雨水花園的支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)于雨水的滯蓄控制。基于此，在發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，雨水能夠在更短時(shí)間內(nèi)通過低影響開發(fā)設(shè)施，并自動(dòng)流向周邊濕地區(qū)域內(nèi)。圖2為澇點(diǎn)控制設(shè)計(jì)中的改造斷面。

圖2 澇點(diǎn)控制設(shè)計(jì)中的改造斷面

3.3.3 大排水控制

本工程的道路相對(duì)平緩，所以雨水難以在道路區(qū)域內(nèi)迅速流動(dòng)，并更多呈現(xiàn)為垂直積水狀態(tài)?；谶@樣的情況，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中著重落實(shí)對(duì)非機(jī)動(dòng)車道以及人行道的優(yōu)化，引入低人行道斷面，以此促使道路范圍內(nèi)積累的雨水可以迅速、自動(dòng)流向道路兩側(cè)的綠化帶并實(shí)現(xiàn)排放。本次給排水設(shè)計(jì)中所設(shè)定的道路大排水控制方案如圖3所示，在實(shí)際遭遇的強(qiáng)降雨氣候的條件下，雨水會(huì)迅速轉(zhuǎn)入植草溝以及雨水花園；對(duì)于一些超過低影響設(shè)施的雨水而言，其能夠自動(dòng)沿著植草溝轉(zhuǎn)移至硬化分散坡地步道入口區(qū)域。依托這樣的雨水排放設(shè)計(jì)，可以達(dá)到有效控制強(qiáng)降雨對(duì)區(qū)域綠地造成過分沖刷現(xiàn)象發(fā)生的效果，為雨水的輸送提供有力支持，促使雨水能夠全部在更短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移至坡綠地末端位置，并在濕地范圍每聚集。在實(shí)際遭遇中小降雨氣候的條件下，雨水會(huì)迅速轉(zhuǎn)入植草溝以及雨水花園，而針對(duì)無法利用植草溝以及雨水花園進(jìn)行控制的雨水，會(huì)引導(dǎo)其流向步道位置，同時(shí)轉(zhuǎn)移至濕地末端中設(shè)置的集中雨水花園內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的集中性管控。依托這樣的市政道路大排水控制方案的設(shè)計(jì)，能夠完成對(duì)中小降雨、強(qiáng)降雨的更好應(yīng)對(duì)以及實(shí)際產(chǎn)生降雨量的迅速、有效排放，可以達(dá)到更好應(yīng)對(duì)暴雨氣候的給排水設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖3 市政道路大排水控制方案

4 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前生態(tài)建設(shè)背景下，在給排水設(shè)計(jì)中融入海綿城市理念內(nèi)容與指導(dǎo)思想是必然選擇，也具有極高的現(xiàn)實(shí)意義。依托尊重自然、系統(tǒng)性、經(jīng)濟(jì)適用性等原則的落實(shí)，充分考量整個(gè)市政道路的完善性設(shè)計(jì)，保證對(duì)周邊環(huán)境資源落實(shí)充分性利用，并結(jié)合對(duì)雨水徑流污染嚴(yán)重、擁有多處積澇點(diǎn)等現(xiàn)實(shí)問題的解決，完成市政道路給排水設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了道路排水速度與成效的提高，也為區(qū)域地下水資源的補(bǔ)充、現(xiàn)實(shí)水循環(huán)的優(yōu)化提供了有力支持。