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基于海綿城市概念的城市排水設(shè)計(jì)
為了滿足城市現(xiàn)代化建設(shè)需求,城市面貌得到持續(xù)改善,但是頻繁發(fā)生的“積水內(nèi)澇”問題給城市建設(shè)帶來了諸多難題。海綿城市概念的誕生,并快速成為了建設(shè)城市的一種重要模式。文章基于海綿城市概念,就城市排水設(shè)計(jì)策略進(jìn)行重點(diǎn)探討,希望充分利用海綿城市概念來完善城市排水系統(tǒng)。
作為城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,排水系統(tǒng)是城市污水處理和排除的重要設(shè)施,是城市規(guī)劃工作的重點(diǎn)。隨著城市快速發(fā)展,“積水內(nèi)澇”等問題頻繁出現(xiàn),給城市生態(tài)發(fā)展帶來了不利影響,也無法利用豐富的雨水資源。海綿城市理念是一種主張排水和循環(huán)用水有效結(jié)合的理念,可以通過合理調(diào)配雨水資源來防范洪澇問題,是排水設(shè)計(jì)需要遵從的一個(gè)重要設(shè)計(jì)理念。
1 海綿城市概念下城市排水設(shè)計(jì)策略
基于海綿城市理念,城市排水設(shè)計(jì)要著重做好滲水、蓄水和滯水等環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)管控,具體對策如下。
1.1 滲水設(shè)計(jì)
城市滲水設(shè)計(jì)中,主要需要發(fā)揮市政道路和景觀等作用來增強(qiáng)海綿城市的滲水能力。
(1)針對城市道路滲水設(shè)計(jì)而言,為了增強(qiáng)道路滲水特性,要從鋪裝設(shè)計(jì)工作入手。在傳統(tǒng)的城市建設(shè)中,道路面積占比主要控制在10%~25%,但是由于傳統(tǒng)城市道路設(shè)計(jì)中所采用的鋪裝材料質(zhì)量比較差,影響了道路的雨水滲透性能。在景觀鋪裝時(shí),可以應(yīng)用透水鋪裝進(jìn)一步提升道路雨水滲透能力。此外,要逐步應(yīng)用混凝土來逐步替代停車場、城市居住區(qū)道路的鋪裝材料,逐漸增加雨水的滲透量,減少地表徑流,確保使更多雨水通過滲透來流入到所設(shè)置的地下蓄水池中,再凈化這些水資源,降低其污染程度。
(2)針對城市景觀設(shè)計(jì)而言,在以往的城市建設(shè)期間,景觀鋪裝主要位于城市公共區(qū)域和居民區(qū),且主要采用透水性較差的施工材料,以至于極大地降低了雨水滲透性能?;诤>d城市概念所提倡的高滲透性,可以通過透水鋪裝設(shè)計(jì)方式,充分利用水渠、溝渠等來將城市雨水逐步引流到城市街道滯水設(shè)備,從根本上解決城市雨水滲透問題。
(3)適當(dāng)增加雨水泄洪通道,或增加原有雨水管網(wǎng)管徑,確??梢詫⒊鞘杏晁玫嘏湃胨O(shè)置的城市“海綿”體中。
如圖1,可以在原有城市排水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上,構(gòu)造地下排水深邃泄洪排澇系統(tǒng),借助深層隧道來使過量雨水進(jìn)入深層隧道,這樣可以減輕以往淺層排水管網(wǎng)系統(tǒng)的排水壓力,有助于防范“內(nèi)澇”問題的出現(xiàn)。
1.2 蓄水設(shè)計(jì)
在海綿城市概念下,為了更好地利用豐富的雨水資源,要注意將滲透收集得到的雨水儲(chǔ)存起來,這就需要做好城市蓄水設(shè)計(jì)工作,具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括:
(1)蓄水模塊設(shè)計(jì)。作為一種新型蓄水產(chǎn)品,蓄水模塊具有很好的承壓性能和蓄水性能,也不會(huì)占用過多的城市空間。在設(shè)計(jì)蓄水模塊時(shí),要適當(dāng)?shù)卦黾隅U空空間所占比例,一般可以高達(dá)95%。此外,為了有效結(jié)合城市排水和蓄水,要結(jié)合土工布和防水布,同時(shí)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置要做好水泵、檢查井、進(jìn)水管以及出水管等位置布置工作,以便可以充分儲(chǔ)存雨水資源。通過后續(xù)處理收集的雨水資源,可以實(shí)現(xiàn)對城市路面、景觀等進(jìn)行補(bǔ)水和清潔,也可以用作消防用水。
(2)地下蓄水池設(shè)計(jì)。雨水資源收集主要包括進(jìn)/出水管、高/地位通氣帽、曝氣系統(tǒng)、溢流管、出水井、池體和沉沙井等部分所構(gòu)成。如圖2,可以建設(shè)恰當(dāng)?shù)闹膊轀蠈⒂晁畠?chǔ)蓄。根據(jù)所選植物種類的不同,可以設(shè)置不同的蓄水層。比如,在以喬木和灌木為主要的綠色植物時(shí),在地下蓄水池建設(shè)期間可以應(yīng)用多孔、輕質(zhì)的粗骨料為主,相應(yīng)的深度不可小于60mm;在選擇藤本植物或綠籬等小型植物為主要的綠色植物時(shí)候,要盡量選擇80mm厚的15-20陶粒,其中適當(dāng)?shù)劁佋O(shè)PVC管,這樣可以極大地增強(qiáng)土壤層的水分含量。
(3)建設(shè)雨水蓄滯塘。通過雨水蓄滯塘建設(shè),可以有效結(jié)合雨水收集池和蓄滲塘,在雨水終端排放出水體之前進(jìn)行滲濾和調(diào)蓄處理,這樣可以實(shí)現(xiàn)城市道路排水、蓄水以及處理等功能進(jìn)行有效結(jié)合。
1.3 滯水設(shè)計(jì)
(1)雨水花園設(shè)計(jì)。如果城市園區(qū)中可以建設(shè)一些灌木、喬木等植物,那么就可以發(fā)揮植物根系的作用來提升雨水滯留作用。在設(shè)計(jì)雨水花園期間,可以降低地表徑流量,實(shí)現(xiàn)對地下水資源的涵養(yǎng),同時(shí)也可以發(fā)揮各種植物根系的降解作用和吸附作用來減弱水循環(huán)污染作用,確保雨水更好地滲透入地下,避免城市在暴雨天氣下出現(xiàn)積水問題。
(2)綠色屋頂設(shè)計(jì)。同雨水花園類似,綠色屋頂設(shè)計(jì)也是有效利用綠地的蓄水作用來緩解徑流壓力,避免發(fā)生洪澇災(zāi)害,有助于增加雨水蒸發(fā)量,改善城市空氣質(zhì)量。而針對那些不適宜設(shè)計(jì)綠色屋頂結(jié)構(gòu)的區(qū)域,可以引導(dǎo)屋頂雨水流入地面上所設(shè)置的蓄水池來存儲(chǔ)雨水。
(3)生態(tài)滯留區(qū)設(shè)計(jì)。主要是采用淺水洼地設(shè)置來儲(chǔ)存水資源或控制雨水徑流的一種方式,具體就是借助雨水塘、雨水濕地和植草溝等方式來加快城市雨水深入地面,最大程度利用植被和土壤作用來對地表徑流進(jìn)行改善,有效治理城市地表徑流問題。
2 海綿城市概念下城市排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1 有效結(jié)合城市規(guī)劃
理論上來講,城市排水設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)、繁雜的工程項(xiàng)目,涉及到城市防水防澇、環(huán)境保護(hù)以及發(fā)展規(guī)劃等諸多方面,設(shè)計(jì)難度比較大。因此,在基于海綿城市概念設(shè)計(jì)城市排水系統(tǒng)及設(shè)施建設(shè)時(shí),必須有效結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃以及城市用水需求,構(gòu)建科學(xué)、合理的用水模式和節(jié)水方案,同時(shí)適當(dāng)?shù)貎?yōu)化調(diào)整實(shí)際的供水方案,以便充分發(fā)揮城市給排水系統(tǒng),提升水資源利用率起到積極作用,尤其是除了確保設(shè)計(jì)城市排水系統(tǒng)滿足當(dāng)前城市排水需求外,同樣需要具有一定的前瞻性,考慮所設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)可以滿足城市未來一段時(shí)間的發(fā)展需求。如此一來,通過有效協(xié)調(diào)城市排水設(shè)計(jì)和城市發(fā)展建設(shè),可以更好增強(qiáng)城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善性、科學(xué)性和合理性。
2.2 提升設(shè)計(jì)專業(yè)水平
排水系統(tǒng)是城市建設(shè)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施,除了需要滿足當(dāng)下城市建設(shè)和發(fā)展需求,還需要滿足未來一段時(shí)間后城市發(fā)展需求。然而,當(dāng)前我國城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)于海綿城市理念應(yīng)用的研究還非常有限,專業(yè)技術(shù)應(yīng)用成果還比較有限,所以相關(guān)部門在探索發(fā)展路程過程中需要“摸著石頭過河”,邊實(shí)踐邊積累相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),所以實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的不確定因素眾多。針對這種情況,為了確保城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中順利貫徹海綿城市概念,必須要立足于專業(yè)視角,結(jié)合眼前的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)情況來不斷引入和應(yīng)用新技術(shù),持續(xù)強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)水平,確保可以有效提升城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效果。
2.3 遵循生態(tài)優(yōu)先原則
在“海綿城市”排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間,要遵循生態(tài)優(yōu)先原則,有機(jī)結(jié)合人工措施和自然途徑,在確保城市排水防洪安全性的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對城市雨水進(jìn)行有效儲(chǔ)存和利用。海綿城市排水設(shè)計(jì)不是對傳統(tǒng)排水系統(tǒng)進(jìn)行替換,而是在原有排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上補(bǔ)充和完善排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,以便優(yōu)化配置各種資源,最大程度提升海綿城市排水質(zhì)量。
3 結(jié)束語
總之,海綿城市概念的誕生和應(yīng)用,為當(dāng)下以及未來一段時(shí)間內(nèi)城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了一種全新的理念。為了確保海綿城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量,需要在立足于城市發(fā)展規(guī)劃,本著生態(tài)優(yōu)先原則的基礎(chǔ)上,科學(xué)設(shè)計(jì)滲水、蓄水和滯水方面的排水系統(tǒng),確保有效防范城市洪澇災(zāi)害問題的發(fā)生。
作為城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,排水系統(tǒng)是城市污水處理和排除的重要設(shè)施,是城市規(guī)劃工作的重點(diǎn)。隨著城市快速發(fā)展,“積水內(nèi)澇”等問題頻繁出現(xiàn),給城市生態(tài)發(fā)展帶來了不利影響,也無法利用豐富的雨水資源。海綿城市理念是一種主張排水和循環(huán)用水有效結(jié)合的理念,可以通過合理調(diào)配雨水資源來防范洪澇問題,是排水設(shè)計(jì)需要遵從的一個(gè)重要設(shè)計(jì)理念。
1 海綿城市概念下城市排水設(shè)計(jì)策略
基于海綿城市理念,城市排水設(shè)計(jì)要著重做好滲水、蓄水和滯水等環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)管控,具體對策如下。
1.1 滲水設(shè)計(jì)
城市滲水設(shè)計(jì)中,主要需要發(fā)揮市政道路和景觀等作用來增強(qiáng)海綿城市的滲水能力。
(1)針對城市道路滲水設(shè)計(jì)而言,為了增強(qiáng)道路滲水特性,要從鋪裝設(shè)計(jì)工作入手。在傳統(tǒng)的城市建設(shè)中,道路面積占比主要控制在10%~25%,但是由于傳統(tǒng)城市道路設(shè)計(jì)中所采用的鋪裝材料質(zhì)量比較差,影響了道路的雨水滲透性能。在景觀鋪裝時(shí),可以應(yīng)用透水鋪裝進(jìn)一步提升道路雨水滲透能力。此外,要逐步應(yīng)用混凝土來逐步替代停車場、城市居住區(qū)道路的鋪裝材料,逐漸增加雨水的滲透量,減少地表徑流,確保使更多雨水通過滲透來流入到所設(shè)置的地下蓄水池中,再凈化這些水資源,降低其污染程度。
(2)針對城市景觀設(shè)計(jì)而言,在以往的城市建設(shè)期間,景觀鋪裝主要位于城市公共區(qū)域和居民區(qū),且主要采用透水性較差的施工材料,以至于極大地降低了雨水滲透性能?;诤>d城市概念所提倡的高滲透性,可以通過透水鋪裝設(shè)計(jì)方式,充分利用水渠、溝渠等來將城市雨水逐步引流到城市街道滯水設(shè)備,從根本上解決城市雨水滲透問題。
(3)適當(dāng)增加雨水泄洪通道,或增加原有雨水管網(wǎng)管徑,確??梢詫⒊鞘杏晁玫嘏湃胨O(shè)置的城市“海綿”體中。
如圖1,可以在原有城市排水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上,構(gòu)造地下排水深邃泄洪排澇系統(tǒng),借助深層隧道來使過量雨水進(jìn)入深層隧道,這樣可以減輕以往淺層排水管網(wǎng)系統(tǒng)的排水壓力,有助于防范“內(nèi)澇”問題的出現(xiàn)。
1.2 蓄水設(shè)計(jì)
在海綿城市概念下,為了更好地利用豐富的雨水資源,要注意將滲透收集得到的雨水儲(chǔ)存起來,這就需要做好城市蓄水設(shè)計(jì)工作,具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括:
(1)蓄水模塊設(shè)計(jì)。作為一種新型蓄水產(chǎn)品,蓄水模塊具有很好的承壓性能和蓄水性能,也不會(huì)占用過多的城市空間。在設(shè)計(jì)蓄水模塊時(shí),要適當(dāng)?shù)卦黾隅U空空間所占比例,一般可以高達(dá)95%。此外,為了有效結(jié)合城市排水和蓄水,要結(jié)合土工布和防水布,同時(shí)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置要做好水泵、檢查井、進(jìn)水管以及出水管等位置布置工作,以便可以充分儲(chǔ)存雨水資源。通過后續(xù)處理收集的雨水資源,可以實(shí)現(xiàn)對城市路面、景觀等進(jìn)行補(bǔ)水和清潔,也可以用作消防用水。
(2)地下蓄水池設(shè)計(jì)。雨水資源收集主要包括進(jìn)/出水管、高/地位通氣帽、曝氣系統(tǒng)、溢流管、出水井、池體和沉沙井等部分所構(gòu)成。如圖2,可以建設(shè)恰當(dāng)?shù)闹膊轀蠈⒂晁畠?chǔ)蓄。根據(jù)所選植物種類的不同,可以設(shè)置不同的蓄水層。比如,在以喬木和灌木為主要的綠色植物時(shí),在地下蓄水池建設(shè)期間可以應(yīng)用多孔、輕質(zhì)的粗骨料為主,相應(yīng)的深度不可小于60mm;在選擇藤本植物或綠籬等小型植物為主要的綠色植物時(shí)候,要盡量選擇80mm厚的15-20陶粒,其中適當(dāng)?shù)劁佋O(shè)PVC管,這樣可以極大地增強(qiáng)土壤層的水分含量。
(3)建設(shè)雨水蓄滯塘。通過雨水蓄滯塘建設(shè),可以有效結(jié)合雨水收集池和蓄滲塘,在雨水終端排放出水體之前進(jìn)行滲濾和調(diào)蓄處理,這樣可以實(shí)現(xiàn)城市道路排水、蓄水以及處理等功能進(jìn)行有效結(jié)合。
1.3 滯水設(shè)計(jì)
(1)雨水花園設(shè)計(jì)。如果城市園區(qū)中可以建設(shè)一些灌木、喬木等植物,那么就可以發(fā)揮植物根系的作用來提升雨水滯留作用。在設(shè)計(jì)雨水花園期間,可以降低地表徑流量,實(shí)現(xiàn)對地下水資源的涵養(yǎng),同時(shí)也可以發(fā)揮各種植物根系的降解作用和吸附作用來減弱水循環(huán)污染作用,確保雨水更好地滲透入地下,避免城市在暴雨天氣下出現(xiàn)積水問題。
(2)綠色屋頂設(shè)計(jì)。同雨水花園類似,綠色屋頂設(shè)計(jì)也是有效利用綠地的蓄水作用來緩解徑流壓力,避免發(fā)生洪澇災(zāi)害,有助于增加雨水蒸發(fā)量,改善城市空氣質(zhì)量。而針對那些不適宜設(shè)計(jì)綠色屋頂結(jié)構(gòu)的區(qū)域,可以引導(dǎo)屋頂雨水流入地面上所設(shè)置的蓄水池來存儲(chǔ)雨水。
(3)生態(tài)滯留區(qū)設(shè)計(jì)。主要是采用淺水洼地設(shè)置來儲(chǔ)存水資源或控制雨水徑流的一種方式,具體就是借助雨水塘、雨水濕地和植草溝等方式來加快城市雨水深入地面,最大程度利用植被和土壤作用來對地表徑流進(jìn)行改善,有效治理城市地表徑流問題。
2 海綿城市概念下城市排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1 有效結(jié)合城市規(guī)劃
理論上來講,城市排水設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)、繁雜的工程項(xiàng)目,涉及到城市防水防澇、環(huán)境保護(hù)以及發(fā)展規(guī)劃等諸多方面,設(shè)計(jì)難度比較大。因此,在基于海綿城市概念設(shè)計(jì)城市排水系統(tǒng)及設(shè)施建設(shè)時(shí),必須有效結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃以及城市用水需求,構(gòu)建科學(xué)、合理的用水模式和節(jié)水方案,同時(shí)適當(dāng)?shù)貎?yōu)化調(diào)整實(shí)際的供水方案,以便充分發(fā)揮城市給排水系統(tǒng),提升水資源利用率起到積極作用,尤其是除了確保設(shè)計(jì)城市排水系統(tǒng)滿足當(dāng)前城市排水需求外,同樣需要具有一定的前瞻性,考慮所設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)可以滿足城市未來一段時(shí)間的發(fā)展需求。如此一來,通過有效協(xié)調(diào)城市排水設(shè)計(jì)和城市發(fā)展建設(shè),可以更好增強(qiáng)城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善性、科學(xué)性和合理性。
2.2 提升設(shè)計(jì)專業(yè)水平
排水系統(tǒng)是城市建設(shè)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施,除了需要滿足當(dāng)下城市建設(shè)和發(fā)展需求,還需要滿足未來一段時(shí)間后城市發(fā)展需求。然而,當(dāng)前我國城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)于海綿城市理念應(yīng)用的研究還非常有限,專業(yè)技術(shù)應(yīng)用成果還比較有限,所以相關(guān)部門在探索發(fā)展路程過程中需要“摸著石頭過河”,邊實(shí)踐邊積累相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),所以實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的不確定因素眾多。針對這種情況,為了確保城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中順利貫徹海綿城市概念,必須要立足于專業(yè)視角,結(jié)合眼前的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)情況來不斷引入和應(yīng)用新技術(shù),持續(xù)強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)水平,確保可以有效提升城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效果。
2.3 遵循生態(tài)優(yōu)先原則
在“海綿城市”排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間,要遵循生態(tài)優(yōu)先原則,有機(jī)結(jié)合人工措施和自然途徑,在確保城市排水防洪安全性的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對城市雨水進(jìn)行有效儲(chǔ)存和利用。海綿城市排水設(shè)計(jì)不是對傳統(tǒng)排水系統(tǒng)進(jìn)行替換,而是在原有排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上補(bǔ)充和完善排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,以便優(yōu)化配置各種資源,最大程度提升海綿城市排水質(zhì)量。
3 結(jié)束語
總之,海綿城市概念的誕生和應(yīng)用,為當(dāng)下以及未來一段時(shí)間內(nèi)城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了一種全新的理念。為了確保海綿城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量,需要在立足于城市發(fā)展規(guī)劃,本著生態(tài)優(yōu)先原則的基礎(chǔ)上,科學(xué)設(shè)計(jì)滲水、蓄水和滯水方面的排水系統(tǒng),確保有效防范城市洪澇災(zāi)害問題的發(fā)生。
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