基于海绵城市理念在市政给排水设计的研究

林伟明

深圳市工勘岩土集团有限公司 广东 深圳 518000

在城市运营管理中，给排水调控是重要内容，在海绵城市理念下，城市需要具备较强的海绵属性，从而更好的吸收和释放水资源，满足城市用水需求的同时提高水资源利用率。因此，为使海绵城市理念贯穿于市政给排水系统运作始终，应从绿化、道路、附属设施等方面开展完善的市场给排水设计，增强其海绵属性，以此减少不必要的水资源投入与浪费，缓解淡水资源短缺压力。

1 探讨海绵城市理念及其应用意义

所谓海绵城市理念，主要是指海绵化发展的城市，与普通城市不同，此类城市在遇到异常环境变化或是自然灾害时，能够通过城市建设中的弹性对其进行有效抵挡和预防。最为直观的是，海绵城市会自动采集雨水资源，在某些条件下，这些存储水可以应急使用，同时降低雨水对城市带来的影响与危害，减少绿化灌溉等方面的水资源投入，提升雨水资源利用率[1]。

通过在海绵城市理念下开展市政给排水设计工作，首先，能够节约水资源，提高城市各类水的使用率。在海绵城市建设过程中，市政给排水系统以城市发展需求为基础，通过弹性设计以及相应的系统功能优化，配套落实的基础设施得以改善，雨水采集、水资源利用率均得到有效提升。其次，有利于城市水资源相关灾害的缓解，甚至是解决，比如降低城市给排水系统的运行压力，防洪防雨等，降低城市内涝现象的产生。具体如图1所示。

图1 城市内涝

最后，改善城市生态环境，海绵城市理念包括环境保护理念，通过将其作为市政给排水设计的基础，能够有效解决当下城市给排水系统中存在的环境污染和生态破坏等问题，提升城市的生态环境质量。

2 研究以海绵城市理念为基础的市政给排水设计要点

2.1 道路系统设计

2.1.1 人行道设计

作为城市基础设施的重要组成，在海绵城市理念下开展设计工作时，要坚持满足城市居民日常便捷、安全出行的要求，多采用透水材料作为人行道路面，避免路面积水现象的发生，实现雨水的合理下渗。以往的市政给排水设计中，人行道路面多采用不透水材料，不仅容易出现路面积水，也会导致路面过于湿滑，不利于出行安全。在海绵城市理念的指导下，选用透水性能良好的路面材料，即便遇到强降雨天气，城市路面也可以快速吸收雨水，避免路面积水过多[2]。当前使用较为广泛的路面材料为透水混凝土，具体如图2所示：

图2 采用透水混凝土的人行道路面

在该路面材料的设计使用下，能够有效改善人行道路面的透水性能。除此之外，优化设计路面材料后，还需要合理设计路面材料铺设环节，进一步加快地下水的补充，显著改善人行道湿度、温度。值得注意的是，此类材料成本相对较高，所以若是市政给排水工程成本存在一定制约，可以在道路基层位置进行排水管的科学设置，并对其横向坡度和纵向坡度进行调整，以此强化该路面的排水性能。

2.1.2 道路横断面设计

由于路面排水性能受车辆运行、荷载等方面的影响，因此在海绵城市理念下开展市政给排水设计时，应在不影响行车环境的基础上，优先选择透水性良好的材料，并借助路面坡度设计实现对路面积水的合理、顺利引导与控制，以此增强路面排水效果。除此之外，科学构建空隙大、透水性能强的结构层，保证可以在雨天的时候雨水可以快速渗透，同时结构层也起到过滤渗透水的作用。当前运用较多的是碎石铺装和透水沥青混凝土铺装，结合道路横向坡度的调整设计，实现道路结构层积水的顺利、及时排出。

2.1.3 路基设计

海绵城市理念在路基设计中的融入，需要设计人员对路基建设情况进行全面把握，以此为基础进行给排水设计方案的制定，增强方案的科学性和可行性。

（1）材料设计选用。具体而言，当城市市政道路具有透水性不足的特点，那么在路基给排水设计工作中，尽可能选择透水沥青混凝土，可在满足道路使用功能的同时，有效地满足要道路透水、抗滑及降噪等要求。（2）施工措施设计。开展路基施工时，以落实碾压、晾晒等设计措施，若是条件不允许，则直接采取换填方法，以此优化路基透水性。若是区域内为软土地基，其本身就较为松软、潮湿，那么可以落实真空、堆载预压等设计。（3）水流路径设计。为有效解决径流和噪音问题，可以选择先让路面水通过面层流入基层，然后流入排水设施的设计，或是选择路面水进入基层后直接进入排水设施的设计，以此实现对市政道路路基性能的优化，提升其排水性能。

2.1.4 道路细节设计

在海绵城市理念下，将中央隔离带、车道分隔带设计在市政道路新建地区或道路的一旁、双侧，控制结构设计深度和厚度，通常情况下，深度在20-30cm左右，厚度则为20-40cm左右，前者为表层积水洼地，后者为碎石层或混合土层，若为混合土层，则要将厚度控制在40-60cm范围内。以市政给排水设计实际需求为基础，将花管设计在碎石层，进一步优化其排水性能，同时，针对道路双层草沟，最好采用格栅路牙、孔口路牙等类型的设计，实现雨水径流能够顺利流入草沟。对于进水口旁边的区域，则要落实保护层设计，比如卵石层或碎石层等，从而避免周围土体被冲刷。针对容易出现暴雨天气的地区，为有效避免市政道路积水问题的出现，还要进行溢流口的设计，每个溢流口间隔控制在20-50m，顶端要比洼地高，参数在10-15cm范围内，为有效消除雨水滞留等情况，管道直径控制在20-30cm范围内。其中的混合土一般涉及椰糠、砂料和介质等，根据渗透率和植物生长所需营养等调节配合比，除磷除氮介质可选择水厂排泥或搭配混合土[3]。

2.2 雨水系统设计

2.2.1 蓄水系统

在海绵城市理念下开展市政给排水系统中的雨水系统时，首要任务是做好蓄水系统设计，这是保证城市形成海绵属性的重要基础。具体而言，按照模块化蓄水的设计原则开展蓄水系统设计，比如设计地下蓄水系统，通过合理部署，补充城市地下水资源的同时，提高雨水利用率，防止浪费水资源。实际设计中，可以将雨水口设计在紧贴路面道牙区域，且道牙为开孔道牙，雨水一部分进入绿地，一部分经过雨水口流入人工滤层，进入地下蓄水系统，连通城市景观水体。在城市海绵设计理念下开展这一设计，能够及时存储、回收与水资源，并将其应用于城市日常道路清洁和绿化浇灌等方面，甚至用于消防水、冷却水分配，补充景观水体，增强水体的流动性，在某种程度上来说，能够避免景观水体藻类滋生，城市水环境质量得以改善。但是需要注意的是，景观水体仍要及时更换，时间间隔控制在20天左右，若是存在地下水库，则要以使用不同植物进行水库的分区设计。

2.2.2 下凹式绿地

对于海绵城市理念下的市政给排水设计，雨水系统要对雨水这一类水资源的存储和排放进行综合、充分考虑，为有效增强城市弹性，提高城市的生态建设水平，可以落实下凹式绿地设计。所谓下凹式绿地设计，主要是以地面高度为基准，下调10cm左右后将其打造为合理面积的绿地，从而在雨水天气下，实现雨水的顺利流入，被城市绿化植被、土壤吸收。其中，可以选用鸢尾、地被月季、红叶石楠等耐水植被，并定期进行清理，开展高质量的维护工作，以此保证植被土壤保持良好状态。该设计内容的开展，不仅能够满足城市绿化需求，还能够有效减轻城市整体排水压力，满足植被生长需求，避免投入较多的浇灌用水，发挥自然生态的功能作用，将海绵城市理念落到实处。

2.2.3 雨水花园

雨水花园是市政给排水工程中的重要组成之一，在差异化的设计与施工环境下，雨水花园设计存在不同。针对市政工程中较大的隔离带或绿化带上的雨水花园的设计，在实际设计过程中，相关人员需要对有关因素进行综合考虑，具体包括：目标区域地下管线数量及分布情况、地下水位及水量、设计区域与周边建筑物之间的距离、底层土壤渗透性高低等。若是雨水花园所处区域地势较低，那么设计人员则要对周围环境因素进行考虑；若是雨水花园位于居民区或是建筑物中间，则要把控3m的建筑物距离，以此避免对周围建筑物安全稳固性造成影响。在开展雨水花园系统结构设计工作时，应对积水洼地的深度等参数进行控制，一般情况下，积水洼地设计深度控制在30-40cm范围内，有机覆盖层厚度控制在30-50cm之间，混合涂层厚度控制在50-80cm之间，若是采用砂石层设计，则要将其厚度控制在40-60cm区间，并增设排水管，增强其排水性能。在设计雨水花园大小面积时，要根据当地气候环境以及年平均降水量相关参数，如果面积在100m3以上，那么溢流管设计中，间距控制在10-20m范围内，选用直径在10-20cm区间的管道，且落实配套的格栅设计；若是面积小于100m3、大于50m3，则要以水流方向为基准进行2根以上的排水管的设计；若是面积小于50m3但大于25m3，则以水流方向为基准设计1根排水管即可；若是其面积在25m3以下，可以直接将排水管设计在出口附近，无需进行溢水管等设计[4]。

2.3 绿化带设计

在海绵城市理念下开展市政给排水设计工作时，应重视绿化带的设计，这是因为绿化带主要发挥着水资源收集、过滤、存储和排放的作用，因此，在绿化带设计中，应把握以下要点：

第一，为保证降雨天气下，雨水能够顺着地表径流流向绿化带，应严格控制绿化带高度。为使雨水向绿化带方向流动，且汇集于雨水口部位，设计时应将绿化带设计在道路下侧，参数控制在15-20cm左右，与此同时，以均匀的方式进行雨水口的设计，高度处于道路高度和绿化带种植土高度之间，即：绿化带种植土高度＜雨水口高度＜道路高度。第二，开展绿化带水体过滤设计时，应对种植土进行科学铺设，并结合设计砾石层与渗透管，依托于规范布设与安装，实现对水体的高效过滤。第三，在设计缓排滞蓄期间，要对绿化带结构以及所处位置地形条件等进行综合考虑，以此为基础优化设计导流系统，增强雨水下渗时的层次性。与此同时，为加快雨水向明沟中导流的速度，还要设计水沟渠，将其布置在明沟两侧即可。第四，开展科学的绿化带雨水排放设计。即科学设计配套设施的遗留系统，将排水管道和雨水管道进行有效连接，若是当地在气候影响下具有较大降水量，为缓解雨水口雨水处理压力，可以充分发挥绿化带的雨水存储功能，然后再溢流系统的作用下将多余雨水排出，降低甚至是规避城市内涝现象的发生。

2.4 衔接系统设计

若是市政道路系统周边区域有绿地，应科学开展绿地衔接系统设计工作，令路面径流合理分流。具体而言，以城市实际情况为基础，灵活采取差异化的绿地衔接形式，若是设计区域是城市水资源相对匮乏的区域，那么为有效满足该区域对雨水收集、存储、使用量较大的需求，应合理增设排水管，实现湿地引流路面雨水的目的，并落实净化处理系统，以此实现对该区域水资源有效补充的设计目标；针对水资源较为丰富的城市区域，则采用截流净化技术，在该技术的应用下，衔接系统能够使雨水在被处理之后顺利向绿地排放，帮助缓解径流洪峰。需要注意的是，若是存在一定的径流污染现象，则要落实植被缓冲带等设计，利用其过滤性能优化雨水的净化效果，控制污染的同时实现水资源的高效利用。

2.5 附属设施设计

作为市政给排水设计的重要组成部分，附属设施主要包括路缘石、路肩边沟等方面，在具体设计中，应把握以下要点：

第一，开展路缘石设计工作时，应根据需要选择合适的路缘石类型。目前，主要有平缘石、立缘石两种，前者要求与周边地表高度一致，以此避免城市积水问题的产生，并促使雨水在经过径流之后快速导入雨水口或绿化带等；后者则要高于周围地表，以此实现雨水汇集至雨水口。若是采取立缘石设计，为实现雨水的快速导流，可落实取豁口或者打孔等处理措施。第二，开展路肩边沟设计工作时，应合理运用混凝土材料。在此过程中需要综合考虑给排水系统的美观性和运行流畅性，若是无法有效改善该材料的不足，则采取植草沟方式来设计路肩边沟，在保证高效收集雨水的同时对它们进行输送、净化以及排放处理。

3 结论

综上所述，海绵城市作为当前城市建设与设计的主要方向，是生态城市建设的重要指导理念。在该理念下开展市政给排水设计工作时，应从多个方面落实设计工作，包括人行道、道路横断面、路基等，以及绿化带、衔接设计和附属设施等，以此优化给排水系统的各项性能，满足城市用水需求，增强城市弹性，提高水资源利用率。