摘要：城市排水系統(tǒng)是城市水生態(tài)的命脈，對(duì)處理城市污水、應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇等起著非常關(guān)鍵的作用。本文通過(guò)海綿城市理念，提出改善舊城市排水系統(tǒng)、運(yùn)用新型路面鋪裝材料、地下排水實(shí)現(xiàn)雨污分流等方法，解決城市排水系統(tǒng)現(xiàn)存的排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)時(shí)、排水效率低從而引發(fā)城市內(nèi)澇的問(wèn)題，得出基于海綿城市理念的城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以緩解城市內(nèi)澇、實(shí)現(xiàn)水資源的最大利用、最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)共同可持續(xù)發(fā)展的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：城市排水;海綿城市;雨污分流;可持續(xù)

中圖分類號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2020）21-00-02

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，道路上柏油路面越來(lái)越多，交通改觀的同時(shí)減少了土壤與地表植被的地表覆蓋率，交通便捷程度提高的同時(shí)卻不利于地表水的滲透，遭遇雨季強(qiáng)降水時(shí)會(huì)發(fā)生城市內(nèi)澇。在全球變暖的大背景下，降雨頻發(fā)，降水不均且難以預(yù)測(cè)，旱澇急轉(zhuǎn)事件概率提高，現(xiàn)城市大部分路段排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)排水設(shè)計(jì)不足以達(dá)到強(qiáng)降水的排水要求，對(duì)路面施工提出了新的要求，要修繕并加建排水管道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨污分流，全面運(yùn)用新科技，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、合理化、智能化、可控性高等特點(diǎn)，遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，實(shí)現(xiàn)水資源的最大化利用。

1 內(nèi)澇對(duì)城市排水系統(tǒng)提出新要求

1.1 城市內(nèi)澇的產(chǎn)生

為了響應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高道路使用率，綠化和天然土壤為城市道路建設(shè)作出了很大的讓步。舊的城市排水標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致雨水留在道路上，城市內(nèi)澇主要是由城市排水系統(tǒng)不足造成的[1]。

1.2 內(nèi)澇對(duì)城市基建及生活的影響

在許多城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程中，排水系統(tǒng)的建設(shè)往往被忽視，排水效率將直接影響居民的生活質(zhì)量[2]。在全球變暖的趨勢(shì)下，雨季和旱季帶來(lái)的旱澇災(zāi)害程度急劇上升，在某些排水系統(tǒng)建設(shè)落后的地區(qū)，甚至?xí)o城市帶來(lái)嚴(yán)重的災(zāi)害，對(duì)居民及城市本身的建設(shè)都有很大的影響，如腐蝕路面、電線桿等路面基建材料，造成交通不便而影響城市運(yùn)作，使得經(jīng)濟(jì)效益得不到提升。發(fā)生城市澇災(zāi)的主要原因是城市早期排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)體系落后，地表混凝土等低滲材料覆蓋率高，降低了地表水滲入地下的情況。大雨期間由于排水無(wú)法跟上降水量，形成地表積水，極大地影響路面的使用壽命，甚至對(duì)城市居民造成損害[3]。

1.3 旱澇急轉(zhuǎn)的嚴(yán)重性

工業(yè)革命之后，機(jī)器取代了人力勞作，人控制機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生空前巨大的經(jīng)濟(jì)效益，正是如此帶動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的思想得以進(jìn)步。機(jī)器取代人產(chǎn)生的效益是驚人的，但帶來(lái)的環(huán)境污染也是驚人的，工業(yè)廢料、空氣污染物被拋棄，即使經(jīng)過(guò)遏制與處理，產(chǎn)生的二氧化碳、甲烷等溫室氣體無(wú)法被現(xiàn)有地表的植被吸收轉(zhuǎn)化，滯留在大氣中造成海平面上升、降水不均，使路面排水的原有設(shè)計(jì)達(dá)不到現(xiàn)有雨季降水的排水要求，產(chǎn)生嚴(yán)重的城市內(nèi)澇。

根據(jù)《21世紀(jì)全球變暖背景下江淮流域夏季旱澇急轉(zhuǎn)特征分析》一文，作者通過(guò)比較耦合模式，基于5個(gè)具有最強(qiáng)變暖背景的模型計(jì)算了數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示，21世紀(jì)下半葉，江淮盆地附近將發(fā)生兩次嚴(yán)重的旱澇急轉(zhuǎn)事件[4]。旱澇急轉(zhuǎn)對(duì)城市的排水系統(tǒng)和儲(chǔ)水、凈水系統(tǒng)有很高的要求，長(zhǎng)期干旱會(huì)造成城市水資源短缺、農(nóng)作物產(chǎn)量低等危害，緊跟其后的旱轉(zhuǎn)澇，長(zhǎng)時(shí)間集中降水，會(huì)引起河水陡漲，地表水長(zhǎng)時(shí)間滯留地面，損壞道路周圍設(shè)施，甚至造成農(nóng)作物死亡等現(xiàn)象。我們需要充分思考長(zhǎng)時(shí)間干旱和集中降水對(duì)路面、居民、作物造成的影響，使其不影響居民日常生活、腐壞道路，充分利用降水資源，加以儲(chǔ)存和運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益最大化。

2 海綿城市理念在城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 海綿城市理念

海綿城市本質(zhì)上是一種管理城市天然水資源的新理念，有系統(tǒng)化和精度高等特點(diǎn)。其能夠提高城市的抗災(zāi)和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，目前已在許多城市投入使用。顧名思義，海綿城市與海綿的特性非常相似，可以自由吸收和釋放水，在雨季可以儲(chǔ)存大量的雨水，并且在滲入時(shí)可以通過(guò)土壤等天然過(guò)濾器進(jìn)行凈化[5]，在旱季或日常城市用水時(shí)可以調(diào)用地下水，實(shí)現(xiàn)水資源的自由遷移，以達(dá)到生態(tài)可持續(xù)的目的。海綿城市致力于通過(guò)將人與自然融為一體，存儲(chǔ)、滲透并最大限度地處理城市雨水，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展海綿城市，就必須構(gòu)建完備的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)已遭到破壞的生態(tài)進(jìn)行修復(fù)，維護(hù)保持原生態(tài)，運(yùn)用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人與自然的有機(jī)結(jié)合。

2.2 海綿城市理念介入城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 路面鋪裝

由于全球變暖，冰川持續(xù)融化，海平面逐漸提高，會(huì)使降水量增加，首先應(yīng)對(duì)城市路面鋪裝材料提出新的要求，路面材料是實(shí)現(xiàn)海綿城市理念的“第一道防線”。道路施工時(shí)首選透水性強(qiáng)的材料進(jìn)行鋪裝，如此一來(lái)有利于地表水的下滲，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)，如果路面鋪裝材料達(dá)不到降水標(biāo)準(zhǔn)，在應(yīng)對(duì)集中降水時(shí)，地表水會(huì)逐漸增加，產(chǎn)生城市內(nèi)澇?？紤]到地區(qū)的經(jīng)濟(jì)原因，當(dāng)前的城市路面大多使用低滲透性的鋪路材料，例如瀝青、水泥等[6]，這種鋪裝材料在強(qiáng)降水時(shí)不利于雨水下滲，從而使雨水停留在路面。應(yīng)提倡使用新的鋪路材料，遵循海綿城市的概念，逐步實(shí)現(xiàn)各個(gè)城市地區(qū)鋪路材料的轉(zhuǎn)變，使其在海綿城市的概念中扮演地表植被的角色[7]，這也是抵御干旱和洪水的第一道防線，可以最大限度地減少甚至避免澇災(zāi)，促進(jìn)生態(tài)水的循環(huán)利用，并符合可持續(xù)發(fā)展的原則[8]。

2.2.2 增設(shè)修繕排水管道

城市中的排水管道稱得上是一個(gè)城市實(shí)現(xiàn)水循環(huán)的血脈，其有收集、處理、運(yùn)輸?shù)孛婕吧钣晡鬯淖饔谩１仨殞?duì)舊城區(qū)排水系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以應(yīng)對(duì)未來(lái)的雨季和旱澇急轉(zhuǎn)事件。應(yīng)更換有問(wèn)題的排水管，在提出新設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要考慮舊方案，而不進(jìn)行重大更改，充分利用原始資源條件，考慮人口和氣候的影響以及其他條件，以實(shí)現(xiàn)收益最大化[9]。順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，將現(xiàn)有技術(shù)巧妙合理地應(yīng)用到排水系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)排水防洪的智能化、數(shù)字化、三維可視化[10]，根據(jù)降雨量及地區(qū)的排水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，預(yù)測(cè)未來(lái)降水可能發(fā)生的狀況，從而及時(shí)、有準(zhǔn)備地開展排水、防汛工作，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，達(dá)到系統(tǒng)化、可視化、智能化、合理化、高效化，面對(duì)突發(fā)狀況，有條不紊、有針對(duì)性、有目的地進(jìn)行干預(yù)調(diào)整。

2.2.3 優(yōu)化城市排水泵站

城市的排水泵站有調(diào)節(jié)水源、輸送水源、防洪排澇的作用，是城市最終實(shí)現(xiàn)水循環(huán)的心臟。排水泵站是水利工程的一部分，其作用非同尋常，工、農(nóng)業(yè)的供水、排放工業(yè)廢水和雨污水等生活中的方方面面都需要靠它完成，時(shí)刻影響著我們的日常生活。水泵作為城市的心臟，必須管理得當(dāng)，合理準(zhǔn)確是其必須擁有的特點(diǎn)，從而才能保證排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。城市中的水泵站具有成本低、工程周期短、靈活性高、效益高等特點(diǎn)，但是在日常管理水泵站的工作不容懈怠，以防問(wèn)題頻發(fā)，必須針對(duì)水泵的特點(diǎn)制定相應(yīng)的管理方針，采取有效的措施對(duì)水泵進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的，實(shí)現(xiàn)海綿城市的理念，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展原則。在設(shè)備選材時(shí)，必須選用精度高、質(zhì)量好的設(shè)備[11]。為了防止藻類和生活垃圾等城市水質(zhì)廢物的增加導(dǎo)致水泵站的運(yùn)行受阻[12]，可以對(duì)水中雜質(zhì)進(jìn)行定期、及時(shí)的清理，以防水泵站停運(yùn)影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展[13]。與此同時(shí)，也可以將目前的科技運(yùn)用到水泵站中，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，高效、可視化的管理可以使水泵站的工作變得更加合理準(zhǔn)確，進(jìn)一步提升其工作效率，使水泵站更加經(jīng)濟(jì)適用。

2.2.4 擴(kuò)充儲(chǔ)水站

城市人口的增加導(dǎo)致對(duì)水資源的需求急劇增加，現(xiàn)有儲(chǔ)水站難以應(yīng)對(duì)突發(fā)的缺水情況[14]。城市人口的不斷增長(zhǎng)，會(huì)大量用水造成供水不足，對(duì)此，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有的儲(chǔ)水站進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)充調(diào)整，擴(kuò)大儲(chǔ)水站的容積，使雨季降水得到充分保留，充分利用地表流支，擴(kuò)充河流，增加其儲(chǔ)存容量，水資源短缺時(shí)可從河流抽水、凈化使用。

2.2.5 雨污分流，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)

雨污管道分流可以使城市排水更高效。這種模式可以減輕污水處理的壓力，將雨水和污水分開流通，凈化后的雨水可以直接排入附近的河流。首先處理雨水，然后處理污水，可以減輕匯合處理的壓力[15]，如此可以實(shí)現(xiàn)效果最優(yōu)、高效經(jīng)濟(jì)，將雨水、污水分離從而減少水資源環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。

如今，城市排水管基本上存在標(biāo)準(zhǔn)老、時(shí)間長(zhǎng)、規(guī)模大的問(wèn)題[16]，很難達(dá)到如今城市內(nèi)的雨污排放要求，應(yīng)積極改變此現(xiàn)狀，在不大幅變更原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出新的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用現(xiàn)有的未損壞老化的管道及濾網(wǎng)，降低總投入成本，實(shí)現(xiàn)效益最大化。在建立新的城市排水系統(tǒng)時(shí)，需要改進(jìn)和優(yōu)化舊的管道和過(guò)濾器，定期檢查，并在出現(xiàn)新情況時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整[17]，避免長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致管道堵塞等情況發(fā)生，造成排水不及時(shí)?？梢宰裱瓌?chuàng)新原則，運(yùn)用科技，在雨污分流管道中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，可視化、高效化、操控性強(qiáng)，便于管控整個(gè)排水系統(tǒng)，對(duì)突發(fā)狀況的應(yīng)對(duì)會(huì)更及時(shí)可控?？傊?，實(shí)現(xiàn)雨水和污水分流，可以最大限度地提高城市排水效率，防止水污染等問(wèn)題。因此，在優(yōu)化系統(tǒng)之前，需要做好充分的準(zhǔn)備[18]，只有經(jīng)過(guò)充分的技術(shù)研究，才能提高雨污分流帶來(lái)的整體效益。

3 結(jié)語(yǔ)

海綿城市建設(shè)是一項(xiàng)注重長(zhǎng)遠(yuǎn)、造福未來(lái)的工程。采用基于海綿城市的城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以有效規(guī)避因全球變暖我國(guó)城市面臨的旱澇急轉(zhuǎn)及城市內(nèi)澇帶來(lái)的問(wèn)題。應(yīng)在原有的城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)海綿城市的重要性，從改進(jìn)路面鋪裝材料、增設(shè)并修繕排水管道、優(yōu)化城市水泵站、擴(kuò)充儲(chǔ)水站、實(shí)現(xiàn)雨污分流等方面，逐步完善城市排水系統(tǒng)建設(shè)，遵循海綿城市的理念，最終才能有效解決城市內(nèi)澇和旱澇急轉(zhuǎn)給城市帶來(lái)的負(fù)面影響。此外，建設(shè)海綿城市，需要改變?cè)械挠^念，遵循可持續(xù)發(fā)展觀，順應(yīng)自然，不破壞生態(tài)體系，運(yùn)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與人的有機(jī)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的共同可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：梅沄澍（2000—），男，江蘇東臺(tái)人，本科在讀，研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)。

指導(dǎo)老師：胡宏亮（1984—），男，江蘇南京人，碩士，講師，研究方向：景觀生態(tài)學(xué)。