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海绵城市理念下城市给排水管道系统构建

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：曾学良

[导读] 摘要：近年来，随着我国现代化城市发展进程的加快，海绵城市理念在给排水建设领域得到应用推广，是传统给排水管道系统与现代绿色技术在新时代背景下的有机结合，有效缓解了城市热岛效应，为城市给排水建设事业的发展提供全新契机。

        中冶华天南京工程技术有限公司 210019
        摘要：近年来，随着我国现代化城市发展进程的加快，海绵城市理念在给排水建设领域得到应用推广，是传统给排水管道系统与现代绿色技术在新时代背景下的有机结合，有效缓解了城市热岛效应，为城市给排水建设事业的发展提供全新契机。因此，为建设优质城市给排水工程，本文对海绵城市理念下的城市给排水管道系统构建问题进行分析，提出具体构建措施，为从业人员提供参考。
        关键词：海绵城市理念；城市给排水；管道系统
        引言
        海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，城市给排水系统可以适应外部环境的变化，具有吸水、净水、渗水与排水等功能，有效预防雨水带来的自然灾害，实现水资源在城市环境中的自由迁移，被视作为城市给排水工程的未来发展方向。
        一、城市给排水管道系统建设现状
        1、防水排涝能力不足
        当前在我国部分城市中，所建成给排水管道系统规模较小，存在设计局限性，在强降雨气候或遇到雨水带来的自然灾害时，无法切实满足城市给排水需求，易出现雨水淹没道路与污水上涌现象，对城市环境造成污染破坏，并影响到城市居民的日常生活。
        2、城市水源易受污染
        根据部分城市给排水管道系统实际运行情况来看，由于系统设计不合理，容易造成城市水源污染问题。一方面，部分城市采取雨污河流模式，将流入管网中的雨水和污水进行混合处理，不但加大了水处理设施的运行负担，还加剧了雨水的污染程度，产生大量重度受污水体。另一方面，现有排水管道存在长度不足、结构不合理、部分管道破裂堵塞等问题，在实际排水期间导致部分污水向外渗漏，对城市水源造成污染，威胁城市居民用水安全。
        3、没有合理利用雨水资源
        根据相关调查结果显示，当前我国仅有部分城市给排水系统做到了对雨水资源的有效利用，对所收集雨水进行净化、沉淀与过滤处理，将处理后的雨水作为景观用水等，以此减轻城市给水负担，实现对水资源的循环使用。与此同时，多数城市给排水管道系统较为落后，不具备雨水利用功能，导致大量雨水渗入地底，并引发道路积水等问题出现，影响到城市交通等系统的正常运行。
        二、基于海绵城市理念构建的城市给排水管道系统
        1、城市透水海绵路面
        为促使雨水下渗，减轻现有城市排水设施的运行负担，在建设城市给排水管道系统时，应采取透水铺装技术，在停车场、市政道路路面、广场地面等区域中铺设具备透水性能的新型材料。如此，在降雨气候下，城市地面积水无需通过排水口等设施汇入排水管网，可以直接下渗至地下，汇入蓄水池与地下水库等区域，以此来减少地面径流现象，取得良好的路面排水效果。同时，还可以做到雨污分离，将所汇集雨水经过处理设施进行净化处理，将处理完毕的雨水作为中水使用。
        透水铺装方案的制定，需要综合分析道路使用用途、荷载等级、地质条件、现场条件等因素，合理选择透水铺装结构。以透水路面基层结构选择为例，在人行道、景观硬地与非机动车区域中，应采取基层全透水结构。针对轴载不超过4t的市政道路与停车场、广场地面，应采取基层版透水结构。针对轴载在4-6t的市政道路，必须采取基层不透水结构。
        此外，考虑到透水铺装层无法有效下渗回收屋顶与外立面等特殊部位的雨水，在城市给排水管道系统中，可选择设置若干处下沉式绿地，将绿地高度控制在周边市政道路路面下方，下沉高度在15-30cm左右，并在下沉式绿地内部区域中设置溢流井等设施。如此，下沉式绿地可以将透水铺装无法下渗回收的雨水通过溢流井回收至市政管道内，提高雨水资源的回收率与利用率。

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        2、蓄水设计
        为强化城市给排水管道系统的排水性能，并增加全新的蓄水功能，在不影响给排水管网与市政道路等系统正常运行的前提下，在系统中设置蓄水模块，将路面下渗的雨水在蓄水模块中进行净化储存，并通过管道将蓄水模块与消防栓、喷灌装置等用水设备进行连接。如此，可以将所蓄存雨水作为消防用水、道路清洁用水与景观用水，实现对雨水的循环利用。例如，在部分城市给排水管道系统中，均选择修建地下蓄水池，蓄水池由池体、通气系统、低位通气帽、溢流管、沉沙井、进出水管等部分组成，并栽种灌木等绿化植物与之搭配。此外，为提高蓄水容量，还可以在建筑物与市政道路地层深处中修建地下水库，将地下水库作为所截蓄雨水和地下水的贮水空间，其具有不占地、投资小、安全可靠与库容大等优势。
        3、滞留区设计
        在城市给排水管道系统中，滞留区发挥着延迟雨水径流形成时间的作用，避免在地面积聚大量雨水形成径流，以此来保证地面干燥与交通安全。简单来讲，则是“以空间换时间”，将超过城市排水能力极限、无法在短时间内有效排除处理的雨水汇集到滞留区，而滞留区的具体形式分为雨水花园、人工湿地、生态滞留池三种，具体如下。
        3.1雨水花园
        由栽种有灌木类绿化植物的低洼区域所形成，在地面表面覆盖适当厚度的树皮与植物为覆盖物，地面所积聚雨水在重力作用下流向低洼区域，下渗通过覆盖层汇集到浅坑部分，延缓雨水下渗速度，并缓解地表积水现象。同时，雨水下渗期间既可以得到吸附、降解与挥发处理，也可以向绿化植物提供充足水分，减少绿地灌溉水量。
        3.2人工湿地
        人工湿地是由人工修建形成的雨水湿地，也可将其视作为一个小型的综合生态系统，遵循物种共生和物质循环再生原则，将通过雨水花园和生态滞留池等途径汇集而来的雨水加以集中净化与蓄存处理。与其他滞留区形式相比，人工湿地有着缓冲容量大、投资成本低、处理效果好等优势。
        3.3生态滞留地
        生态滞留地是通过浅水洼地的土壤植被来实现雨水存储和治理径流目的的一种雨水滞留形式，治理区域涵盖水洼面积、草地过滤、种植土壤、覆盖层、绿化植物等，整体与雨水花园较为相似，但额外设置有滞留树池与生态滞留带。
        当前在多数城市给排水管道系统中，生态滞留地主要表现为植草沟与雨水塘两种。其中，植草沟具有输水功能与截污净化功能，主要被设置于商业区、居住区等地面径流量较小的区域中，取代了原有的雨水管渠系统及排水沟系统，在系统整体结构中，承担着雨水花园和下沉式绿地预处理的作用。而雨水塘是由人工修建或天然形成的池塘洼地，在雨水塘边坡区域栽植耐湿植物或低矮灌木，且雨水塘系统形成微生态循环，确保池塘内所滞留水体不会出现腐败现象。
        4、完善城市给排水管网
        在部分城市现有给排水管道系统中，管网规划不合理，且部分管道与排水设施在长期使用中出现质量问题，管道与排水设施不堪使用。如此，在城市给排水系统实际运行期间，常出现污水上涌与污水外渗等问题，无法发挥应有效用。因此，需要对城市给排水水管网进行重新规划，首先，根据城市竖向规划开展，将城市河道与湖泊水位等作为设计依据，根据实际给水量与排水量确定管道管径，避免在系统运行期间出现城市内涝等问题。其次，根据所设置滞留区、蓄水区与渗水设施分布情况，对给排水管网进行调整，将各类新型绿色排水设施接入给排水管道系统中。最后，更换或修复磨损程度较为严重，已不堪使用的给排水管道与排水设施，更换大管径管道来替代原有管道。
        结语
        综上所述，为营造良好的城市环境，切实满足现阶段城市给排水需求。因此，工作人员需要基于海绵城市理念，在原有工程基础上，构建起全新的城市给排水管道系统，贯彻“慢排缓释、源头分散”的设计理念，实现城市良性水文循环目标。
        参考文献：
        [1]崔乾华.基于海绵城市理念的城市给排水管道系统构建分析[J].工程建设与设计，2018（23）.
        [2]王娟.城市给排水建设中海绵城市理念的应用实践探微[J].科技经济导刊，2016（33）.
        [3]袁廷.海绵城市理念在城市给排水建设中的应用研究[J].住宅与房地产，2018（21）.