海绵城市在给排水设计中应用探究

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【摘要】论述了海绵城市理念及其重要性，基于此指出市政给排水设计中海绵城市理念的应用要点主要体现在绿化带、人行道及附属设施设计中。为提升海绵城市理念的应用效果，相关人员在设计时要做好各项参数控制与计算，确保市政给排水设计的整体效果。

【关键词】海绵城市；市政工程；给排水设计

1海绵城市理念

海绵城市属于新一代城市雨洪管理概念，是指城市在应对各类环境及雨水带来的影响与灾害时，具有弹性，如同海绵一样具备能吸水、蓄水、渗水、净水等功能[1]。海绵城市并非要取代传统排水系统，而是对传统排水系统进行优化与创新。引入海绵城市理念，让城市市政建设期间能做好“水”的调节，使自然降水、地表水和地下水在海绵城市建设中能够协调与统筹，所以在市政给排水设计中要考虑复杂性和长期性。而相比于传统城市建设，海绵城市更顺应自然，在城市开发建设中影响较小，不会改变地表径流量。

2海绵城市理念的重要性

市政给排水设计中的海绵城市理念的应用具有重要意义，主要表现为：（1）优化城市给排水基础设施。市政给排水设计中，海绵城市的应用能提升给排水的运行质量与效率，确保其能满足城市发展需求，完善给排水系统。（2）减少对水资源的污染。城市发展期间水资源污染问题比较突出，很多城市给排水系统难以对水污染问题进行治理，对城市发展造成极大影响，但海绵城市理念的应用，能有效降低对水资源的污染，确保城市的生态平衡。（3）提升水资源利用率[2]。传统市政给排水系统难以有效蓄水与排水，会造成城市内涝，水资源难以得到有效利用，但海绵城市理念的应用能有效收集水资源，提升水资源的利用率，实现城市的绿色发展。

3海绵城市理念的应用原则

3.1结合城市规划

市政给排水是城市整体发展的重要组成部分，是一项专业性、复杂性较强的工作，与城市其他项目规划密切相关，如城市防水防涝、环境保护等，在设计时会增加给排水设计难度。所以在给排水设计中海绵城市理念的应用，是要与城市规划相结合，能从整体出发，确保给排水设计的科学性与系统性，满足城市发展需求。

3.2确保专业水平

在城市基础设施建设中给排水系统是重要组成部分，影响着城市的可持续发展。但目前我国市政给排水设计中，对海绵城市理念及相关技术的认识不足，导致应用水平相对较低，无法为给排水设计提供可靠支持。同时，在给排水设计中会存在诸多不确定性，只有设计人员能充分认识海绵城市，确保其专业性，才能提升城市排水系统设计的效果。

3.3生态优先原则

在我国各大城市贯彻落实“绿色发展”理念期间，给排水设计中海绵城市理念的应用要坚持生态优先原则，减少对城市的污染与破坏。海绵城市排水设计要提升对资源的利用率，采用绿色理念与材料，降低建设与运行期间的污染与能耗，提升给排水系统的应用效果。

4海绵城市理念在市政给排水设计中的应用要点

4.1绿化带设计

市政给排水设计中绿化带是重要组成部分，以海绵城市理念为指导，要求绿化带设计能满足基本的蓄水功能，提升水资源的利用率。下沉式绿化带具有消减路面径流、减轻道路扬尘、节约绿地灌溉用水等多种功能，所以成为当下海绵城市绿化带设计的主要方向。下沉式绿化带在设计过程中需分析绿化带水量平衡，可以用式（1）对时段内水量平衡进行计算：Q1+U1=Z+U2+Q2（1）式中，Q1为雨水在计算时段内流入下沉式绿化带的总径流量；U1为计算起始时下沉式绿化带的蓄水量；Z为计算时间内下沉式绿化带的雨水下渗量；U2为计算时间内下沉式绿化带的蓄水量；Q2为计算时间内下沉式绿化带进入雨水管道的外排量。下沉式绿化带设计的雨水控制容量可通过式（2）得出：E=Z+△U（2）式中，E为下沉式绿化带设计的雨水控制容量；△U为计算时段内进入下沉式道路绿化带的蓄水量。同时，也要对绿化带雨水渗蓄能力R进行计算，可通过公式（3）得出：R=（ψεFn+εFg）/1000Z+△U×100%（3）式中，ψ为雨水渗蓄率；ε为绿化带服务区径流系数；Fn为道路面积；Fg为绿化带面积。可以使用式（4）和式（5）计算降雨量：q=8.351（1+0.55lgT）（t+12.548）0.5452（4）H=t0∫q（5）式中，H为降雨深度；q为暴雨强度；T为设计重现期；t为降雨历时。雨水下渗量S计算如式（6）所示：S=60KJFgt（6）式中，K为土壤的稳定入渗速率；J为水利坡度。横断面方向的绿化带在下凹式绿化带中，能在下凹式断面中存积雨水，绿化带使雨水过滤后，可以通过溢流的方式进入雨水利用系统，下凹式绿化带内设置雨水口，要高于地面3~5cm，绿化带内绿地地面的高程较两侧路面低5~10cm，每隔一段距离在绿化带两侧的路缘石设置雨水的流入孔，可以在绿化带内汇集雨水。将防水土工材料铺设于绿化带的底层及其两侧，能减轻雨水的下渗。

4.2人行道设计

以海绵城市理念为指导，市政给排水设计中“透水”是十分重要的要素，所以可以设计透水人行道，且透水人行道的材料选择十分关键，具体见表1。在稳定水头状态下对透水砖等材料的透水性能进行计算，在确定透水系数时可以使用式（7）：式中，KT水为水温为T水℃时的试样透水系数；Q为时间t内的渗出水量；I为试样的厚度；A为试样的上表面面积；h为水位Municipal·Traffic·WaterResourcesEngineeringDesign市政·交通·水利工程设计差。透水砖的各项指标控制见表2。透水水泥混凝土等材料的孔隙率计算时可以使用式（8）：P=（1-m2-m1V0）×100%（8）式中，P、V0、m2、m1分别为试件孔隙率、试件体积、试件浸水饱和下在水中的质量、试件在干燥状态下的质量。在对透水水泥混凝土的透水系数进行计算时，公式如式（9）：ζ=h′τ0Q1A0X（9）式中，ζ、h′、A0、τ0、Q1、X分别为透水系数、试件高度、试件断面、上下出水口之间的距离水位差、从透水仪出水口流出的水量、从透水仪出水口流出的时间。透水人行道的土基要有良好的透水性，一般情况下透水系数需控制在1.0×10-3mm/s以上，渗透面与地下水位之间的距离要求控制在1m以上。

4.3附属设施设计

将绿色景观树种植在道路沿线两侧，在设计中要求生物滞留沟种植土壤层厚度宜为120cm。生态滞留沟中路沿石豁口生态滞留沟的设计过程中，要做好豁口长度、净流量等参数计算，避免影响其净化效果。在路缘石上预留豁口是比较普遍的方式。在对路缘石豁口进行计算时，可以使用公式（10）：L=K0W0.42B0.3（ni）-0.6（10）式中，L、W、K0、B、n、i分别为豁口长度、设计净流量、经验常数、纵向坡度、曼宁系数、路面横向坡度。路缘石豁口的开口长度要综合雨水口进水量等参数，最终可以确定路缘石豁口的设置间隔为15m。为便于路面雨水的收集，将道路坡度设计为＞1.5%。路缘石的材料为花岗岩，后背材料与规格分别为C15混凝土、15cm×80cm×130cm。路缘石开口需合理设计，规格要求为80cm×7.5cm，绿地边缘设置铸铁格栅，避免有异物进入。溢流雨水口需合理设置，一般情况下需间隔20～30m设置1个，确保溢流雨水口生物滞留设施设置的合理性。溢流设施在雨水较大且超过海绵城市收纳能力时会发挥其作用，雨水会排入市政管网。混凝土结构为溢流雨水口采用模块，规格、溢流口最大过流流量分别为680mm×1300mm、30L/s。将PVC沉淀槽设置在沉泥槽路缘石后侧，规格为8cm×20cm×12.5cm。钢筋混凝土为沉泥槽的底座，规格为130cm×30cm×20cm。采用卵石堆砌挡水堰，顶宽、底宽、高度分别为20cm、40cm与20cm，基础垫层为50cm细石混凝土。根据公式（11）做好雨水全部下渗时间计算。t0=Wp3600ασA1（11）式中，t0、Wp、A1、σ、α分别为绿地淹水时间、产流历时内的蓄积水量、渗滤设施直接接收降水的面积、平均渗透系数、折减系数。生物滞留设施的维护也十分关键，要求能对植物进行及时修剪，将杂草清除。汇水面径流雨水在进水口不能有效收集时，局部下凹需加大。将碎石设置在进水口、溢流口，避免冲刷造成水土流失。及时清理进水口、溢流口堵塞情况，确保其畅通性。

5结语

海绵城市理念在市政给排水设计中的应用是时代发展的必然，也是人与自然和谐相处，打造绿色城市、海绵城市的重要手段。以海绵城市理念为指导，能确保市政给排水设计的整体质量与效率，提升城市的蓄水与排水能力，避免城市内涝的发生，同时也能提升水资源的利用。未来随着现代科学技术的快速发展，海绵城市将会与智慧城市相结合，不断提升城市服务职能。

【参考文献】

[1]李文强.污水处理厂建设中海绵城市设计案例与分析：以遂宁某污水厂为例[J].净水技术,2021,40(S1):170-175.

[2]彭康.广州国际金融城地下空间给排水设计及排水要点分析[J].给水排水,2020,56(7):91-95.

作者:张梁 单位:湖南省长沙市城市建设科学研究院