基于海绵城市理念的给排水设计研究

陈舒萍

（广州市市政集团设计院有限公司，广东广州 510060）

0 引言

当前，传统的给排水设施已然无法满足当前城市发展以及给排水需求，促使城市内不同程度洪涝灾害的发生更加频繁，并不利于城市生活的优化。在此背景下，我国逐步引入海绵城市理念展开城市建设，这对于城市给排水设计提出更多要求，使得应用海绵城市理念改造市政道路给排水势在必行。

1 海绵城市理念概述

海岸城市理念要求在进行城市排水设计期间促使原有城市具备海绵的特性，将简单的雨水直接转入下水道进行处理逐步转变为对降雨进行收集与存储，并在经过渗透处理后，将净化雨水直接转变为地下水并投入后续使用[1]。依托这样的城市给排水规划设计方式的落实，能够达到更好调节水循环的效果。在当前生态建设背景下，在给排水设计中融入海绵城市理念内容与指导思想是必然选择，也具有极高的现实意义。

2 海绵城市理念支持下给排水设计的主要原则

2.1 尊重自然

切实遵循自然本底条件展开给排水设计，尽可能避免损坏自然本底条件，同时在给排水设计中还要坚持从源头入手完成对径流雨水的控制以及充分利用。

2.2 系统性

要求在给排水设计中充分考量整个市政道路的完善，切实参考区域内现有文化设施、自然景观等展开设计，保证对周边环境资源落实充分性利用，从源头入手，完成对给排水方案的综合性、系统性设计与规划。

2.3 海绵设施多样性展示

在海绵城市理论的支持下，应当尽可能将“渗、蓄、滞、净、用、排”等技术引入给排水设计方案中[2]，以此提升相应工程设计方案的展示型效应，保证该项目可以为其他同类项目的设计与建设提供有关于海绵城市建设方面的示范效应。

2.4 经济适用性

在进行给排水设计过程中，需要纳入对方案以及使用技术可行性的判断，保证实际设计的方案内容以及应用的技术能够在现实条件下发挥出预期作用。同时，还要对整个方案的经济性进行考量，避免产生过大成本。

3 海绵城市理念支持下的给排水设计实例分析

3.1 项目概述

某市政道路长度约为1.6km，道路红线宽度达到60m，由于该道路的现实功能现状并不理想，存在着雨水径流污染严重、拥有多处积涝点等问题，针对该市政道路展开给排水系统的优化设计与建设迫在眉睫。

在《广州市海绵城市专项规划（2016—2030）》正式公布的大背景下，市政道路给排水系统的设计与改良需要切实引入海绵城市理念相关内容与要求，保证可以实现对水资源的合理性利用，促进海绵城市的更好发展。

3.2 总体设计方案

原有道路具备较为理想的自然本底条件，在本次道路给排水优化改造工程中，主要完成对道路雨水系统的进一步完善，避免在降雨气候条件下发生道路内涝雨水的问题，并结合生态控制设施等结构的投放，促使该市政道路的品质进一步提升。项目中，所设定并落实的总体方案如图1所示，保证在完成给排水设计与建设后，可以使得小降雨达到83%年径流总量控制率目标以及年SS总量去除率50%目标，且能够促使相应给排水系统更好应对暴雨气候。

图1 项目总体方案设计

3.3 具体方案设计

3.3.1 源头控制

37.1mm为设计降雨量，对于本项目中的市政道路而言，其拥有相对理想的生态条件（具备大面积绿地），所以在实际的给排水设计中，充分落实对现有环境条件的利用，引入自然生态的绿色雨水技术、源头控制技术，实现对雨水径流污染问题的有效解决[3]。基于此，在设计中，主要应用滞蓄型植草沟配合雨水花园的方式完成人行道周边绿地的构建；主要应用护坡型雨水花园完成坡绿地的构建；主要应用集中雨水花园控制的方式完成湿地周边构建，促使降雨期间在道路中聚集的雨水能够在短时间内自动流向道路两侧的植草沟以及雨水花园中，随后流入附近水体。

本市政工程道路的机动车道宽度为11.5m、非机动车道宽度为4m、人行道宽度为3.5m、绿化带宽度维持在10～15m的范围内，为确保改造设计后的给排水系统能够切实发挥出其优势性，达到更好支持海绵城市建设的效果，在本项目中还实施了道路断面改造。此时，主要针对该市政道路现有的机动车道排水竖向实施保留处理，对现有排水沟进行封闭，同时完成宽度为1m的机动车与非机动车隔离带的新建；切割机动车与非机动车隔离带，并在每间隔10m的条件下设置一个明沟（规格为40×50cm），以此引导在机动车道内聚集的雨水能够在明沟的支持下迅速流向非机动车道内；针对道路内现有的人行道实施改造设计与处理，不对原有人行道的高度进行增高，以此确保降雨后雨水能够在非机动车道以及人行道的支持下，在短时间内于道路周边绿化带内汇集；将滞蓄型植草沟引入道路靠近水体的一侧，实现雨水滞蓄，并支持雨水传输的顺利展开，驱动雨水在更短时间内顺利转移至雨水花园内落实集中控制；将滞蓄型植草沟引入道路另一侧，在植草沟的支持下，促使雨水能够顺利流入护坡型雨水花园内落实集中控制；优化改造道路原有人行道，并实施对路沿石高度进行调整处理，以此促使无法利用植草沟以及雨水花园进行控制的雨水能够转移至步道区域内，随后传递至湿地周边的集中雨水花园内完成控制。同时，为了避免植物长时间在雨水中浸泡，在本次设计中，主要设定10cm为植草沟控制调蓄水深度；设定15cm为雨水花园控制调蓄水深度。

对于植草沟而言，主要将其设置在距离人行道3m的草地范围内，引入砾石层，结合植草沟内的土壤共同实现对雨水的过滤，从而达到解决雨水径流污染严重这一问题的效果，还可以依托植草沟内植物的投放，促使雨水的流速有所降低，避免在强降雨气候条件下发生水土流失等问题，并支持对地下水的有效补充。

对于雨水花园而言，其主要由溢流口、种植土壤层以及蓄水层构成。其中，溢流口设置在雨水花园的边缘位置，相应排水管道与市政管网整体排水管道之间直接连接；依托与LID联通支持对雨水的充分利用，然后再进行雨水排出[4]；种植土壤层内投放保湿性能更加理想的沙质土，并引入草本植物，设置该层厚度为200mm；蓄水层高度设定为150mm，主要承担着对雨水中的沉淀物进行留存以及其中附着金属物质的清除等任务。

3.3.2 涝点控制

结合对本市政道路的实际建设情况以及应用现状进行分析，能够了解到的是，在该市政道路范围内存在着3个局部积水点，因此在本次市政道路给排水优化设计中，着重落实对这些积水点的处理，即完成涝点控制设计，从而达到进一步优化给排水性能的效果，也为雨水收集提供更好条件，支持海绵城市建设。

对相应积水点的产生原因进行分析，能够了解到的是，该道路在当前主要应用了V字型排水方式，具体而言，就是在实际的道路排水过程中，充分发挥出在非机动车道与机动车道中间位置设置的排水浅沟的作用。然而，对于该排水浅沟而言，其实际所具备着的流量维持在相抵较小的水平，所以在排水浅沟发生淤堵问题的条件下，一旦遭遇较大规模的降雨气候，势必会导致在市政道路上积累的雨水无法在最短时间内完成及时性排出，最终使道路内低洼点位置产生积水。

基于这样的情况，在本次市政道路给排水优化项目中，主要完成涝点控制设计，即积水点改造处理。在此过程中，主要针对整个市政工程道路实施翻新处理，对非机动车道、人行道原有的坡向进行变更与调整，以此促使降雨气候条件下实际产生的雨水能够在更短时间内自动流向道路两侧的绿化带区域，并在绿化带内包含着的植草沟、雨水花园的支持下，实现对于雨水的滞蓄控制。基于此，在发生强降雨时，雨水能够在更短时间内通过低影响开发设施，并自动流向周边湿地区域内。图2为涝点控制设计中的改造断面。

图2 涝点控制设计中的改造断面

3.3.3 大排水控制

本工程的道路相对平缓，所以雨水难以在道路区域内迅速流动，并更多呈现为垂直积水状态。基于这样的情况，在实际的设计过程中着重落实对非机动车道以及人行道的优化，引入低人行道断面，以此促使道路范围内积累的雨水可以迅速、自动流向道路两侧的绿化带并实现排放。本次给排水设计中所设定的道路大排水控制方案如图3所示，在实际遭遇的强降雨气候的条件下，雨水会迅速转入植草沟以及雨水花园；对于一些超过低影响设施的雨水而言，其能够自动沿着植草沟转移至硬化分散坡地步道入口区域。依托这样的雨水排放设计，可以达到有效控制强降雨对区域绿地造成过分冲刷现象发生的效果，为雨水的输送提供有力支持，促使雨水能够全部在更短时间内转移至坡绿地末端位置，并在湿地范围每聚集。在实际遭遇中小降雨气候的条件下，雨水会迅速转入植草沟以及雨水花园，而针对无法利用植草沟以及雨水花园进行控制的雨水，会引导其流向步道位置，同时转移至湿地末端中设置的集中雨水花园内，实现对雨水的集中性管控。依托这样的市政道路大排水控制方案的设计，能够完成对中小降雨、强降雨的更好应对以及实际产生降雨量的迅速、有效排放，可以达到更好应对暴雨气候的给排水设计目标。

图3 市政道路大排水控制方案

4 结语

综上所述，在当前生态建设背景下，在给排水设计中融入海绵城市理念内容与指导思想是必然选择，也具有极高的现实意义。依托尊重自然、系统性、经济适用性等原则的落实，充分考量整个市政道路的完善性设计，保证对周边环境资源落实充分性利用，并结合对雨水径流污染严重、拥有多处积涝点等现实问题的解决，完成市政道路给排水设计，实现了道路排水速度与成效的提高，也为区域地下水资源的补充、现实水循环的优化提供了有力支持。