基于海绵城市概念的城市排水设计探究

http://www.water.hc360.com2021年01月05日09:06 来源:科技创新与应用T|T

    慧聪水工业网 为了满足城市现代化建设需求,城市面貌得到持续改善,但是频繁发生的“积水内涝”问题给城市建设带来了诸多难题。海绵城市概念的诞生,并快速成为了建设城市的一种重要模式。文章基于海绵城市概念,就城市排水设计策略进行重点探讨,希望充分利用海绵城市概念来完善城市排水系统。

    作为城市公共基础设施的重要组成部分,排水系统是城市污水处理和排除的重要设施,是城市规划工作的重点。随着城市快速发展,“积水内涝”等问题频繁出现,给城市生态发展带来了不利影响,也无法利用丰富的雨水资源。海绵城市理念是一种主张排水和循环用水有效结合的理念,可以通过合理调配雨水资源来防范洪涝问题,是排水设计需要遵从的一个重要设计理念。

    1海绵城市概念下城市排水设计策略

    基于海绵城市理念,城市排水设计要着重做好渗水、蓄水和滞水等环节的设计管控,具体对策如下。

    1.1渗水设计

    城市渗水设计中,主要需要发挥市政道路和景观等作用来增强海绵城市的渗水能力。

    (1)针对城市道路渗水设计而言,为了增强道路渗水特性,要从铺装设计工作入手。在传统的城市建设中,道路面积占比主要控制在10%~25%,但是由于传统城市道路设计中所采用的铺装材料质量比较差,影响了道路的雨水渗透性能。在景观铺装时,可以应用透水铺装进一步提升道路雨水渗透能力。此外,要逐步应用混凝土来逐步替代停车场、城市居住区道路的铺装材料,逐渐增加雨水的渗透量,减少地表径流,确保使更多雨水通过渗透来流入到所设置的地下蓄水池中,再净化这些水资源,降低其污染程度。

    (2)针对城市景观设计而言,在以往的城市建设期间,景观铺装主要位于城市公共区域和居民区,且主要采用透水性较差的施工材料,以至于极大地降低了雨水渗透性能。基于海绵城市概念所提倡的高渗透性,可以通过透水铺装设计方式,充分利用水渠、沟渠等来将城市雨水逐步引流到城市街道滞水设备,从根本上解决城市雨水渗透问题。

    (3)适当增加雨水泄洪通道,或增加原有雨水管网管径,确保可以将城市雨水更好地排入所设置的城市“海绵”体中。

    如图1,可以在原有城市排水管网的基础上,构造地下排水深邃泄洪排涝系统,借助深层隧道来使过量雨水进入深层隧道,这样可以减轻以往浅层排水管网系统的排水压力,有助于防范“内涝”问题的出现。

    1.2蓄水设计

    在海绵城市概念下,为了更好地利用丰富的雨水资源,要注意将渗透收集得到的雨水储存起来,这就需要做好城市蓄水设计工作,具体设计要点包括:

    (1)蓄水模块设计。作为一种新型蓄水产品,蓄水模块具有很好的承压性能和蓄水性能,也不会占用过多的城市空间。在设计蓄水模块时,要适当地增加镂空空间所占比例,一般可以高达95%。此外,为了有效结合城市排水和蓄水,要结合土工布和防水布,同时在结构内部设置要做好水泵、检查井、进水管以及出水管等位置布置工作,以便可以充分储存雨水资源。通过后续处理收集的雨水资源,可以实现对城市路面、景观等进行补水和清洁,也可以用作消防用水。

    (2)地下蓄水池设计。雨水资源收集主要包括进/出水管、高/地位通气帽、曝气系统、溢流管、出水井、池体和沉沙井等部分所构成。如图2,可以建设恰当的植草沟将雨水储蓄。根据所选植物种类的不同,可以设置不同的蓄水层。比如,在以乔木和灌木为主要的绿色植物时,在地下蓄水池建设期间可以应用多孔、轻质的粗骨料为主,相应的深度不可小于60mm;在選择藤本植物或绿篱等小型植物为主要的绿色植物时候,要尽量选择80mm厚的15-20陶粒,其中适当地铺设PVC管,这样可以极大地增强土壤层的水分含量。

    (3)建设雨水蓄滞塘。通过雨水蓄滞塘建设,可以有效结合雨水收集池和蓄渗塘,在雨水终端排放出水体之前进行渗滤和调蓄处理,这样可以实现城市道路排水、蓄水以及处理等功能进行有效结合。

    1.3滞水设计

    (1)雨水花园设计。如果城市园区中可以建设一些灌木、乔木等植物,那么就可以发挥植物根系的作用来提升雨水滞留作用。在设计雨水花园期间,可以降低地表径流量,实现对地下水资源的涵养,同时也可以发挥各种植物根系的降解作用和吸附作用来减弱水循环污染作用,确保雨水更好地渗透入地下,避免城市在暴雨天气下出现积水问题。

    (2)绿色屋顶设计。同雨水花园类似,绿色屋顶设计也是有效利用绿地的蓄水作用来缓解径流压力,避免发生洪涝灾害,有助于增加雨水蒸发量,改善城市空气质量。而针对那些不适宜设计绿色屋顶结构的区域,可以引导屋顶雨水流入地面上所设置的蓄水池来存储雨水。

    (3)生態滞留区设计。主要是采用浅水洼地设置来储存水资源或控制雨水径流的一种方式,具体就是借助雨水塘、雨水湿地和植草沟等方式来加快城市雨水深入地面,最大程度利用植被和土壤作用来对地表径流进行改善,有效治理城市地表径流问题。

    2海绵城市概念下城市排水设计要点

    2.1有效结合城市规划

    理论上来讲,城市排水设计是一项系统、繁杂的工程项目,涉及到城市防水防涝、环境保护以及发展规划等诸多方面,设计难度比较大。因此,在基于海绵城市概念设计城市排水系统及设施建设时,必须有效结合城市发展规划以及城市用水需求,构建科学、合理的用水模式和节水方案,同时适当地优化调整实际的供水方案,以便充分发挥城市给排水系统,提升水资源利用率起到积极作用,尤其是除了确保设计城市排水系统满足当前城市排水需求外,同样需要具有一定的前瞻性,考虑所设计排水系统可以满足城市未来一段时间的发展需求。如此一来,通过有效协调城市排水设计和城市发展建设,可以更好增强城市排水系统设计的完善性、科学性和合理性。

    2.2提升设计专业水平

    排水系统是城市建设中重要的基础设施,除了需要满足当下城市建设和发展需求,还需要满足未来一段时间后城市发展需求。然而,当前我国城市排水系统设计中关于海绵城市理念应用的研究还非常有限,专业技术应用成果还比较有限,所以相关部门在探索发展路程过程中需要“摸着石头过河”,边实践边积累相关设计经验,所以实际设计过程中的不确定因素众多。针对这种情况,为了确保城市排水系统设计中顺利贯彻海绵城市概念,必须要立足于专业视角,结合眼前的建设经验和技术情况来不断引入和应用新技术,持续强化专业技术水平,确保可以有效提升城市排水系统设计的效果。

    2.3遵循生态优先原则

    在“海绵城市”排水系统设计期间,要遵循生态优先原则,有机结合人工措施和自然途径,在确保城市排水防洪安全性的基础上,实现对城市雨水进行有效储存和利用。

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