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给排水中的海绵城市设计及应用

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：刘丹

[导读] 摘要：现代化城市发展进程中，城市建设与城市规模呈逐渐扩大趋势，在城市建筑、道路及相关设施“钢化”总体设计理念下，不可避免地会对城市地带的地表、地貌及水文生态产生实质性影响。

        中国二十二冶集团有限公司河北省唐山市 063000
        摘要：现代化城市发展进程中，城市建设与城市规模呈逐渐扩大趋势，在城市建筑、道路及相关设施“钢化”总体设计理念下，不可避免地会对城市地带的地表、地貌及水文生态产生实质性影响。因此，新型城镇化发展所追求的高质量面临挑战，人与自然和谐发展的理念受到现实“拷问”。海绵城市概念的提出具有重大意义，凸显出城市人文发展与生态环境保护问题矛盾的核心交叉点——水，明确了应对“挑战”和“拷问”的关键所在。论文围绕“水”来探析海绵城市理念下城市给排水系统建设中的相关问题。
        关键词：海绵城市；给排水；设计与应用
        导言：对于城市建设来说，市政给排水建设至关重要，而给排水设计在一定程度上影响市政给排水最终效果，决定道路结构的稳定性及道路的生命周期。因此，市政给排水设计必须创新思路和模式，即积极将海绵城市理念渗透于给排水设计中，指导做好城市排水系统的优化布局，以此推动城市生态环境的优化建设。
        1海绵效应工程案例
        本文以某城市西城区A给排水工程为例，结合海绵城市效应，开展相关工程的设计和优化，包括该区域给排水系统管道工程、车行道排水工程、绿化带给排水工程等相关工程的设计内容，同时结合海绵城市设计理念，将新技术、新设备、新形势应用到给排水工程的设计内容中，不断对市政工程的相关内容进行升级和创新，目的在于实现城市海绵效应的良好应用。
        2海绵城市理念在市政给排水设计中的应用意义
        2.1提升水资源的利用效率
        水资源是人类生存和发展的基本资源。目前，世界水资源极其短缺。因此，关注水资源问题是当前城市建设和发展的首要任务。在传统的城市开发设计中，雨水资源控制不足，导致雨水资源利用率低。海绵城市概念的出现，促进了现阶段雨水资源的充分利用。合理的给排水系统设计可以提高城市自身的蓄水能力，并采用合理的措施对水资源进行再利用，从而提高水资源的利用效率。同时，优化城市给排水功能，不再局限于传统的给排水管道，构建新型的自然给排水系统，优化城市给排水系统运行功能。
        2.2缓解城市内涝和干旱
        灵活运用海绵城市的概念，可以使城市在现阶段解决自身的内涝和干旱问题。对于我国一些城市来说，严重的内涝往往发生在雨季，尤其是南方城市，降雨相对集中。如果给排水系统难以发挥作用，就会发生严重的城市内涝灾害，影响人们的日常生活。同时，海绵城市也有助于缓解城市干旱问题。雨季雨水资源将在旱季进行处理利用，促进城市功能完善，适应时代发展需要。
        2.3优化城市环境，减少水污染
        在人类的发展和活动过程中，它直接影响着自然生态环境。生态环境遭到严重破坏，进而严重污染水环境，造成水资源浪费，影响人类发展。海绵城市理念的应用可以有效优化城市环境，减少人类活动对自然生态的负面影响，提高城市居民的生活质量。有效减少水污染，提高城市自身污水处理能力，完善市政排水工程，优化水环境，促进城市可持续发展。
        3 海绵城市理念在市政给排水设计中的应用
        3.1 海绵城市理念指导下的路基排水设计
        对于城市道路给排水设计，设计优化必须保证在设计前充分了解相应的施工道路条件，并以相应的数据参数指导给排水方案设计。不同的气候条件、土壤类型和地质条件对应着不同的给排水路基设计方案。因此，初步调查和综合分析是城市道路路基排水设计优化的基本要求。以海绵城市理念指导路基排水设计，必须保证施工道路的透水性。正式施工前，应对路面排水性能进行测试和调整，采用烘干法，碾压法。如果干燥碾压不能起到良好的排水性能调节效果，可以结合换填技术提高路基的透水性作为路基排水设计的主要目标。如果施工区域是软土层，则应提高相应的路基强度。只有准确认识路面施工中各种因素的影响，提出有针对性的改进措施，才能保证路基排水设计的优化。

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        3.2 海绵城市理念指导下的绿化带优化设计
        海绵城市理念指导下的城市绿化带设计主要分为几个模块，首先是雨水收集设计的落地，考虑到城市的降雨情况，一般雨水通过地表径流进入绿化带，汇集在雨水口，因此，应将绿化带的高度设计为路面下方15～20cm。根据喷嘴分布和喷嘴高度参数，设计高度应高于绿化带的植被土壤高度。二是水过滤设计的优化。在给排水设计中，先铺设种植土，再加碎石层，铺设透水管。优化的滤水设计使雨水深度加强，自然供水相对稳定。最后是排水设计的优化。绿化带排水系统设计的关键是科学合理的逆流系统建设，连接雨水和排水管道。在雨季，对出水口无法处理的多余雨水，可以及时以绿地蓄积的形式进行处理。部分降水采用逆流系统处理，多种排水方式并行，有效避免了洪涝灾害的发生。
        3.3车行道中渗透海绵城市理念的有效设计
        车行道中，应用海绵城市理念，选用适当的透水材料，可以提升道路的抗水性。区别于人行道路，当雨季来临时，道路雨水量过大，不仅会造成交通堵塞，同时还会造成地面湿滑，间接造成交通事故，严重时还会引发城市倒灌，造成损失。因此，海绵城市理论在巷道中的应用应结合区域降水特征，进一步改善巷道渗流特性。目前，不少城市部分地区道路积水太严重，主要是由于道路建筑材料吸水性差，所以下雨时，会造成一定程度的内涝。为提高道路使用价值，可在施工过程中加铺一层防水沥青。当降雨量过大时，雨水将沿道路两侧排水系统有效排出，地面不会因雨水过多而引发交通事故。此外，透水水泥混凝土可以作为道路的基础垫层，实现雨水的快速渗入。透水混凝土具有超强的技术优势，可以实现雨水的快速渗透，减少地面积水。此外，道路两侧还需种植大量绿化带，进一步提高雨水吸收能力。由于与巷道有关的排水设施与道路的积水条件有关，因此在设计相关内容时必须考虑排水系统的排水能力和排水效率。雨季来临时，人工干预的程度会大大降低，因此相关排水系统需要具备一定的排水能力。另外，对于排放的废水，采用排水系统可以实现相关水资源的有效回收。经过一定的处理，可以实现水资源的二次利用，进一步体现了海绵理论的有效应用。
        3.4绿化带蓄水、渗水设计
        （1）雨水收集
        利用绿化带进行雨水蓄水工作，可以实现水资源的有效回收，同时还能增加城市绿地面积，起到多样化的作用和意义。绿化带应该设置在道路下方20cm左右位置，进一步确保雨水资源的有效均匀分布，在此基础上，改善道路排水系统以及绿化带蓄水系统的应用效果。另外，在绿化带的设计过程中，需要重视溢流系统的相关设计问题，同时铺设具有透水能力的空心砖，实现对雨水管道系统与绿化带系统的有效连接。当雨水超过绿化带的承受能力时，多余的雨水可以随着溢流系统连接到排水管道当中，确保雨水不会影响绿化带的正常使用。
        （2）雨水过滤
        绿化带对于雨水的另一大核心功能，是对雨水的过滤功效。当雨水降落后，为了实现雨水的有效清洁，可以对雨水进行必要的过滤，通常需要铺设一层种植土，然后铺设部分砾石层，最后安装渗透管。当雨水被过滤时，部分水资源会渗透到地下土层，从而有效供给城市地下水资源，提升城市用水效率。
        （3）雨水排放
        在绿化带安装雨水排放设施，将绿化带的雨水溢流系统与排水管道相连，可有效改善雨水排放状况。当雨水突然暴增时，绿化带的吸水能力远远低于雨水汇集能力，溢流系统可以发挥高效的价值和意义，进一步实现城市相关水源的有效排出，缓解绿化带的排水压力。
        3.5生态环境灌溉设计
        生态环境灌溉设计是指项目中绿化设施及周边绿化植物的有效灌溉设计，可根据生态环境的高差，实现雨水资源的有效利用，实现雨水资源的有效收集利用高差结合植物的有效分布，既能满足植被的灌溉需要，又能改善周围的生态环境。优化水资源净化系统和自动灌溉系统，实现水资源的有效利用，通过局部生态效应实现城市市政工程整体排放效果的有效提高，进一步调整城市局部生态系统，实现温度、气候、绿化等相关内容的有效改善，从根本上缓解热岛效应对城市的影响和作用。
        4结束语
        海绵城市理念对市政给排水设计不仅是理念上改变了以往快速排水和末端集中的设计弊端；同时对给排水整体设计和具体实施过程也带来了积极影响，推进其围绕“吸、蓄、渗、净”构建更加完善的给排水系统。目前，基于海绵城市理念的相关设计与应用还处在初期阶段，困难与挑战依然存在，这需要我们在理论和实践上做进一步的探索、发现和完善，从而促使海绵城市理念在市政给排水设计中的运用。
        参考文献：
        [1]曾自敏，刘强，梅仟.海绵城市理念在市政给排水设计中的运用[J].中外企业家，2020（3）：245-246.
        [2]芦学博.海绵城市理念下的市政道路给排水设计分析[J].住宅与房地产，2018（22）：65-66.