海绵城市理念下雨水系统构建探析

谢长焕 张 镭

合肥市排水管理办公室，安徽合肥 230001

近年来，城市内涝已经成为严重影响人民群众生产生活的城市灾害之一，“内涝成海”“城市看海”也渐渐成为一种城市顽疾，“水安全”问题日益凸显；另一方面，我国水资源总量资源丰富，但人均资源却十分匮乏，随着我国社会经济的快速发展，水资源短缺也成为制约经济结构转型发展的瓶颈，“水资源”问题亟须缓解。降雨作为城市内涝的主要成因，同时也是一种宝贵的水资源，具有很大的收集回收利用潜力。本文旨在海绵城市理念的指导下，构建新型的雨水系统，在有效缓解城市内涝问题的同时最大限度地对雨水进行收集利用，系统解决水安全及水资源问题[2]。

1 海绵城市的主要理念

海绵城市作为新型的城市雨洪管理理念，指城市能够具有海绵一样的特性，在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好的弹性，降雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设遵循“生态优先”的原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。

2 城市雨水工程的主要概念

（1） 地面径流。降落在地面上的雨水，部分被植物截留、渗入土壤和填充洼地，其余部分沿着地面流入水体和雨水管，这部分雨水成为地面径流。

（2） 重现期。在一定长的统计期间内，等于或大于某统计对象出现一次的平均间隔时间。

3 传统雨水系统

传统雨水系统的构建主要包括以下几方面内容：

（1） 根据项目地区的实际情况选定暴雨强度公式并确定公式中的相关参数；

（2） 划分雨水排水分区，进行雨水管网布置；

（3） 管网水力计算，如设计流量、管径、坡度、标高及埋深等信息；

（4） 绘制雨水管网平面图及纵剖面图。

3.1 传统雨水系统的特点

传统的雨水排放系统，以“快速直排”为主，强调雨水的快速收集与排出，立足将雨水几乎全部通过雨水管网传输至河道、湖泊等受纳水体，较少考虑雨水调蓄、留存、循环使用等技术的应用，雨水“当”做污废水排放。

3.2 传统雨水系统面临的问题

3.2.1 初期雨水面源污染严重

初期雨水径流是城区面源污染的主要成因，初期雨水中污染物的来源主要有两大类：雨水冲刷下垫面沉积物中的污染物和雨水吸收、吸附大气中的污染物质。在传统雨水系统的模式下，初期雨水中的污染物随地表径流迅速进入城市管网，在不存在初期雨水截留的排水体制下进入受纳水体，造成受纳水体污染负荷增加或进一步形成黑臭。据相关学者对西安进行地表径流污染的研究调查[3]，SS浓度高达2288mg/L，CODcr浓度高达1230mg/L，石油类浓度高达161mg/L，可见，传统雨水系统模式下的初期雨水导致的面源污染严重。

3.2.2 城市内涝风险高

传统雨水系统单纯依赖雨水管网吸收和排放雨水，当遇到较强降雨或长降雨时，在地面普遍硬化的城区，洪峰流量甚至常规雨水径流不能够及时地进入管网，易形成内涝点，城市内涝的风险高。

3.2.3 雨水利用率低

传统雨水系统模式下，雨水或通过截留管网进入污水处理厂进行处理，或通过雨水管网直接汇入了河流、湖泊等受纳水体，与污废水的去向无异，回收利用率低。

3.2.4 原设计标准低，工程改扩建难度高

传统的雨水系统规划中选择的降雨重现期一般较小，相应的雨水管道的设计管径偏低，目前大部分城市老旧管道处于超负荷工作。由于城市的快速发展，老旧雨水管网的改扩建需求大，但是改扩建的施工影响面大，难度高、成本大。

4 海绵城市理念下的新型雨水系统

海绵城市理念下的雨水系统，旨在传统雨水系统的基础上，统筹考虑低影响开发雨水系统和超标雨水径流排放系统，三个子系统相互补充、相互依存，共同组成一个自然途径和人工设施相结合的新型雨水系统[4]。低影响开发雨水系统可以在雨水进入雨水管网之前，通过渗、滞、蓄、用、排等多种技术对降雨化整为零进行收集和排放，既减少了进入管网的雨水量，也延长了雨水的汇流时间，具有良好的削锋减流效果，同时充分吸收雨水为城市所用。超标雨水径流排放系统，用来应对超过雨水管渠系统设计标准的雨水径流，一般通过综合选择自然水体、多功能调蓄水体、行泄通道、调蓄池、深层隧道等自然途径或人工设施构建[3]。

具体说来，海绵城市建设生态雨水系统包括以下六大功能：下渗回补；削减峰值流量；雨洪调蓄；水质净化；储存回用；转输排放。下渗回补功能利用雨水花园和透水铺装满足雨水下渗回补所需，就是让雨水径流渗透到地下，对地下水进行补充，避免出现地面沉降的情况，还能有效缓解水资源短缺，起到调蓄洪水的作用。削减峰值流量功能通过绿色屋顶和下凹式绿地起到削减峰值流量的作用。当洪水达到洪峰时通过延迟排放起到抵御洪涝灾害的作用，同时起到净化水质的功能；雨洪调蓄功能通过自然水系和人工水体满足对雨洪的调蓄，进而减少城市积水，避免城市出现内涝，同时还可以对水源进行存储。水质净化功能通过人工湿地和稳定塘的过滤起到水质净化作用，这样地表径流中存在的水体污染就会被削减，使水生态环境得到保护，同时还起到下渗回补和雨洪调蓄的功能。储存回用功能通过就是利用雨水罐和雨水储存池进行储存水源，使雨水得到合理化利用，比如农田灌溉，减轻对城市给水管网造成的压力，同时还起到削减峰值的作用。转输排放功能利用植被浅沟和渗渠达到转输排放目的，是指雨水形成径流时，让雨水在下渗过程中得到净化，调节或降低洪水水量，同时还起到下渗回补的作用。

5 海绵城市理念下新型雨水系统的构建策略

5.1 系统规划，统筹建设

将雨水系统的规划作为系统工程，在总体规划阶段合理确定排水系统的布局，多专业协调联动，优先利用自然排水系统，使规划能够顺应原有的自然水体，适应原有的自然蓄水和排水条件。项目的建设应结合城市总体规划和建设，严格落实各层级相关规划中确定的低影响开发控制目标、指标和技术要求，统筹建设传统雨水系统、低影响开发雨水系统和超标雨水径流排放系统。低影响开发措施应与建设项目的主体工程同设计、同施工、同时投入使用[3]。

5.2 生态设施，资源利用

在雨水的产生、传输、削减、消失的整个过程中进行生态设施的建设，通过生态设施的渗、滞、蓄、用、排等作用，充分吸收、蓄存、净化雨水，实现资源化利用[5]。如：

（1） 建设绿色屋顶。可以将新建或可改造的建筑屋面进行绿化，作为屋面的生态景观，一方面可以有效拦截或吸收进入建筑雨水立管的雨水，另一方面间接增加了建筑绿地面积，可以有效改善建筑环境的空气质量，也可缓解城市的热岛效应。

（2） 建设生态道路。可以将新建道路或可改造的城市硬化道路进行渗水路面改造，如使用新型透水材料铺设路面、预埋快速透水管、调整道路与绿化带的标高等技术手段，避免雨水在道路上的滞留。

（3） 建设生态景观，如雨水花园、生态公园、生态广场、下沉式绿地等的建设。生态景观雨季时可以有效蓄存雨水，旱季时可以作为城市补充水源。

5.3 雨涝预警，科学管理

建立雨涝信息化机制，改善监测手段，建立在线监测系统，实现对城市低洼地区、立交区、泵站出水口、重要管网节点、主要道路及道桥和排洪河道水位变化情况的数字化管理和实时监控，获取降雨过程中雨量的真实信息，掌握其发展趋势，为雨涝的科学化管理提供数据参考。

6 结语

综上所述，基于海绵城市理念下雨水系统构建新模式的重要性不言而喻。海绵城市打造了一种城市自然的生态系统从而来合理进行水循环，统筹规划河道水系、传统排水管网，提高城市水环境质量，最终达到海绵城市建设理念下科学构建下雨水水系统的目的[6]。传统的雨水系统具有初期雨水面源污染严重、内涝风险高、雨水利用率低、改造难度高、成本大等问题，将海绵城市的理念融入雨水系统的构建中，系统规划、统筹建设，结合生态设施的建设及雨涝预警系统的建立，可以有效解决水安全、水资源的问题。