基于海绵城市概念下给排水系统构建问题的研究

中国城市发展规划设计咨询有限公司 许敬新

目前，全球都面临着水资源短缺的问题，而海绵城市的出现，则较大程度地缓解了此种情况。海绵城市概念是一种全新的城市雨洪管理概念，其能够通过对城市给排水系统的合理建设，将我国自然水资源传统的快速排出、速度排出的方式转变为将自然水资源合理储存并高效利用。另外，海绵城市也能够较好地解决部分城市频繁发生内涝的问题。而将海绵城市概念融入城市给排水系统的设计中，不仅能够进一步地改善人们的生活居住环境，满足人们日常的用水需求，也能够帮助城市实现稳定发展。

一、海绵城市概述

海绵城市从字面意思来理解，则可将其拆分为海绵、城市。海绵是日常生活中较为常见的一种物质，其不但具有力学与水分两种良好的性质，也能够做到多孔吸水[1]。首先是海绵的力学性质，这一点主要表现为海绵能够快速变形、压缩、回弹等等。其次是海绵的水分性质，这一点主要表现为海绵能够吸水、释水以及持水。而基于海绵所具有的这些特点，进一步引申出了海绵城市的概念。所谓海绵城市，主要指的是在降雨的过程中，城市的基础设施能够做到收集雨水、净化雨水、渗透雨水，并将雨水合理储存且循环利用。这样城市便能极好地适应突发的环境变化，也能够最大限度地提升自然水资源的利用率。因此，海绵城市概念是一种全新的城市雨洪管理概念。而基于海绵城市概念所设计出来的城市给排水系统，不但能够减少内涝灾害对城市带来的影响，也能够合理、科学地利用雨洪资源，为城市构建出更佳的水文环境。例如，新加坡这个国家雨水资源十分充沛，其便是基于海绵城市的概念来设计城市的给排水系统。这就使得新加坡增强了对雨水的疏导力度，进而形成了较为规范的雨水管理方式。又例如，韩国首尔，其为了能够改善自身的水文环境，而选择提升地面的渗透性以及土地本身的蓄水功能，这就使得首尔变为了一个能够让水呼吸的绿色城市。

二、推进“海绵城市”对城市给排水建设的现实意义

目前，越来越多的人对城市中的基础设施建设，尤其是给排水系统提出了更多的、更高的要求与需求。这就需要我国相关部门站在全新的起点上，转变之前老旧的思路与想法，实际工作中也要不断创新[2]。只有这样，才能使最终的效果得到提升，城市建设基础中的问题也才能被有效解决。而在这样的基础之上，海绵城市的建设就变为了我国各大城市建设中的一项重要内容。

（一）弥补城市给排水设施的欠账

海绵城市的建设，也就是通过将自然途径和人工措施互相融合的方法，来恢复城市在开发以前的自然水文特征，这样对能使城市原有的生态系统得到保护[3]。因此，海绵城市的主要要求便是使城市能够达到涵养水源的条件，也能够较好地适应暴雨等极端天气。而通过自然途径和人工措施相结合的方法，能让城市在原先的建设模式之下，将已经被破坏的水资源与其他周边的自然环境进行恢复和修复。这样的方式也能够在城市建设中具有一定程度的保护性质，最大限度地降低城市原有水生态环境的破坏力度。只有城市中的绿色空间得到增加，在改善城市生态环境时将雨水的储存、渗透以及净化功能得到提升，才能及时地为人们补充生活用水。在海绵城市的建设中，相关人员应做到将雨水、地表水以及地下水一起统筹规划，这样能使各个环节都具有协调性。例如，给水环节、排水环节、循环利用水资源环节等等。除此以外，相关人员也务必要充分地考虑到城市后续的发展情况以及建设给排水系统时的复杂情况和周期较长的情况。因此，在建设海绵城市时，要使城市中的生态环境得到保护，对土地的利用情况、城市绿化的情况等等都要有所结合。只有这样，才能最大限度地发挥出自然资源的优势，缓解城市给排水系统的压力，实现“排水快、能蓄水、能二次利用水资源”的目的。

（二）减少极端天气的影响

通过海绵城市的建设，能够在完善的城市给排水系统的帮助下，将排水中的各项措施都较好地结合在一起。例如防水、排水、渗水、储水等等方面。这将可以较好地降低由于城市地面不透水面的扩大，当遇到因大雨等极端气候因素而造成的城市地面径流汇聚速度过快、流量增大的影响程度，从而最大限度地减轻城市防洪排涝的压力，最大限度地减少城市内涝的次数及其所造成的危害。

（三）利于提高城市水资源利用率

只有在城市现有的环境之下建设海绵城市，并使其具有自然积存、自然渗透、自然净化等等功能，才能够使城市水资源的利用率有所提升，才能让城市与自然环境和谐发展[4]。海绵城市的建立，能够使城市中的天然水资源被有效地利用，这也在一定程度上减轻了城市水资源供应紧张的压力。在海绵城市的建立过程中，还可以统筹规划城市雨水系统、城市径流排放系统等等。使城市能够对雨水资源发挥出渗透、储存、净化等等功能，也能够较为有效地控制径流总量以及峰值。

三、城市给排水系统问题

（一）给排水设施欠账较多

随着我国城市化进程逐渐加快，各种建筑物的高度也在不断上升，每天也都有大量的建筑项目开始施工。这样虽然使城市化的规模有所扩大，但也使水资源日益短缺。目前，我国部分城市老旧的给排水系统，已经完全不能满足人们日常生活中的用水需求，在暴雨等极端天气来临之时，也不能较好地缓解城市排水的压力。除此以外，我国相关部门也并未扭转传统的“重地上轻地下”的思维方式，这就导致给排水、地下结构、土木工程等等相关人才十分稀少。虽然城市表面建设比较迅猛，但地下设施却并未跟上同样地步伐，这就使得城市发展会出现“开拉链”的现象。即我国部分城市已经开始开展给排水系统的维护和保养工作，但部分城市却刚刚开展给排水系统的测绘、排查工作。

（二）老城区排水系统功能落后

我国大多数城市在原先的规划设计中，没有结合城市后续的发展状况，再加上城市给排水设计的措施和理念尚有不足，因此导致大部分城市中的老城区给排水系统设计十分不合理，也不能满足城市发展中的需求。

（三）给排水系统设计标准不一

目前，我国诸多城市的给排水系统在开展建设时，所参照的设计标准存在一定程度的差异。这就会导致城市给排水系统的设计标准不具有统一性[5]。而随着我国社会经济的不断发展，当下我国建筑工程中的最主要材料是钢筋混凝土，这就会导致城市在遇到暴雨等极端天气时，地表雨水的渗透功能受到一定程度地限制。地表的渗透功能较差，则会使雨水汇集在城市地表，逐渐形成城市内涝。另外，我国传统城市给排水管道的内径较小，并不能较好地满足当下城市的排水需求。这也就导致城市不能在极短的时间之内将雨水较好地排出，从而增大了城市内涝的发生概率。

（四）排水系统缺乏保养维护

当下，我国城市在发展过程中，相关部门并没有对城市给排水系统加以重视。因此也就不能采取较好的措施来对城市给排水系统做到日常的保养以及维护工作，这就导致城市给排水系统在较长时间的运用过程中，十分容易受到内部环境与外部环境的影响，以致出现城市给排水系统堵塞、损坏等问题，导致城市给排水系统也就无法正常运行。

（五）来充分利用雨洪资源

目前，城市道路硬化的比率正在不停提高，这已严重影响到了城市水循环的径流环境。当雨洪资源被系统排除后，将会使城市的地下水资源严重不足。由于我国开发利用雨洪资源的起步时间较晚，对雨洪资源的基础建设也都要晚于城市的基本建设。因此，和一些西方发达国家相比，我国在这方面上还有着较为显著的差距。具体有以下两方面的原因：首先，由于我国的气候环境，会使我国城市内部的排水难度增大。其次，我国城市的给排水系统较为老旧，并未完善排水管道，经常会出现污水、雨水共同使用排水管道的出现。并且，我国大多数城市对改善雨水和污水的分流难度较大，投入的成本也较多，不能够轻易实现。

四、海绵城市给排水系统构建要点

（一）基于城市规划体系设计

相关人员在进行城市给排水系统的设计时，要首先了解并掌握城市建设的用水需求以及城市自身的发展情况，其次要仔细分析近几年城市的用水情况，以此来构建平衡用水模式，最后相关人员才能根据这些数据来科学、合理地规划城市给排水方案，从而提出节约用水的方法[6]。

（二）增强专业性技术研究

在城市的基础设施之中，给排水系统影响着城市后续的综合发展，因此给排水系统尤为重要。另外，其也具有施工周期长、成本投入多等等特点，所以对其设计方案以及施工方式都有着极为严格的要求。特别是目前我国对于海绵城市的建设还处在起始阶段，相关规章制度以及施工措施都较少，能够提供给城市给排水系统的参照依据也不多，相关人员只能边建设、边摸索。所以基于海绵城市概念来构建城市给排水系统也具有较强的不确定性。

（三）落实体系建设责任

为了在海绵城市概念的基础上，把城市给排水体系的建设责任落实到位，则先要对适合海绵城市规划的地方进行试点研究。然后再以城市自身的基础设施为对象，对其进行统筹分析和整体规划[7]。这样不但能增加城市原有基础设施的安全性，而且还可以使之和城市供水体系协调工作。在设计城市供水体系的过程中，相关人员务必要仔细分析工程的可行性，且综合分析各种因素。另外，也要具体落实城市给排水系统的建设责任。只有这样，才能逐渐实现城市给排水系统建设的规范化以及标准化。

（四）扭转给排水设计想法

1.提高路面标高以及绿化标高

如果道路高度低于绿化带的高度，将会在遇到大雨等极端天气时，导致降雨迅速渗入排水系统，水资源将无法被有效使用。另外，如果大量的雨水直接流入城市绿化带，将会冲走淤泥或将其引入管网当中，从而产生环境污染问题。所以，在设计城市的供水系统时，务必要提高道路标准和绿化高度。

2.构建雨水花园

目前，我国已有大部分城市开始构建雨水花园。这不但能使城市周边的生态环境得到保护与净化，也十分符合蓄水需求。但在相关人员设计雨水花园时，务必要结合城市的实际情况，以此来达到雨水花园与城市的和谐统一。

3.构建绿色屋顶

绿地能使城市蓄水方面的效果有所增强，所以应积极地构建绿色屋顶，以此来达到水资源高效使用的目的。构建绿色屋顶不但能够缓解城市给排水系统的压力，减少城市内涝的问题，也能够使雨水的蒸发量有所增加，提升城市的空气环境。

（五）完善雨水收集系统

1.屋面雨水收集系统

屋面雨水收集系统指的是利用城市建筑物的屋面将雨水收集，再通过雨水收集设施，将收集到的雨水汇集到室外的雨水收水井之中。屋面雨水收集系统主要由雨水斗、收集管路等等设备所构成。除此以外，在海绵城市概念下所设计出的雨水收集系统，不但具有收集雨水、排放雨水的功能，也能够做到对雨水的初步处理，例如，过滤雨水、给屋面降温等等。

2.地面雨水收集系统

在室外雨水收水井进行雨水收集时，可以通过相关的雨水汇集管路，将所收集到的雨水汇聚到雨水调蓄系统的进水井之中。基于海绵城市概念的设计下，地面雨水收集系统应独立于排放系统[8]。通常雨水自然降落之后，会渗透进地面之中并逐渐蒸发。在海绵城市的概念之下，将雨水系统进行设计，能够实现雨水在自然状态之下的去处转换，使雨水资源的利用率有所提升。在屋面污水收集系统收集雨水时，可以将雨水进行初步的过滤。这就会使雨水的质量较好，此时雨水也能够被直接收集或者运输。但若城市的空气环境较差，则雨水中的污染物较多。因此可以在收集雨水后，先将雨水输送到弃流井中，将雨水过滤后，再将雨水进行收集和储存。对地面雨水收集系统来说，其能够对地面径流和地下径流的雨水进行收集处理。这就降低了雨水在城市中汇聚的时间，有效地规避了雨水腐蚀植物或城市内涝情况的出现。

3.雨水回用系统

在海绵城市的概念下，设计雨水的供给系统时，尤其要重视雨水的水量和水质这两点。雨水供给系统主要是由水泵井、给水管路、供水泵等设施构成。通过运用雨水供给系统，不但可以有效利用城市中的雨水资源，而且也能够对城市路面进行冲洗以及浇灌城市中的绿化带。

4.雨水排放系统

在构建城市给排水系统的过程中，能够通过合理设计雨水排放系统，使城市的防洪与防涝能力得到提升。在海绵城市的概念下，主要是利用雨水排放井，经过排放管路，将雨水排放到最近的自然水体或者雨水管道之中。而在设计时，具体有以下两点需要注意：首先，雨水排放系统中应对管路的排泥和清洗排水问题加以重视。这样能较好地规避雨水在排放时出现管道堵塞的问题。并且，在设计雨水排放系统的承载力时，也要低于城市给排水系统的承载力。其次，要使排水系统的收纳能力得以提升。相关人员可以基于海绵城市中的一些设计理念，来提高排水系统对雨水的收纳能力。

五、结语

综上所述，我国传统的城市给排水系统只对人们的日常用水以及排出废水发挥出了两个功能。而基于海绵城市概念下的城市给排水系统，则在此系统原有的功能上，增添了收集、处理以及利用雨水资源的功能，这就会使城市水资源的利用率有所提升，也能使城市给排水系统抵御极端天气的能力有所提高，进一步地推动了城市的可持续发展。