汪詩(shī)博 中交城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司工程師

徐 銳 中交城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司工程師

1 海綿城市概述

海綿城市是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)雨水帶來(lái)的自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，也可稱(chēng)之為“水彈性城市”。國(guó)際通用術(shù)語(yǔ)為“低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用，實(shí)現(xiàn)雨水在城市中的自由遷移。海綿城市主要用于城市的建設(shè)和完善中，讓城市更能應(yīng)對(duì)自然環(huán)境及生態(tài)的變化，從而讓城市更好地為人們服務(wù)，讓人們也更好地適應(yīng)城市的變化[1]。

2 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的作用

2.1 提供科學(xué)規(guī)劃策略

為了更好地適應(yīng)給排水系統(tǒng)的要求，多數(shù)城市，尤其是發(fā)達(dá)城市拋棄了以往的設(shè)計(jì)理念，引入海綿城市建設(shè)理念來(lái)進(jìn)行市政給排水設(shè)計(jì)。海綿城市理念可改善給排水形式，優(yōu)化排水系統(tǒng)。除此之外，在市政給排水設(shè)計(jì)中引入海綿城市理念，給城市用水、排水設(shè)施提供了更多的功能。所以，海綿城市集排水、蓄水、用水為一體，提升了市政給排水的多樣性[2]。

2.2 推進(jìn)市政給排水系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展

城市給排水管道的設(shè)計(jì)和施工難度非常大，特別是市政給排水系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)需要從城市的自然條件和規(guī)劃目標(biāo)綜合分析。海綿城市建設(shè)理論可有效緩解因?yàn)榻涤赀^(guò)多導(dǎo)致的各種問(wèn)題以及城市原有給排水系統(tǒng)的各類(lèi)故障和問(wèn)題，并可以通過(guò)城市已有的綠化帶和道路滲水，進(jìn)一步減少洪澇災(zāi)害和城市積水造成的不利影響。與此同時(shí)，起到蓄水的作用。還可將城市基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施滲透過(guò)的較為潔凈的水用于城市建設(shè)中，提高了水資源的利用率。因此，應(yīng)做好市政給排水工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化城市給排水系統(tǒng)，為促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展及環(huán)保事業(yè)的發(fā)展做出努力[3]。

2.3 優(yōu)化城市環(huán)境

很多城市為了謀求經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，忽略了城市環(huán)境的保護(hù)，特別是煤炭資源開(kāi)采過(guò)度的城市，需要將海綿城市理論引入當(dāng)?shù)亟o排水工作中來(lái)，并結(jié)合城市的自然條件改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)，提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钇焚|(zhì)，為城市的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展提供更多的支持。

2.4 收集再利用水資源，提高城市防洪防澇能力

海綿城市可以根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖馐歉珊颠€是持續(xù)降雨，進(jìn)行城市內(nèi)部給排水的自主調(diào)節(jié)，因此具有良好的調(diào)節(jié)能力和適應(yīng)能力，可以針對(duì)各種不同的自然條件發(fā)揮自身的調(diào)節(jié)作用[4]。

當(dāng)城市處于干旱狀態(tài)時(shí)，可以依靠海綿城市的給排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存水的再次利用；當(dāng)城市處于暴雨天氣時(shí)，可以根據(jù)海綿城市的給排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雨水的分流和儲(chǔ)存。海綿城市的建設(shè)可以有效提高城市對(duì)水的調(diào)節(jié)能力，還可以補(bǔ)充水資源的儲(chǔ)存量。

3 海綿城市理念下市政道路給排水設(shè)計(jì)

3.1 總體排水設(shè)計(jì)

本次的研究項(xiàng)目為一條城市道路主干道，也是城鄉(xiāng)一體化建設(shè)過(guò)程中的示范工程，因此對(duì)于道路的設(shè)計(jì)要求較為嚴(yán)格，需要遵循以下原則。

（1）低影響開(kāi)發(fā)理念。設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中采取對(duì)外界環(huán)境影響最小的設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行雨水的滲透設(shè)施設(shè)置。同時(shí)秉承可循環(huán)利用等生態(tài)理念來(lái)進(jìn)行雨水資源的管理和再利用，以此來(lái)解決城市水資源等分配問(wèn)題。

（2）根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，采取因地制宜的設(shè)計(jì)原則。根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃那闆r、氣候條件及氣象資料等來(lái)進(jìn)行分析，以保護(hù)當(dāng)?shù)厮h(huán)境為前提的條件下進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。另外，工作人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)城市實(shí)際情況，特別是降雨、河流情況進(jìn)行分析，掌握控制水量的具體方法，以此來(lái)為整體排水方案提供良好的保障。

3.2 生物滯留帶設(shè)計(jì)

按照功能不同，可以將生物滯留帶拆分為3 部分綠化帶，不僅可以起到將地面積水引流到地下的作用，還可以緩解道路積水帶來(lái)的各種問(wèn)題。為了初步過(guò)濾不潔凈的雨水，在綠化帶下方設(shè)置了過(guò)濾帶，過(guò)濾材料主要為鵝卵石等。雨水經(jīng)過(guò)該過(guò)濾帶時(shí)可以將大部分雜質(zhì)留下，較為干凈的雨水層層滲漏到地下。

本方案滯留帶的最低高度為15 cm，根據(jù)道路布設(shè)情況，控制滯留帶最高高度為20 cm。另外，控制下凹部分的深度保持在一定范圍之內(nèi)（20 ～25 cm），使其與車(chē)行道路形成一定高度差，保證雨水得以流入滯留帶。

3.3 溢流雨水口設(shè)計(jì)

本工程地勢(shì)平坦，測(cè)得縱坡不高于0.3%，所以按照溢流雨水口間距40 m以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雨水溢流排放控制。按照道路排水功能需求，分別為機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)分隔帶和人行道滯留帶布設(shè)溢流水口。前者為A 型水口，外觀呈現(xiàn)圓形，與鐘罩相似；后者為B 型水口，即通過(guò)鋪設(shè)溢流井蓋，控制雨水溢流。其中，A型水口支持50 L/s 雨水溢流處理，具有較強(qiáng)的抗堵塞能力，較傳統(tǒng)溢流設(shè)施而言流通性有所改善；B 型水口成本控制較低，省去了水連管、雨水口的布設(shè)，使得工程材料的用量得以降低。

3.4 擋水坎設(shè)計(jì)

本方案在生物滯留帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)中布設(shè)了擋水坎，按照施工工藝，劃分為土坎和硬質(zhì)擋水坎兩種。其中，土坎結(jié)構(gòu)為梯形斷面，頂部寬度為10 cm，邊坡設(shè)置為1 ∶1，高度超出綠植土面12 cm。由于此類(lèi)型擋水坎易受環(huán)境影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因此需要定期維護(hù)。硬質(zhì)擋水坎布設(shè)在溢流雨水口下游，與之距離保持在1 m 左右。此部分結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的蓄水功能，每?jī)蓚€(gè)擋水坎之間均布設(shè)蓄水單元，與兩側(cè)的擋水坎距離保持在16 m 左右。

3.5 路基排水設(shè)計(jì)

海綿城市市政道路給排水設(shè)計(jì)工作要和市政道路建設(shè)結(jié)合起來(lái)，以提高建設(shè)的效率。因此，市政道路建設(shè)的政府單位及設(shè)計(jì)單位要根據(jù)城市往年的天氣狀況及市政道路建設(shè)的資料進(jìn)行綜合分析，編制科學(xué)且安全的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖紙。若當(dāng)?shù)氐牡缆仿坊鶟B水性及透水性達(dá)不到要求，可以在給排水系統(tǒng)建設(shè)前對(duì)路基進(jìn)行預(yù)處理。若依舊難以達(dá)要求的標(biāo)準(zhǔn)，則需要進(jìn)行換填法，確保給排水系統(tǒng)建立后的可用性。除了路基的要求外，要對(duì)建設(shè)地區(qū)的土質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。若土質(zhì)為軟土，需要進(jìn)行碾壓或者真空處理土層，確保路基可以達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)路基時(shí)應(yīng)特別關(guān)注以下3 點(diǎn)。

第一，嚴(yán)格按市政給排水管道布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路基設(shè)計(jì)。可以通過(guò)BIM 軟件建立相關(guān)模型，避免管道和路基承重結(jié)構(gòu)相沖突，進(jìn)而造成排水管道設(shè)置不當(dāng)或路基承載力不達(dá)標(biāo)。

第二，做好前期勘察工作，若天然路基為軟弱地基或透水性不強(qiáng)的路基，應(yīng)在路基施工前采取措施改變這一現(xiàn)狀。常用的優(yōu)化方法為將原有天然路基替換為透水性良好的土石；將原有天然路基進(jìn)行翻曬等。

第三，重視路基排水設(shè)計(jì)，必要時(shí)可以和其他設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，保證排水設(shè)計(jì)的合理性和標(biāo)準(zhǔn)性。

3.6 人行道與車(chē)行道設(shè)計(jì)

為了確保城市交通的便利性，應(yīng)定期更換市政道路的路面，使城市道路的透水性滿(mǎn)足給排水要求，降低地表徑流量，避免路面積水過(guò)于嚴(yán)重的情況發(fā)生。另外，瀝青材料具有良好的透水效果，所以市政道路上層常常采用透水瀝青進(jìn)行鋪設(shè)，下層則使用滲水性和透水性差的材料進(jìn)行隔離處理。通過(guò)材料的透水性搭配，確保雨水可以通過(guò)路面滲入給排水管道中，同時(shí)不會(huì)浸濕路基[5]。

3.7 綠化帶設(shè)計(jì)

3.7.1 雨水收集設(shè)計(jì)

地面采用滲水性良好的瀝青材料可以讓雨水滲透地面進(jìn)入綠化帶的雨水收集口處。為了確保綠化帶處的收集口可以收集到雨水，應(yīng)讓綠化帶的標(biāo)高低于路面18 cm 左右，最低不小于15 cm。另外,為了確保雨水可以快速收集并避免收集不均勻，雨水收集口的位置要分布均勻。

3.7.2 水質(zhì)過(guò)濾設(shè)計(jì)

為了提高雨水的清潔度，可以在綠化帶設(shè)計(jì)和施工中將滲透管的上方鋪設(shè)好種植土，進(jìn)行綠化植物種植，之后鋪設(shè)可以過(guò)濾雜質(zhì)的砂石，實(shí)現(xiàn)初步的雨水凈化，確保地下水的潔凈度。

3.7.3 滯蓄緩排設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員要充分考慮到城市干旱和洪澇災(zāi)害的情況，讓綠化帶的導(dǎo)流系統(tǒng)可以充分發(fā)揮抗?jié)晨购档墓δ?。因此，在設(shè)計(jì)前期要規(guī)劃好明溝的位置，確保雨水匯入地下水的過(guò)程中可以沉淀部分雜質(zhì)和土石。另外，為了更好地讓雨水進(jìn)入明溝，需要挖出水溝渠，提高引流能力。

3.7.4 排放設(shè)計(jì)

建立完善的排放和溢流設(shè)施是避免道路積水的有效方式。當(dāng)溢流雨水口因?yàn)檫^(guò)大的雨量而無(wú)法承擔(dān)雨水匯流作用時(shí)，可以利用部分能夠蓄水的位置進(jìn)行暫時(shí)的雨水滯蓄。另外，還可以根據(jù)建立的溢流裝置將過(guò)多的雨水排放到雨水管道中。

3.8 附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

為了市政道路的美觀和排水的便利，市政道路的附屬設(shè)施也要具備一定的給排水功能。附屬設(shè)施包括路緣石（立緣石、平緣石）和路肩石兩種。路緣石是給排水系統(tǒng)的組成部分，其中，立緣石要高于路面，以此方便雨水快速進(jìn)入排水系統(tǒng)中；而平緣石要與地面平齊，減少積水情況發(fā)生。當(dāng)雨水匯集出現(xiàn)問(wèn)題，可以采取適當(dāng)措施讓雨水盡快進(jìn)入溢流雨水口。采取的方法一般有兩種，一是可以在附屬設(shè)施上打孔，讓雨水快速進(jìn)入；二是間隔鋪設(shè)路緣石。路肩石明溝的設(shè)置要在重視功能性的基礎(chǔ)上做到美觀和質(zhì)量良好，邊溝材質(zhì)一般為混凝土，為了保證質(zhì)量需要重視混凝土的強(qiáng)度。另外，邊溝處可以種植綠化植物，進(jìn)一步過(guò)濾雨水，豐富綠化帶的功能性。

3.9 與城市綠地銜接設(shè)計(jì)

若是市政道路的附近區(qū)域包含了城市綠地，需要做好城市綠地和綠化帶的有效銜接，進(jìn)而達(dá)到分流的目的。銜接方式和當(dāng)?shù)亟邓?、水資源儲(chǔ)存量有關(guān)，具體如下。首先，若城市降水量和地下水儲(chǔ)量不夠豐富，可以利用城市排水管道將降雨引入地下水或附近的濕地處，豐富城市的水資源儲(chǔ)量。其次，若水資源豐沛，則可以在雨水做過(guò)基本的凈化處理后，將其用于城市建筑的日常使用，如廁所用水等。這樣能夠在一定程度上緩解徑流洪峰，還可以減少水資源的浪費(fèi)的狀況。

3.10 給排水管道設(shè)計(jì)

3.10.1 給排水管道區(qū)分處理

分析地區(qū)現(xiàn)有的排水系統(tǒng)，在充分了解現(xiàn)有排水條件的基礎(chǔ)上，完成給排水施工方案的制訂。要在利用現(xiàn)有排水管道的基礎(chǔ)上增加新管道，在節(jié)約成本的基礎(chǔ)上優(yōu)化城市給排水系統(tǒng)。同時(shí)，施工單位應(yīng)在充分了解現(xiàn)有排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用好積水管道余壓，進(jìn)而提高管道排水效率。

3.10.2 給排水管道參數(shù)設(shè)計(jì)

海綿城市理念對(duì)于城市給排水管理設(shè)計(jì)具有重要意義。為了更好地結(jié)合海綿城市理念，需要在設(shè)計(jì)中重視以下兩點(diǎn)。第一、避免在管道設(shè)計(jì)中采用拐角設(shè)計(jì)，拐角等彎曲設(shè)計(jì)需要利用連接件將直線(xiàn)管道進(jìn)行連接，若這一過(guò)程處理不當(dāng)就可能引發(fā)滲漏問(wèn)題。第二、若必須設(shè)置拐角，設(shè)計(jì)原則為方便處理，最好在這些易于處理的位置設(shè)置檢修井。

為了更好地設(shè)計(jì)新建管線(xiàn)和原有管線(xiàn)的間距，優(yōu)化原有的市政給排水系統(tǒng)，可以采用綜合物探技術(shù)及BIM 技術(shù)，在充分了解原有給排水管道的基礎(chǔ)上發(fā)揮新設(shè)計(jì)管道的作用。與此同時(shí)，確保材料的質(zhì)量非常關(guān)鍵，一般常用于給排水管道施工的管道材料有混凝土類(lèi)和金屬類(lèi)。在設(shè)計(jì)選材時(shí)，應(yīng)在計(jì)算管道參數(shù)的基礎(chǔ)上選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的管道材料。在確定材料的同時(shí)，對(duì)管道材料進(jìn)行復(fù)核，避免管道材料不合格導(dǎo)致的一系列質(zhì)量問(wèn)題。

3.11 綠色植物設(shè)計(jì)

綠色植物設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下3 點(diǎn)要求。第一，選擇最為適宜的綠植品種。要在充分考慮城市環(huán)境、氣候等自然條件的基礎(chǔ)上選擇適應(yīng)性強(qiáng)的綠色植物，提高植物的成活率。第二，為了提高城市的美觀性，可以在保證植物存活率的基礎(chǔ)上重視設(shè)計(jì)美，如按植物的高低和顏色分配植物的種植地點(diǎn)。第三，為了提高綠色植物成活率，要重視栽種工作，特別是要做好植物的養(yǎng)護(hù)工作，減少植物死亡率。同時(shí)關(guān)注植物的成活率，并在部分植物死亡時(shí)，盡快種植新綠色植物進(jìn)行補(bǔ)充。

4 結(jié)語(yǔ)

想要更好地在市政道路給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用海綿城市的理念，需要相關(guān)部門(mén)的大力支持，同時(shí)設(shè)計(jì)方要做好相關(guān)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市市政道路給排水系統(tǒng)的更新和改善，為緩解城市的洪澇災(zāi)害和積水問(wèn)題提供幫助，還可結(jié)合海綿城市建設(shè)理論，達(dá)到彈性建設(shè)的最優(yōu)結(jié)果。