基于海绵城市理念的市政道路雨水工程设计与优化--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

基于海绵城市理念的市政道路雨水工程设计与优化

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：杨正荣

[导读] 摘要：随着我国城市化进程的不断加剧，我国城市的建设也面临着水问题的极大挑战，近年来，城市化进程得到了快速发展，由此引发的城市弊病也日益凸显，逢雨必涝、城市看海成为最近几年的热词，并受到国家层面的重点关注。

        天津市市政工程设计研究院昆明分院云南省昆明市 650000
        摘要：随着我国城市化进程的不断加剧，我国城市的建设也面临着水问题的极大挑战，近年来，城市化进程得到了快速发展，由此引发的城市弊病也日益凸显，逢雨必涝、城市看海成为最近几年的热词，并受到国家层面的重点关注。传统的雨洪管理理念以“快排”为主要思想，通过建设灰色排水基础设施将径流排出城市区域，因此，不少城市缺水现象严重；又由于管道的排水效率有限，造成了城市旱涝并存的现象。“海绵城市”的理念应运而生，其本质是转变传统城市建设理念，用新型理念实现资源环境与城市协调发展。基于此，本文主要对基于海绵城市理念的市政道路雨水工程设计与优化做论述，详情如下。
        关键词：海绵城市理念；市政道路；雨水工程；设计优化
        引言
        城市化的快速发展使原有能够涵养水源的自然地面被不透水面代替，改变了天然的排水方式和格局，天然状态下的水文机制发生了很大变化。城市内涝灾害增加了城市发展和居民生活的安全风险，与此同时，我们也面临雨水径流污染控制和雨水收集利用的挑战。另外，由于驱动力的高度变异性和人类活动的异质性，非点源污染（NSP）具有很大的时空变异性、随机性和不确定性，因此，它已成为水质保护的主要障碍和热点问题之一。海绵城市建设顺应中国当前新型城镇化战略大背景，具有有效防治城市雨洪灾害、改善城市水环境和水生态、提高生物多样性等方面的服务功能，有助于社会经济的发展，也是当前众多行业和科技领域特别关注的热点之一。如何因地制宜地构建城市低影响开发雨水系统、雨水管渠系统、超标雨水排放系统，对缓解城市内涝，面源污染及其引起的水体黑臭问题、雨水资源流失与水资源短缺矛盾等具有重要意义。灰色基础设施即传统意义上的市政基础设施，以单一功能的市政工程为主导，由道路、桥梁、铁路、管道以及其它确保工业化经济正常运作所必须的公共设施所组成的网络，在排水工程方面，其基本功能是实现污染物的排放、转移和治理，但并不能解决污染的根本问题，建设成本高。绿色基础设施是上世纪90年代中期提出的一个概念，由河流、林地、绿色通道、公园、保护区，农场、牧场和森林，以及维系天然物种、保持自然的生态过程、维护空气和水资源并对人民健康和生活质量有所贡献的荒野及其他开放空间组成的互通网络。
        1海绵城市设计内涵和意义
        建设智慧化海绵城市，雨洪不再是灾害，而是重要的水资源。有效控制雨水径流，修复城市水生态、改善水环境、涵养水资源，增强城市防涝能力，实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭”。相比较传统的排水系统和内涝设施设计，利用数值模拟技术建立适合的城市内涝模型，结合气候变化和城市化变化引起的降雨条件以及土地利用变化对城市现状排水系统能力进行风险评估，并预测地表可能产生暴雨灾害的区域，同时技术人员可依据分析结果针对高风险区域提出有效改善措施，对帮助海绵城市建设提供非常重要的意义。基于海绵城市设计理念，针对城市内涝问题综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施。“渗”指雨水下渗减排，透水铺装；“滞”指雨水滞留，下沉式绿地、生物滞留设施等；“蓄”指雨水蓄存，蓄水池、雨水罐、湿塘、雨水湿地等；“净”指雨水净化，控制水环境质量；“用”指雨水收集回收利用；排：超标雨水溢流至排水系统。
        2基于海绵城市理念的市政道路雨水工程设计与优化
        2.1坚持整体和系统开发思想
        海绵城市的本质是改变传统城市建设理念，实现与资源、环境的协调发展。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

这一理想只有通过系统方法和生态技术以及人水和谐共存的理念相结合才能实现。海绵城市建设的一个好方法是将防洪的单一目标转变为城市防洪、环境改善、生态需水和雨水再利用等多目标。同时，海绵城市如何建设还需要系统思考，从设计的角度来看，有必要打破灰色基础设施系统、绿色基础设施、生态系统和城建系统内各种专业设计的独立性，基于城市整体发展观进行顶层设计，不能只追求单个项目工程建设成效，防止海绵城市建设碎片化推进。
        2.2进行系统的监测和评估
        对试点项目进行系统的监测和评估是海绵城市建设的重要组成部分。通过对试点项目实施持续的监测与评估，进而不断地总结、比较、纠正或改进海绵城市实施方案。包括对不同海绵体的水文性能、水质保持和温室气体排放进行持续地监测，对城市排水系统、城市地表和周边河网的径流和水质在内的实时监测，以及对项目的综合效益及生命周期的评估。通过对试点项目的监测和评估，客观认识不同海绵体及其组合效益，促进区域间的相互学习和交流，实现数据共享和其他信息的互通，推动技术和管理创新，这是应对海绵城市建设复杂性的一种有效策略。
        2.3雨水基础设施性能指标数据库
        低影响开发设施一般具有渗透、调节、储存、传输、截污、净化等六种主要功能。在实际工程应用中，需结合区域水文地质条件、水资源状况及经济指标分析，按照因地制宜和经济高效原则选择适宜的LID技术及其组合方式。各类LID技术又包含若干不同形式的LID设施，如透水铺装、绿色屋顶、生物滞留池、下沉式绿地、雨水湿地、渗透塘、渗井、湿塘、干塘、蓄水池、调节塘、植草沟、渗管/渠、植被过滤带、雨水初期弃流设施等。LID设施模型模拟过程中，不同的LID模块包括表面层、土壤层、内部储水层和排水管渠层等不同的结构构造，各层计算参数影响着不同功能层的模拟效果。城市雨洪管理模型SWMM中仅考虑填料层（土壤层）空隙度、持水率、枯萎点、导水率、导水坡度、吸水高度等，但不考虑填料中发生的生化反应。在实际的LID设施填料配制中，需综合考虑填料吸附能力、氮磷本底含量、有机质含量和生物多样性等因素。以生物滞留系统为例，影响其运行效能的设计参数除填料种类及其组合方式外，还包括入流浓度、重现期、汇流比、淹没区高度、蓄水层高度、下渗速率、排空时间等。其中，内部淹没区高度的设计，其具有增加雨水滞留量、抵消与延长干燥期相关的营养冲刷、创造反硝化厌氧条件等，但需同时考虑溶解氧、温度、pH值和碳源等因素。在海绵城市建设工程中，各类低影响开发设施的设计参数、运行效果是海绵城市建设有效性的重要组成部分。
        2.人才引进与培养并举，鼓励科学研究
        实施人才引进战略，引进优秀人才参与海绵城市建设。鼓励当地高校开设海绵城市相关学科专业，培养海绵城市建设人才。加大行业培训，提高海绵城市建设参与者的技能水平。对于海绵城市建设过程中遇到的技术难题，应设立专项研究基金，激励科研人员进行技术攻关，大力推动海绵城市建设的科学发展，加快形成本土化的专业技术力量。
        结语
        总而言之，在大力推进海绵城市建设的驱动下，雨水基础设施优化配置显得尤为重要。海绵城市的建设促使城市更好地适应环境变化和积极有效应对洪涝灾害，实现城市在绿色生态区中起到调节作用，充分利用雨洪资源，在雨季收集水资源并将其蓄存，在城市需要时将其合理处置再排放，由此实现水资源的循环利用。
        参考文献：
        [1]戎贵文，沈齐婷，戴会超，等.基于海绵城市理念的屋面雨水源头调控技术探讨[J].水利学报，2017，48（8）：1002-1008.
        [2]徐宗学，程涛.城市水管理与海绵城市建设之理论基础：城市水文学研究进展[J].水利学报，2019，50（1）：53-61.