排水设计在海绵城市理念中的应用

文/杜江 北京市工业设计研究院 北京 100053

当前，对于“海绵城市”的发展在世界各国都有不同程度的发展，尽管概念有所差异，但是其本质基本相当，都是将生态化的理念融入到城市规划当中，通过对城市范围内分散的自然降水的有效收集和利用，实现水资源的有效开源，如此方能在满足城市给排水需要的同时，减少对水资源的索取，实现城市与自然环境的和谐相处。

1、海绵城市的定义及原则

所谓“海绵城市”是指通过合理的城市规划和设计将城市各要素构建为统一的整体，是一种形象的表述，国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”，城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

海绵城市建设应遵循生态优先原则，以渗、滞、蓄、净、用、排为主要技术措施，缓释、慢排及源头控制为主要设计理念，优先利用自然排水系统，建设生态排水设施，实现城市雨水径流源头减排、分散蓄滞、缓释慢排和合理利用，使城市开发建设后的水文特征接近开发前，有效缓解城市内涝，削减城市径流污染负荷，减缓或降低自然灾害和环境变化的影响，保护和改善水生态环境。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，最大限度的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、海绵城市建设与传统城市建设的区别

传统城市建设模式，硬化面积大，降雨时，主要依靠排水管渠、排水泵站等设施来排水，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转的情况。

海绵城市建设，首先要扭转观念。根据《海绵城市建设技术指南》，利用“绿色”措施组织排水，以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计为理念。

建设“海绵城市”并不是推倒重来，取代传统的排水系统，而是对传统排水系统的一种“减负”和补充，最大程度的发挥城市本身的作用。在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。

3、工程实例

国家先后公布两批中央财政支持海绵城市建设试点，如：迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁等30个。重点是要解决城市建设中的水环境、水生态和内涝问题。

其中萍乡市西门内涝区综合整治工程建设规模及工作主要内容为：西门内涝区、核心区、任务区，北以昭萍东路、东以萍水河、南以跃进南路——八一路——西环路、西以萍水河为界，总面积为0.94平方公里，完成建筑小区LID工程、公园广场LID工程、市政道路管线、末端控制系统（调蓄池和泵站）设计工作。

4、公园与广场LID工程-萍乡市人民公园

4.1 工程概况

萍乡市人民公园位于老城区范围内，广场路与跃进南路交汇处，用地面积11323m2，建筑占地面积为419m2，建筑密度3.7%，根据该公园海绵城市建设方案，生物滞留池面积429m2，透水铺装约2247m2，旱溪草沟155米。

4.2 设计内容、范围

设计范围内的室外园林景观、园林建筑及给排水、景观照明。

4.3 海绵技术设计

该区域内设计的海绵设施有生物滞留池、透水铺装、旱溪草沟。

4.3.1 生物滞留设施施工要求

（1）植被及种植土层厚度视植物类型而定，草本植物≥600mm,灌木≥900mm,乔木≥1200mm,为增加渗透性能，种植土可掺入20%细砂。种植土必须经细筛过筛且与细砂混合均匀。

（2）蓄水深度200mm-250mm，

4.3.2 透水混凝土路面施工要求

（1）道路的宽度和坡度以施工图中的尺寸标注为准。

（2）透水混凝土面层应设计纵向和横向接缝，纵向接缝的间距应按路面宽度在3.0m-4.5m范围内确定，横向接缝的间距宜为4.0m-6.0m。

4.4 海绵设施维护管理注意事项

4.4.1 基本要求

（1）公共项目的低影响开发设施由城市道路、排水、园林等相关部门按照职责分工负责维护监管。其他低影响开发雨水设施，该设施的所有者或其委托方负责维护管理。

（2）应建立健全低影响开发设施的维护管理制度和操作规程，配备专职管理人员和相应的监测手段，并对管理人员和操作人员加强专业技术培训。

（3）低影响开发雨水设施的维护管理部门应做好雨季来临前和雨季期间设施的检修和维护管理，保障设施正常、安全运行。

（4）低影响开发设施的维护管理部门宜对设施的效果进行监测和评估，确保设施的功能得以正常发挥。

4.4.2 透水铺装

（1）面层出现破损时应及时进行修补或更换；

（2）出现不均匀沉降时应进行局部整修找平；

（3）当渗透能力大幅下降时应采用冲洗、负压抽吸等方法及时进行清理。

4.4.3 维护频次

(1）生物滞留设施：检修、植物养护2次/年（雨季之前、期中）。植物栽种初期适当增加浇灌次数；不定期的清理植物残体和其他垃圾。

（2）透水铺装：检修、疏通透水能力2次/年（雨季之前和期中）。

4.4.4 风险管理

(1)陡坡坍塌、滑坡灾害易发的危险场所，对居住环境以及自然环境造成危害的场所，以及其他有安全隐患场所不应建设低影响开发设施。

(2)低影响开发雨水设施的运行过程中需注意防范以下风险：

生物滞留设施、渗井、渗管/渠、渗透塘等渗透设施是否引起地面或周边建筑物、构筑物坍塌，或导致地下室漏水等。

5、市政道路管网工程-八一路

5.1 工程概况

八一路为城市次干路，西起西环路，东至萍水北路，现状为一块板形式，机非混行，道路为不等宽形式，平均宽度30m，长度为0.79km。现状排水管线为雨污合流管线，双侧布置，管径规格为400mm＊400mm及600mm＊600mm。现状管网年久失修，淤积严重。加之地势低洼，以至八一路成为西门内涝区内涝最严重的区域之一。

5.2 设计内容、范围

道路改造的内容为：行道树改造为下沉式绿地、人行道透水铺装改造、车行道面层加铺改造以及市政排水管网改造。

涉及道路、交通、给排水、绿化等专业。设计内容包括：道路横断面设计、人行道下沉绿地设计、人行道透水铺装设计、车行道排水沥青路面设计、边缘排水系统设计、市政道路排水设计以及附属构。

道路排水系统采用雨、污水分流制，保留并局部改造现状排水管线为污水管线，新建雨水管线。雨水自东向西排入西环路雨水系统。

5.3 主要遵循原则

（1）城市道路应在满足道路基本功能的前提下达到相关规划提出的低影响开发控制目标与指标要求。为保障城市交通安全，在低影响开发设施的建设区域，城市雨水管渠和泵站的设计重现期、径流系数等设计参数应按《室外排水设计规范》（GB50014）中的相关标准执行。

（2）道路人行道宜采用透水铺装，非机动车道和机动车道可采用透水沥青路面或透水水泥混凝土路面，透水铺装设计应满足国家有关标准规范的要求。

（3）道路横断面设计应优化道路横坡坡向、路面与道路绿化带及周边绿地的竖向关系等，便于径流雨水汇入低影响开发设施。

（4）路面排水宜采用生态排水的方式，也可利用道路及周边公共用地的地下空间设计调蓄设施。路面雨水宜首先汇入道路红线内绿化带，当红线内绿地空间不足时，可由政府主管部门协调，将道路雨水引入道路红线外城市绿地内的低影响开发设施进行消纳。当红线内绿地空间充足时，也可利用红线内低影响开发设施消纳红线外空间的径流雨水。低影响开发设施应通过溢流排放系统与城市雨水管渠系统相衔接，保证上下游排水系统的顺畅。

（5）城市道路绿化带内低影响开发设施应采取必要的防渗措施，防止径流雨水下渗对道路路面及路基的强度和稳定性造成破坏。

（6）城市道路经过或穿越水源保护区时，应在道路两侧或雨水管渠下游设计雨水应急处理及储存设施。雨水应急处理及储存设施的设置，应具有截污与防止事故情况下泄露的有毒有害化学物质进入水源保护地的功能，可采用地上式或地下式。

（7）道路径流雨水进入道路红线内外绿地内的低影响开发设施前，应利用沉淀池、前置塘等对进入绿地内的径流雨水进行预处理，防止径流雨水对绿地环境造成破坏。

（8）低影响开发设施内植物宜根据水分条件、径流雨水水质等进行选择，宜选择耐盐、耐淹、耐污等能力较强的乡土植物。

（9）下凹式立体交叉道路极易形成城市积滞水点，排水形式应采用强排与调蓄相结合的方式。鉴于下凹式立体交叉道路雨水系统多为城市排水系统的一部分，在其排水系统中设置调蓄排放系统有利于提高整个雨水排放系统的设计标准。

5.4 雨水调蓄分析

5.4.1 综合径流系数评估

现状沥青路面面积15113m2，不透水人行道13517m2，现状综合径流系数0.66。采用低影响开发模式，人行道改造下沉绿地面积3127m2，透水铺装面积10308m2。改造后综合径流系数为0.52。八一路采用低影响开发模式后可有效降低综合径流系数，减少外排雨水径流量。

5.4.2 雨水调蓄量评估

根据《海绵城市建设指南》及《萍乡市海绵城市建设试点城市实施方案》，按照75%年径流总量控制目标22.8mm雨量控制，计算得出需要调蓄总量为339.61m3。

人行道上增加下凹式绿地有效调蓄水深平均为0.12m，绿化面积为3127m2，可滞留雨水375.24m3。

按低影响开发模式建设，以雨水调蓄量为评价指标，改造后道路可滞留的雨水为375.24m3，可以控制25.2mm的降雨，大于75%年径流总量控制目标。

6、建筑小区LID工程-北星小学

6.1 工程概况

6.1.1 项目概况

北星小学位于老城区范围内，安源区凤凰街。用地面积5171m2，建筑占地面积为955m2，建筑密度16.9%，保留塑胶路面1479m2。

6.1.2 现状分析

校园内主要有教学楼、操场。现状绿化率极低，只有少数几个树池及一小片楼前绿化。操场跑道为塑胶地面，周边路面为广场砖，但路面破损处均较多，因此对其进行改造。现状排水系统为雨污合流，急需对雨污系统分流改造设计。

6.2 设计内容、范围

根据该校区海绵城市建设方案，拟建设下沉式绿地面积为49m2，彩色透水混凝土路面面积约2688m2，下沉式树池面积为10m2，雨水蓄水模块62.21m³。

6.3 控制目标

按照75%控制率的要求，22.8mm及以下的雨水均需要控制住，需要调蓄量为62.95m3。其中下沉式绿地调蓄量为4.9m3,本工程设置一个调蓄容积为62.21m3的模块式调蓄池进行调蓄,改造后雨水径流量控制率为77.69%,对应降雨量为24.49mm,满足要求。

按照海绵城市要求，需要控制雨水径流污染，去除率为50%，经过核算，改造后污染物去除率为62%，满足要求。

6.4 采用的主要技术措施如下

（1）对周边有绿地的雨落管，用雨水罐进行断接处理，雨水先通过雨水罐收集后再流入周边下沉式绿地中进行调蓄，超标雨水经过溢流口排入周边雨水沟中；对周边没有绿化的雨落管，在雨落管下设置水簸箕，雨水先经过透水路面下渗，超标雨水经地面排入排水沟，排入室外雨水系统。

（2）原有排水沟堵塞、破坏严重,本工程根据原有排水沟的走向新建一条排水沟，将雨水排入市政雨水管道中。

（3）将小区跑道及周边硬化路面改造为彩色透水混凝土路面，并且在路面下设置渗排管，雨水经渗排管收集后排入雨水沟。

结语：

当前的世界各国已经认识到城市给排水设计对于节约水资源的重要性，也开始进行相关方面的尝试。海绵城市的提出就是该方面的成功案例，进行设计时应该从功能性和生态性角度考虑，实现水资源的合理利用，从而形成城市与环境和谐相处的新型城市设计模式。对于解决我国城市中水资源短缺、内涝频繁发生等城市给排水突出问题，以及改善城市人居环境，满足城市居民不断增长的水需要，促进城镇化全面发展，都有着尤为重要的现实意义。

[1]管晶晶,陈彬.海绵城市理念在城市规划的应用与建议[J].工业b,2015(37)：216.

[2]张杰,陈晓宇.海绵城市在现代城市建设中的应用研究[J].引文版：工程技术 ,2015(26)：71.

[3]王坤,和洪建.海绵城市在现代城市建设中的应用研究[J].科研,2015(22)：308.

[4]《海绵城市建设技术指南》（试行）.

[5]《雨水控制与利用工程设计规范》DB11/685-2013.

[6]《雨水控制与利用工程》（建筑与小区）15BS14.

[7]北京市《雨水控制与利用工程设计规范》配套图集（市政工程部分）14SSXXX.

[8]《排水工程》中国建筑工业出版社.