海绵城市理念在市政给排水设计中的运用

李 威 李 丹

1. 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆 400067

2. 重庆市设计院有限公司 重庆 400015

1 海绵城市理念概述

“海绵城市”是指在城市建设现代化的过程中，通过完善基础设施，包括绿色道路和公路，将重点放在城市雨水及其应用上，以更科学的方式利用城市内部的雨水等资源，并协助解决严重的城市供水问题，并加强其渗透重建的能力，促进可持续城市发展。建设现代化海绵城市有助于调节城市内部生态环境，合理控制城市气候条件。中国现代城市的人口正在增加，城市工厂和企业数量不断增加，大量资源用于日常发展。在这种情况下，通过科学地利用水资源建立循环水系统，贯彻落实海绵城市理念，能够帮助优化城市的给排水状况，水资源的合理利用。

那么如何应该在城市空间设计当中，更好的收集和利用与水资源？通过建设海绵城市，能够帮助缓解城市内部出现雨水洪涝，实现地下水资源涵养，在内部形成有效的城市水循环系统。海绵城市建设的实体是雨水花园，更好的承载和控制雨水资源，优化城市内部的生态环境。如何正确选择植物种植十分关键，构建的群落生态系统效率越高，越能够实现更大的城市发展效益。

2 海绵城市建设应用于市政给排水设计中的优势

2.1 改善雨水初期路面污染问题

降雨来临时，初雨会将汽车尾气、酸性气体等污染物溶解在空气中，因此初期雨水的污染程度特别强，为了降低初期雨水的污染程度，设计人员模拟雨水的渗滤过程做了对比实验，实验结果表明，将沸石、蛭石、煤渣和陶粒 4 种基质放入到路面或者绿化带表面，并选择最合适的配比，能够有效地降低雨水的渗透速度，提高污染物的降解能力。

2.2 提高水资源的利用率

海绵城市提高了雨水的收集效率，雨水作为自然资源，处理过程相对容易，技术人员将雨水进行处理使其符合非饮用水的使用要求时，可以作为日常用水被循环利用，提高用水效率。

2.3 有效地防止洪涝灾害

海绵城市的建设能够有效地减少洪涝灾害，减轻城市的排水压力，当降雨量超过雨水管渠系统时，超标雨水径流排放系统就会发挥出作用，将多余的水量通过相应的措施排出，避免灾害的发生。雨水堆积对城市而言危害是非常严重的，因为雨水中的成分存在一定的腐蚀性，当雨水过多产生堆积现象时，会对地面、建筑物或市政设施产生一定的影响，增加市政设施维修的工作量，当雨水通过渗透等方式被及时排出，能够降低设施腐蚀的概率[1]。

2.4 改善城市环境

随着城市的快速发展，生态环境被破坏的越来越严重，包括人类对水资源的严重污染，也严重影响人类健康和发展。利用海绵城市的概念，可以保护原有的城市生态系统，也可以最大限度地保护这类生态敏感地区，像原来的河流、湖泊、湿地和壕沟。在大城市的建设中，可能会发生水体的破坏，要做好环境的恢复。雨水收集系统可持续使用雨水的过滤、储存、积聚、调节、输送及消毒等功能，为控制径流污染和峰值径流，有效改善城市环境状况。

3 城市给排水系统现存不足之处

3.1 建设工作和养护工作开展不足

目前现代化城市当中，许多建筑物已经延伸到较深的土地上，这对给排水系统的建设有一定的影响。市面上可用的排水工程材料与实际施工需求之间存在一定差距，排水设计和施工方法不够先进。许多施工单位往往只看地面以上的施工质量，而没有考虑地下管道施工的效率。我国许多地区由于养护开展不足，导致系统寿命较短，出现的问题较多，影响了系统功能的正常发挥。

3.2 雨水的利用效率低

现代化城市的不断创新发展，让城市内部地面的硬化程度越来越高，这无法顺利完成雨水资源的回收和利用。据调查显示，如果城市地面硬化程度非常高，那么雨水是很难自动吸收到地下的。雨水被地下吸收之后，会汇入到河流当中，如果由于城市土壤凝固程度高，不能吸收水资源，可能导致地下水位下降。加上我国城市供水和污水系统的不发达，许多传统的雨水和污水混合管道，对于水资源的利用效率比较低。

3.3 排水设施不完善

在城市建设中，必须准备给排水工程。但是，研究给排水工程设计的效果，发现排水系统设计中存在的问题，分析原因，与城市规划不合理、继承当前工作、引进技术等密切相关。因此，如果市建局的给排水工程系统不能现代化，便不能全面运作[2]。

3.4 未重视给排水系统的设计而易受到外部环境的影响

在市区扩展及现代化的过程中，由于给排水系统的重建需要大量的人力、物力及财政资源，而且收益不大，给排水系统的设计没有得到足够的重视。城市建设缺乏适当的给排水系统，雨季开始时，暴雨会严重影响排水效率，形成大的泥沙，使排水变得复杂[3]。

4 海绵城市理念在市政给排水设计中的应用意义

近年来，世界气候和环境发生了重大变化，而且在沿海和内陆城市的一些地区，气候条件明显恶化。这些城市正接近海岸，降雨量较大。而且，如果降雨量相对较高，则无法预测可能出现的恶劣天气。这使得城市的给排水系统很难抵御雨水，并导致洪水泛滥。在城市环境设计中引入“海绵”概念，将使我们能够更好地防止城市污染。目前，我国大部分城市不仅有效地减少了雨水对生产和城市生活的负面影响，而且确保了雨水的循环利用。

5 海绵城市理念下的给排水系统设计原则

5.1 防涝原则

我国城市化在发展过程中，由于城市供水和污水系统的运行效率大大降低，有些排水系统陈旧，经常出现问题。在这方面，开发商在设计项目时，应以防洪原则为指导，切实防洪。在城市建设过程中，有效处置积水十分重要，提高了城市给排水系统的设计质量，它还可以有效地回收水资源，同时避免使用成本。

5.2 节约原则

提高用水效率和节约用水是优化给排水系统设计的重要目标之一。在排水设计过程中，必须遵守节约原则。因此，设计人员无需改变现有管道，有效优化系统，理顺现有结构，充分利用水资源进行有效的再利用，这对城市发展很重要[4]。

6 海绵城市理念在市政道路排水设计中的应用

6.1 具备精细化设计意识

通过强化城市内部给排水工程建设质量，能够有效提升城市人口的生活质量，促进城市的可持续发展。在市政给排水设计当中，需要设计人员能够具备精细化设计理念，严格遵守给排水设计要求，在设计当中贯彻落实海绵城市设计理念。针对于设计当中存在的不符合可持续发展要求的内容要及时解决和处理。选择符合城市发展以及绿色环保理念的设计方案。要做好设计人员的培训工作，定期引导员工参与到培训教育工作当中，强化设计人员的专业能力和个人素质，在设计当中能够积极自主的站在海绵城市设计角度思考问题，形成更加环保科学的设计方案。

6.2 排水系统设计

当前我国环境污染问题越来越严重，而节能环保的呼声也越来越高，社会各行各业中都开始应用节能环保理念，朝着可持续发展的方向进步。在城市市政排水系统规划设计当中，需要考虑节能环保问题，研究当前城市的发展现状和未来发展需求，根据排水地区的标准高度，优化整个排水的设计方向和汇水面积，然后科学合理的布置出排水管排水沟和雨水口，通过先进性比较强的节能产品设计出排水系统，采用污水和废水集中、分散排放的处理方式。在排水系统设计当中要考虑后期维护工作和管理工作开展的便捷性，确保排水管道更加通畅。

6.3 绿化带设计

绿化带是市政给排水规划的核心内容，因此科学合理设计绿化带是必要的。在设计城市路面时，必须选用渗透性较好的建筑材料，以确保使雨水能够第一时间渗入表层，也可供以后科学合理地收集带绿带的雨水。绿化带的设计不能太高，必须设置在覆盖层以下15-20厘米处，绿化带的高度不能低于绿化带土壤的高度。在城市道路上，要增加储水过滤设计，改善地下水净化，避免地下水污染，还要收集利用更多雨水。工程可包括增建楼层以种植土，并且在种植土的上层设计一层砂石场，并在砂石层中没射渗透管道，这样能够加强水质的过滤效果，提升雨水的清洁度。在绿化带设计当中，设计人员需要综合分析，地形特征以及进行结构，设计中增加导流系统，这样在遇到降雨量比较强的水流时，水流渗透吸收到地面更有层次感。在设计中还需要把明沟的雨水沉淀功能，充分发挥出来，便于雨水更有效地排放到绿化带当中[5]。

6.4 海绵城市“净”设计理念

在雨季开始时，它会影响地板上所含的大量灰尘和杂质。此时，为了防止流入地表的水受到污染，必须加固地面的雨水并堵塞其沉积物。在给排水系统时，设计人员会利用雨水滤过，并在大厦屋顶安装绿色屋顶，以彻底清除雨水资源。

6.5 “蓄”设计理念

海绵城市储水系统设计中，需要科学合理地设计地下蓄水池、沉淀池、进水管、排水管和其他城市设施。我们必须思考如何理性地培育生态植物。一般的建设者可以选择灌木植物，在生长过程中可以结合轻质多孔孔粗骨料。检查槽深，选择藤本，并将陶粒粒径设置为组合。

6.6 注重设施设计，强化工程质量

目前，我国许多城市在实施市政建设项目方面存在一些不足。举例来说，有些市政工程的结构过于简单，明显不利于市区的稳定发展。从设计师的角度来看，一切都要以城市建设为基础，符合党和政府的要求和标准，并考虑到城市供水和排污的实际需要，正确调整供水排水设计体系，提高效率此外，在设计过程中应考虑以下几点:首先，设计者需要多次调整供水和排水管道的大小。目前，一些城市的降雨量很大，很容易造成水资源拥挤，这仅仅反映了供水和排水管道直径大小的问题。为了避免再次出现类似问题，在管道设计过程中，必须考虑到该地区每年的实际降水量，以便管道的尺寸能够承受雨季的径流压力。具体管径应根据设计标准和实际需要确定。其次，在排水系统优化设计方面，排水系统的设计需要优化，设计人员应尽快创造新的设计思路，以建设城市为主要目标，确保设计的生态价值。举例来说，在兴建雨水管网络的过程中，员工可以善用管道设计模式，把储存和排水结合起来，也可以通过提高雨水储存效率，成功地补充地下水资源，为城市地区的自然径流提供大量支持水。三是要优化供水系统设计，开发商要严格遵守节能原则，严格遵守城市建设要求，尽可能改变给排水系统的设计理念，大大提高给排水效率。

6.7 附属设施设计

市政道路的排水系统包含有路缘石和路肩边沟两种类型。路缘石分为平缘石和立缘石，平缘石能够跟地面高度保持持平，保证路面不会出现积水。立缘石的高度高于地面，能够控制雨水快速地流向雨水口。路肩边沟设计能够有效提升于水的净化率以及资源利用效率，避免出现堵塞情况。

6.8 海绵城市理念在道路横断面设计中的应用

传统的城市道路横断面设计是通过控制横向坡度，即道路的中间高两侧低，在道路边设置路缘石，雨水通过坡度汇集在道路两侧的雨水篦子内，再排入市政雨水管道，此形式的行车道低于绿化带。当采用海绵城市理念设计时，会在路缘石相隔一定距离处做豁口处理，路面做成高于绿化带形式。这种形式路面上的雨水首先通过路缘石豁口流入绿化带内，待绿化带中的土壤吸水饱和之后，多余的雨水通过篦子溢流进入雨水管道系统，进行储蓄或排放处理。为了更加有效地收集路面雨水，雨水主管道可以设置为渗井形式，雨水可以通过渗井进入更深层土壤来补给地下水。

6.9 海绵城市理念在人行道设计中的应用

在城市道路设计中，海绵城市概念的应用主要表现为道路坡度选择和材料覆盖。例如，必须优化路面坡度，使径流和雨水很容易流入附近的低影响发展设施。可选择路面为通砖地板、透水混凝土路面、防水沥青混凝土等相关地板材料。在土壤渗透率有限的情况下，可在透水路面的透水端安装排水管或储层，以增加排水量。路面结构应满足路面阻力和稳定性的要求。

6.10 对路基部分的排水设计

城市道路是重要的交通基础设施，在城市道路设计中，必须注意公路路基设施的合理设计。根据不同地区和路段的实际交通需求优化建设项目。为了解决地表硬化和路基渗透率低的问题，可以更换路基部分以提高该部分的渗透率。不过，在设计时，不能只考虑增加路基排水量，而忽略其稳定性。因此，在完成路基处理后，需要通过压实施工层来加固路基。在设计中，必须保证路基透水系数和饱和度达到海绵城市建设标准。

6.11 统筹规划，建立合理完善的市政排水体系

市政给排水系统建设过程复杂、环节多。正式施工开始前，施工单位应充分实施综合设计，借鉴海绵城市概念，建立科学完善的排水系统，利用绿化带、移动轨道等处透水，及时消除积水现象，最好回收雨水，加工后可重复使用。要达到这个目标，必须建立一套科学合理的市政排水系统，设计人员必须进行细致协调的工作，合理分配新设施，亦加强旧设施的功能，使新设施和旧设施可以共同运作，建立比较完善的市政排水系统，促进生态促进城市生态建设，确保其生态环境健康可持续发展。

7 结语

总而言之，随着我国现代化经济的不断创新发展，城市建设力度也不断增强。市政给排水设计属于现代化城市建设的重要一部分，目前在我国市政给排水设计当中还存在很多问题，影响了城市的可持续发展。相关部门对此加强关注，了解了目前让给排水设计当中存在的问题，研究了如何在市政给排水设计当中贯彻落实海绵城市理念，以期能够不断地提升市政给排水工程建设、设计水平，促进现代化城市的可持续发展。