陳巧蒙

杭州市水務(wù)集團(tuán)有限公司 浙江 杭州 310009

我國(guó)城市人口數(shù)量較多，人均水資源占有率相對(duì)較低，加之水資源分配不均，導(dǎo)致在多個(gè)城市地區(qū)都存在水資源緊張現(xiàn)狀。結(jié)合這一情況，在城市給排水過(guò)程中，提高污水、廢水、雨水的收集、利用率是解決城市水資源利用現(xiàn)狀的有效途徑之一。所以，在市政給排水設(shè)計(jì)中，要深入探討海綿城市里面的運(yùn)用策略。

1 市政給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用海綿城市理念的意義

1.1 提高水資源利用率

城市在原有規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常會(huì)直接將生活污水、生活廢水以及雨水等直接排入到自然水源內(nèi)。沒(méi)有對(duì)這些水資源進(jìn)行回收利用，不僅造成了水資源浪費(fèi)問(wèn)題，也污染了自然環(huán)境。而在市政給排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用海綿城市理念，要求提高生活污水、生活廢水以及雨水的利用率，以此提高城市自身的蓄水能力。例如，在城市給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)合理的水資源吸納滲透系統(tǒng)，使生活污水、生活廢水以及雨水可以直接進(jìn)入到水循環(huán)系統(tǒng)中，提高廢水的使用效率[1]。

1.2 緩解城市內(nèi)澇與干旱

首先，在我國(guó)南方地區(qū)，受區(qū)域位置影響全年雨水較多，而且瞬時(shí)暴雨量相對(duì)較大，極容易出現(xiàn)內(nèi)澇問(wèn)題。應(yīng)用海綿城市理念開(kāi)展市政給排水設(shè)計(jì)，可以將多余雨水統(tǒng)一收集處理，加以利用補(bǔ)充，滿足城市基礎(chǔ)用水需求。其次，隨著全球氣候問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，在我國(guó)北方地區(qū)也經(jīng)常出現(xiàn)城市內(nèi)澇及干旱問(wèn)題。應(yīng)用海綿城市理念，可以有效降低北方城市內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生概率，還可以將收集的雨水應(yīng)用于旱季缺水期，改善城市內(nèi)部生態(tài)環(huán)境。

1.3 改善城市環(huán)境

人類社會(huì)的發(fā)展速度以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度會(huì)對(duì)自然環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生諸多影響，頻繁發(fā)生的生態(tài)問(wèn)題也與人類活動(dòng)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展直接相關(guān)。在市政給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用海綿城市理念，可以有效促進(jìn)城市的可持續(xù)性發(fā)展、改善城市內(nèi)部環(huán)境、從源頭上控制水污染問(wèn)題，還可以有效提高城市自身的污水凈化能力，對(duì)于改善城市環(huán)境、促進(jìn)城市的可持續(xù)性發(fā)展有著重要的價(jià)值。

2 市政給排水設(shè)計(jì)困境

2.1 城市環(huán)境復(fù)雜

首先，隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市內(nèi)部土地資源的使用率越來(lái)越高，地下通道、車(chē)庫(kù)以及地鐵項(xiàng)目越來(lái)越多。而這些項(xiàng)目在實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì)擠壓雨水吸納空間，使雨水凈流量和峰值流量快速增加[2]。其次，在生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的背景下，極端天氣出現(xiàn)的概率越來(lái)越高。城市內(nèi)原有的給排水系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足極端天氣的現(xiàn)實(shí)需求。原有城市內(nèi)部的給排水系統(tǒng)在雨季經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷工作問(wèn)題，導(dǎo)致雨季城市內(nèi)部?jī)?nèi)澇問(wèn)題嚴(yán)重，對(duì)市政給排水人員開(kāi)展設(shè)計(jì)工作造成了諸多干擾。

2.2 雨水利用率低

首先，由于大部分城市內(nèi)部的雨水回收利用系統(tǒng)都是公共性質(zhì)的，普遍存在投資金額大、回報(bào)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法為投資人帶來(lái)高額的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。所以，在城市建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，投資人對(duì)于雨水回收利用系統(tǒng)的投資積極性不高。其次，城市在進(jìn)步發(fā)展過(guò)程中，已經(jīng)意識(shí)到了雨水回收利用系統(tǒng)的重要應(yīng)用價(jià)值。但是，在實(shí)際新建雨水回收系統(tǒng)的過(guò)程中，盲目追求規(guī)模以及回收利用量，并沒(méi)有充分考慮區(qū)域特點(diǎn)，導(dǎo)致大量雨水回收利用系統(tǒng)閑置的問(wèn)題產(chǎn)生[3]。

2.3 市政給排水建設(shè)及與養(yǎng)護(hù)脫節(jié)

首先，城市在持續(xù)性進(jìn)步發(fā)展過(guò)程中，前期規(guī)劃的市政排水系統(tǒng)整體管徑較小、排水坡度有限，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，管網(wǎng)內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)多處堵塞，嚴(yán)重影響了市政給排水系統(tǒng)的過(guò)水面積。其次，為了優(yōu)化城市環(huán)境，所有城市都會(huì)配備路面清潔人員。但是，這些人員在實(shí)際工作過(guò)程中，會(huì)直接將路面的淤泥、土塊以及落葉的掃入雨水口內(nèi)。個(gè)別城市居民以及商戶在實(shí)際生活過(guò)程中，也會(huì)將大量垃圾以及雜物傾倒入雨水口內(nèi)，導(dǎo)致雨水口堵塞問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了雨水口的使用價(jià)值。最后，在市政給排水管網(wǎng)維護(hù)過(guò)程中，并沒(méi)有對(duì)雨水管網(wǎng)和雨水口進(jìn)行定期清潔及養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致道路積水問(wèn)題頻繁發(fā)生，這不僅會(huì)影響城市居民的正常出行，也會(huì)對(duì)城市居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。

3 市政給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用海綿城市理念的策略

3.1 地下管網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

首先，給水系統(tǒng)以及飲水系統(tǒng)是城市給排水系統(tǒng)的重要組成內(nèi)容，也是滿足城市生活用水以及工業(yè)生產(chǎn)用水的關(guān)鍵管線。在實(shí)際使用過(guò)程中，為了避免這類地下管線遭到人為破壞以及外力影響，需要使用HTP等保護(hù)性材料，提高管線的保護(hù)水平。在這類管線埋入地下之后，施工人員需要在管線上方填壓實(shí)土體，且土體的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)至少要達(dá)到95%以上，確保給水管線在持續(xù)性使用過(guò)程中，不會(huì)受到地面荷載壓力的影響出現(xiàn)破損問(wèn)題[4]。

其次，基于城市消防監(jiān)控的現(xiàn)實(shí)需求，在消防管線設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要將其設(shè)計(jì)為一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，由各區(qū)消防栓作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，不斷提高城市范圍內(nèi)整體的防火水平。在設(shè)計(jì)消防管線的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要將消防管線與地下蓄水箱相互連接，并且確保消防管線內(nèi)水壓達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)。在這一過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以使用水泵組來(lái)滿足壓力需求。

第三，結(jié)合海綿城市的設(shè)計(jì)理念，在對(duì)生活污水下水道進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以采用PID設(shè)計(jì)模式，應(yīng)用獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行方式使生活排污下水道與其他排水系統(tǒng)相互分離[5]。設(shè)計(jì)人員也需要在地上建立相應(yīng)的排污點(diǎn)以及廢水收集點(diǎn)，確保城市污水可以直接由地下排污管網(wǎng)進(jìn)入密封漏斗結(jié)構(gòu)，最終排向地下廢水井。

第四，應(yīng)用海綿城市理念開(kāi)展設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員也可以以原有城市污水處理廠為基礎(chǔ)，通過(guò)擴(kuò)建、升級(jí)等方式進(jìn)一步提高城市內(nèi)部的污水處理水平。在城市污水處理廠擴(kuò)建、升級(jí)過(guò)程中，可以按照表1所示內(nèi)容進(jìn)行改造。經(jīng)過(guò)改造后的城市污水處理廠，可以快速收集生活污水以及工業(yè)污水，經(jīng)過(guò)排酸、除碳?xì)浠衔锏冉岛μ幚碇?，這些污水可以直接排放，不會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成污染。

表1 某城市污水處理廠改造擴(kuò)建明細(xì)

最后，基于海綿城市理念，在對(duì)城市內(nèi)部原有地下管線進(jìn)行改造和升級(jí)過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注受污染雨水管道系統(tǒng)。通過(guò)建立雨污分流地下排水管道系統(tǒng)，可以有效收集城市地面徑流，將其統(tǒng)一到未被污染的自然水體中，進(jìn)行簡(jiǎn)單凈化處理之后，就可以應(yīng)用于城市清潔灌溉等工作中。這部分未被污染的自然水體，也可以直接進(jìn)入地下儲(chǔ)水箱進(jìn)行儲(chǔ)存。即使地下儲(chǔ)水箱的儲(chǔ)存量已經(jīng)達(dá)到了既定標(biāo)準(zhǔn)，也可以將多余部分排向城市周邊的江、河、湖、海中，不斷提高城市給排水系統(tǒng)的蓄水調(diào)節(jié)水平。

3.2 改造透水鋪裝地塊

第一，如圖1所示，在對(duì)這些城市內(nèi)部原有道路進(jìn)行改造的過(guò)程中，可以充分應(yīng)用透水鋪裝材料，改造路面結(jié)構(gòu)，提高城市道路的滲水、透水能力。第二，在進(jìn)行透水鋪裝地塊改造過(guò)程中，施工人員也要著重關(guān)注施工區(qū)域路基的整體承載能力以及施工區(qū)域周邊環(huán)境，確保在實(shí)際施工過(guò)程中，不會(huì)影響路基的強(qiáng)度?；谶@一需求，施工人員可以結(jié)合實(shí)際情況，在路面中層設(shè)計(jì)混凝土墊層，實(shí)現(xiàn)隔離地表水的目的?；诖耍┕と藛T還可以在路面上層鋪設(shè)透水性較強(qiáng)的瀝青混凝土板，通過(guò)調(diào)節(jié)路面坡度等方式，使改造后的道路能夠與周邊的排水系統(tǒng)形成一個(gè)完整的雨水收集滲透系統(tǒng)。最后，在改造透水鋪裝地塊的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合城市內(nèi)部原有停車(chē)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等進(jìn)行改造，應(yīng)用透水鋪裝材料對(duì)原有停車(chē)場(chǎng)以及運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的路面進(jìn)行改造，進(jìn)一步提高城市內(nèi)路面的透水滲水能力。透水性鋪裝材料在城市路面改造過(guò)程中有著極高的應(yīng)用價(jià)值。

圖1 透水鋪裝路面結(jié)構(gòu)

3.3 加強(qiáng)綠化設(shè)施建設(shè)

在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)綠化設(shè)施進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，通過(guò)公園、廣場(chǎng)、綠地等設(shè)施，不斷提高城市內(nèi)部的吸塵降噪水平，不僅可以滿足美化城市的需求，也可以滿足雨水吸納、蓄滲透需求。隨著物質(zhì)生活水平不斷提高，人們對(duì)于城市內(nèi)部公園、綠地廣場(chǎng)的要求也越來(lái)越高。城市內(nèi)部公園、綠地廣場(chǎng)不僅是休閑娛樂(lè)空間，也是改善生態(tài)環(huán)境的重要內(nèi)容。但是，傳統(tǒng)公園、綠地、廣場(chǎng)在維護(hù)過(guò)程中會(huì)消耗大量的水資源，對(duì)市政給水系統(tǒng)依賴程度較高。在應(yīng)用海綿城市理念開(kāi)展市政給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要以提高城市的水資源利用率為基礎(chǔ)，合理設(shè)計(jì)綠地、公園、廣場(chǎng)的給排水系統(tǒng)，滿足城市的可持續(xù)性發(fā)展需求。

首先，以海綿城市理念開(kāi)展城市內(nèi)部綠化設(shè)施規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要多應(yīng)用透水鋪裝材料、雨水花園等設(shè)施，在公園、綠地、廣場(chǎng)中增加池塘、雨水調(diào)節(jié)池和人工濕地等。在雨季，可以充分發(fā)揮城市內(nèi)部綠化設(shè)施的凈化、吸納功能，也可以減輕城市排水系統(tǒng)雨季排水壓力。其次，在城市綠化設(shè)施規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要著重關(guān)注濕塘以及人工濕地、調(diào)蓄水池等，通過(guò)這些設(shè)施，可以在旱季滿足城市內(nèi)綠化景觀的灌溉需求[6]?？傊?，在市政給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)應(yīng)用海綿城市理念，可以實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)部水資源的循環(huán)利用，緩解城市內(nèi)部給水壓力，也能建設(shè)綠色城、綠色城市、健康城市以及生態(tài)城市[7-9]。

3.4 建立回收凈化系統(tǒng)

海綿城市理念要求，在市政給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，要著重關(guān)注回收凈化系統(tǒng)，這里所說(shuō)的回收凈化系統(tǒng)不僅僅是指雨水回收凈化系統(tǒng)，也指生活污水以及工業(yè)污水的回收利用系統(tǒng)。

首先，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展市政給排水設(shè)施設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分了解城市內(nèi)不同區(qū)域的水質(zhì)情況、水量情況以及排出方向，結(jié)合城市生活污水、工業(yè)廢水以及雨水的收集需求，實(shí)行城市內(nèi)給排水系統(tǒng)分步改造。設(shè)計(jì)人員 需要先改造城市內(nèi)干旱、內(nèi)澇嚴(yán)重區(qū)域的市政級(jí)排水系統(tǒng)，確保改造后的區(qū)域不會(huì)出現(xiàn)雨水堆積問(wèn)題，也可以為后續(xù)改造工作積累豐富的經(jīng)驗(yàn)[10]。然后設(shè)計(jì)人員需要將不同區(qū)域內(nèi)的雨水再生管網(wǎng)連成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)部所有污水及雨水回收凈化利用的目的。其次，隨著城市化進(jìn)程不斷加快，越來(lái)越多的城市新區(qū)規(guī)劃建設(shè)，在開(kāi)展市政及排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要充分利用海綿城市理念，合理布置污水處理廠、廢水處理廠、雨水蓄水池的位置，通過(guò)配置再生水處理回收利用系統(tǒng)，提高城市內(nèi)部水資源回收凈化水平。第三，城市水資源回收利用系統(tǒng)對(duì)于城市的可持續(xù)性發(fā)展有著重要的價(jià)值。但是，由于該系統(tǒng)的投資性價(jià)比相對(duì)較低，大部分投資人不愿意將資金投入到這項(xiàng)工作內(nèi)容之中。在城市進(jìn)步發(fā)展過(guò)程中，政府也要給予投資方一定的政策支持，通過(guò)貸款優(yōu)惠、減免稅收等方式鼓勵(lì)更多的投資方加入到城市雨水回收利用系統(tǒng)施工建設(shè)中，快速完善城市內(nèi)部水資源回收利用系統(tǒng)。最后，城市水資源回收利用系對(duì)于城市進(jìn)步發(fā)展有著重要的意義，也與城市內(nèi)部每一個(gè)居民息息相關(guān)[11]。所以，在建設(shè)城市水資源回收利用系統(tǒng)過(guò)程中，政府要加大宣傳力度，提高城市居民的節(jié)水意識(shí)，將水資源回收利用理念深入到每個(gè)居民的內(nèi)心中?？傊?，在市政給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，想要充分應(yīng)用海綿城市理念，就要建立水資源回收凈化系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員、政府主管單位以及宣傳部門(mén)，都需要提高對(duì)城市水資源回收凈化系統(tǒng)的重視程度，通過(guò)多種渠道，不斷完善城市內(nèi)部水資源回收凈化系統(tǒng)，進(jìn)一步提高城市內(nèi)部水廢水及雨水的回收凈化能力。

4 結(jié)論

在市政給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用海綿城市設(shè)計(jì)理念，可以有效提高水資源利用率、緩解城市內(nèi)澇干旱、改善城市環(huán)境。但是，在市政洗排水設(shè)計(jì)過(guò)程中卻普遍面臨城市環(huán)境復(fù)雜、雨水利用率低以及市政給排水建設(shè)與養(yǎng)護(hù)脫節(jié)的困境。結(jié)合海綿城市理念在開(kāi)展市政及排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，要提高對(duì)地下管網(wǎng)設(shè)計(jì)的重視水平、改善改造透水鋪裝地塊、加強(qiáng)綠化設(shè)施建設(shè)，同時(shí)建立回收凈化系統(tǒng)，不斷提高城市內(nèi)水資源利用效率。