市政给排水设计中运用海绵城市理念的研究

陈巧蒙

杭州市水务集团有限公司 浙江 杭州 310009

我国城市人口数量较多，人均水资源占有率相对较低，加之水资源分配不均，导致在多个城市地区都存在水资源紧张现状。结合这一情况，在城市给排水过程中，提高污水、废水、雨水的收集、利用率是解决城市水资源利用现状的有效途径之一。所以，在市政给排水设计中，要深入探讨海绵城市里面的运用策略。

1 市政给排水设计中运用海绵城市理念的意义

1.1 提高水资源利用率

城市在原有规划设计过程中，通常会直接将生活污水、生活废水以及雨水等直接排入到自然水源内。没有对这些水资源进行回收利用，不仅造成了水资源浪费问题，也污染了自然环境。而在市政给排水设计中应用海绵城市理念，要求提高生活污水、生活废水以及雨水的利用率，以此提高城市自身的蓄水能力。例如，在城市给排水设计过程中，设计人员可以设计合理的水资源吸纳渗透系统，使生活污水、生活废水以及雨水可以直接进入到水循环系统中，提高废水的使用效率[1]。

1.2 缓解城市内涝与干旱

首先，在我国南方地区，受区域位置影响全年雨水较多，而且瞬时暴雨量相对较大，极容易出现内涝问题。应用海绵城市理念开展市政给排水设计，可以将多余雨水统一收集处理，加以利用补充，满足城市基础用水需求。其次，随着全球气候问题越来越严峻，在我国北方地区也经常出现城市内涝及干旱问题。应用海绵城市理念，可以有效降低北方城市内涝灾害的发生概率，还可以将收集的雨水应用于旱季缺水期，改善城市内部生态环境。

1.3 改善城市环境

人类社会的发展速度以及经济发展速度会对自然环境以及生态环境产生诸多影响，频繁发生的生态问题也与人类活动及经济发展直接相关。在市政给排水设计过程中应用海绵城市理念，可以有效促进城市的可持续性发展、改善城市内部环境、从源头上控制水污染问题，还可以有效提高城市自身的污水净化能力，对于改善城市环境、促进城市的可持续性发展有着重要的价值。

2 市政给排水设计困境

2.1 城市环境复杂

首先，随着城市化进程不断加快，城市内部土地资源的使用率越来越高，地下通道、车库以及地铁项目越来越多。而这些项目在实际使用过程中，会挤压雨水吸纳空间，使雨水净流量和峰值流量快速增加[2]。其次，在生态环境逐渐恶化的背景下，极端天气出现的概率越来越高。城市内原有的给排水系统已经无法满足极端天气的现实需求。原有城市内部的给排水系统在雨季经常会出现超负荷工作问题，导致雨季城市内部内涝问题严重，对市政给排水人员开展设计工作造成了诸多干扰。

2.2 雨水利用率低

首先，由于大部分城市内部的雨水回收利用系统都是公共性质的，普遍存在投资金额大、回报周期长的特点，短时间内无法为投资人带来高额的经济利润。所以，在城市建设发展过程中，投资人对于雨水回收利用系统的投资积极性不高。其次，城市在进步发展过程中，已经意识到了雨水回收利用系统的重要应用价值。但是，在实际新建雨水回收系统的过程中，盲目追求规模以及回收利用量，并没有充分考虑区域特点，导致大量雨水回收利用系统闲置的问题产生[3]。

2.3 市政给排水建设及与养护脱节

首先，城市在持续性进步发展过程中，前期规划的市政排水系统整体管径较小、排水坡度有限，经过长时间使用，管网内部已经出现多处堵塞，严重影响了市政给排水系统的过水面积。其次，为了优化城市环境，所有城市都会配备路面清洁人员。但是，这些人员在实际工作过程中，会直接将路面的淤泥、土块以及落叶的扫入雨水口内。个别城市居民以及商户在实际生活过程中，也会将大量垃圾以及杂物倾倒入雨水口内，导致雨水口堵塞问题时有发生，严重影响了雨水口的使用价值。最后，在市政给排水管网维护过程中，并没有对雨水管网和雨水口进行定期清洁及养护，导致道路积水问题频繁发生，这不仅会影响城市居民的正常出行，也会对城市居民的生命财产安全造成威胁。

3 市政给排水设计中运用海绵城市理念的策略

3.1 地下管网设计要点

首先，给水系统以及饮水系统是城市给排水系统的重要组成内容，也是满足城市生活用水以及工业生产用水的关键管线。在实际使用过程中，为了避免这类地下管线遭到人为破坏以及外力影响，需要使用HTP等保护性材料，提高管线的保护水平。在这类管线埋入地下之后，施工人员需要在管线上方填压实土体，且土体的强度标准至少要达到95%以上，确保给水管线在持续性使用过程中，不会受到地面荷载压力的影响出现破损问题[4]。

其次，基于城市消防监控的现实需求，在消防管线设计过程中，设计人员需要将其设计为一个闭环系统，由各区消防栓作为网络节点，不断提高城市范围内整体的防火水平。在设计消防管线的过程中，设计人员需要将消防管线与地下蓄水箱相互连接，并且确保消防管线内水压达到既定的标准。在这一过程中，设计人员可以使用水泵组来满足压力需求。

第三，结合海绵城市的设计理念，在对生活污水下水道进行设计过程中，设计人员可以采用PID设计模式，应用独立系统运行方式使生活排污下水道与其他排水系统相互分离[5]。设计人员也需要在地上建立相应的排污点以及废水收集点，确保城市污水可以直接由地下排污管网进入密封漏斗结构，最终排向地下废水井。

第四，应用海绵城市理念开展设计过程中，设计人员也可以以原有城市污水处理厂为基础，通过扩建、升级等方式进一步提高城市内部的污水处理水平。在城市污水处理厂扩建、升级过程中，可以按照表1所示内容进行改造。经过改造后的城市污水处理厂，可以快速收集生活污水以及工业污水，经过排酸、除碳氢化合物等降害处理之后，这些污水可以直接排放，不会对自然环境造成污染。

表1 某城市污水处理厂改造扩建明细

最后，基于海绵城市理念，在对城市内部原有地下管线进行改造和升级过程中，需要重点关注受污染雨水管道系统。通过建立雨污分流地下排水管道系统，可以有效收集城市地面径流，将其统一到未被污染的自然水体中，进行简单净化处理之后，就可以应用于城市清洁灌溉等工作中。这部分未被污染的自然水体，也可以直接进入地下储水箱进行储存。即使地下储水箱的储存量已经达到了既定标准，也可以将多余部分排向城市周边的江、河、湖、海中，不断提高城市给排水系统的蓄水调节水平。

3.2 改造透水铺装地块

第一，如图1所示，在对这些城市内部原有道路进行改造的过程中，可以充分应用透水铺装材料，改造路面结构，提高城市道路的渗水、透水能力。第二，在进行透水铺装地块改造过程中，施工人员也要着重关注施工区域路基的整体承载能力以及施工区域周边环境，确保在实际施工过程中，不会影响路基的强度。基于这一需求，施工人员可以结合实际情况，在路面中层设计混凝土垫层，实现隔离地表水的目的。基于此，施工人员还可以在路面上层铺设透水性较强的沥青混凝土板，通过调节路面坡度等方式，使改造后的道路能够与周边的排水系统形成一个完整的雨水收集渗透系统。最后，在改造透水铺装地块的过程中，设计人员可以结合城市内部原有停车场、运动场等进行改造，应用透水铺装材料对原有停车场以及运动场的路面进行改造，进一步提高城市内路面的透水渗水能力。透水性铺装材料在城市路面改造过程中有着极高的应用价值。

图1 透水铺装路面结构

3.3 加强绿化设施建设

在城市规划设计过程中，要对绿化设施进行重点关注，通过公园、广场、绿地等设施，不断提高城市内部的吸尘降噪水平，不仅可以满足美化城市的需求，也可以满足雨水吸纳、蓄渗透需求。随着物质生活水平不断提高，人们对于城市内部公园、绿地广场的要求也越来越高。城市内部公园、绿地广场不仅是休闲娱乐空间，也是改善生态环境的重要内容。但是，传统公园、绿地、广场在维护过程中会消耗大量的水资源，对市政给水系统依赖程度较高。在应用海绵城市理念开展市政给排水系统设计过程中，需要以提高城市的水资源利用率为基础，合理设计绿地、公园、广场的给排水系统，满足城市的可持续性发展需求。

首先，以海绵城市理念开展城市内部绿化设施规划建设过程中，设计人员需要多应用透水铺装材料、雨水花园等设施，在公园、绿地、广场中增加池塘、雨水调节池和人工湿地等。在雨季，可以充分发挥城市内部绿化设施的净化、吸纳功能，也可以减轻城市排水系统雨季排水压力。其次，在城市绿化设施规划建设过程中，设计人员需要着重关注湿塘以及人工湿地、调蓄水池等，通过这些设施，可以在旱季满足城市内绿化景观的灌溉需求[6]。总之，在市政给排水设计过程中通过应用海绵城市理念，可以实现城市内部水资源的循环利用，缓解城市内部给水压力，也能建设绿色城、绿色城市、健康城市以及生态城市[7-9]。

3.4 建立回收净化系统

海绵城市理念要求，在市政给排水设计过程中，要着重关注回收净化系统，这里所说的回收净化系统不仅仅是指雨水回收净化系统，也指生活污水以及工业污水的回收利用系统。

首先，设计人员在开展市政给排水设施设计过程中，要充分了解城市内不同区域的水质情况、水量情况以及排出方向，结合城市生活污水、工业废水以及雨水的收集需求，实行城市内给排水系统分步改造。设计人员 需要先改造城市内干旱、内涝严重区域的市政级排水系统，确保改造后的区域不会出现雨水堆积问题，也可以为后续改造工作积累丰富的经验[10]。然后设计人员需要将不同区域内的雨水再生管网连成一个统一的整体，实现城市内部所有污水及雨水回收净化利用的目的。其次，随着城市化进程不断加快，越来越多的城市新区规划建设，在开展市政及排水系统设计过程中，设计人员需要充分利用海绵城市理念，合理布置污水处理厂、废水处理厂、雨水蓄水池的位置，通过配置再生水处理回收利用系统，提高城市内部水资源回收净化水平。第三，城市水资源回收利用系统对于城市的可持续性发展有着重要的价值。但是，由于该系统的投资性价比相对较低，大部分投资人不愿意将资金投入到这项工作内容之中。在城市进步发展过程中，政府也要给予投资方一定的政策支持，通过贷款优惠、减免税收等方式鼓励更多的投资方加入到城市雨水回收利用系统施工建设中，快速完善城市内部水资源回收利用系统。最后，城市水资源回收利用系对于城市进步发展有着重要的意义，也与城市内部每一个居民息息相关[11]。所以，在建设城市水资源回收利用系统过程中，政府要加大宣传力度，提高城市居民的节水意识，将水资源回收利用理念深入到每个居民的内心中。总之，在市政给排水系统设计过程中，想要充分应用海绵城市理念，就要建立水资源回收净化系统。设计人员、政府主管单位以及宣传部门，都需要提高对城市水资源回收净化系统的重视程度，通过多种渠道，不断完善城市内部水资源回收净化系统，进一步提高城市内部水废水及雨水的回收净化能力。

4 结论

在市政给排水设计中运用海绵城市设计理念，可以有效提高水资源利用率、缓解城市内涝干旱、改善城市环境。但是，在市政洗排水设计过程中却普遍面临城市环境复杂、雨水利用率低以及市政给排水建设与养护脱节的困境。结合海绵城市理念在开展市政及排水设计过程中，要提高对地下管网设计的重视水平、改善改造透水铺装地块、加强绿化设施建设，同时建立回收净化系统，不断提高城市内水资源利用效率。