行業(yè)資訊
基于海綿城市概念的城市排水設計
為了滿(mǎn)足城市現代化建設需求,城市面貌得到持續改善,但是頻繁發(fā)生的“積水內澇”問(wèn)題給城市建設帶來(lái)了諸多難題。海綿城市概念的誕生,并快速成為了建設城市的一種重要模式。文章基于海綿城市概念,就城市排水設計策略進(jìn)行重點(diǎn)探討,希望充分利用海綿城市概念來(lái)完善城市排水系統。
作為城市公共基礎設施的重要組成部分,排水系統是城市污水處理和排除的重要設施,是城市規劃工作的重點(diǎn)。隨著(zhù)城市快速發(fā)展,“積水內澇”等問(wèn)題頻繁出現,給城市生態(tài)發(fā)展帶來(lái)了不利影響,也無(wú)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)用水有效結合的理念,可以通過(guò)合理調配雨水資源來(lái)防范洪澇問(wèn)題,是排水設計需要遵從的一個(gè)重要設計理念。
1 海綿城市概念下城市排水設計策略
基于海綿城市理念,城市排水設計要著(zhù)重做好滲水、蓄水和滯水等環(huán)節的設計管控,具體對策如下。
1.1 滲水設計
城市滲水設計中,主要需要發(fā)揮市政道路和景觀(guān)等作用來(lái)增強海綿城市的滲水能力。
(1)針對城市道路滲水設計而言,為了增強道路滲水特性,要從鋪裝設計工作入手。在傳統的城市建設中,道路面積占比主要控制在10%~25%,但是由于傳統城市道路設計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(guān)鋪裝時(shí),可以應用透水鋪裝進(jìn)一步提升道路雨水滲透能力。此外,要逐步應用混凝土來(lái)逐步替代停車(chē)場(chǎng)、城市居住區道路的鋪裝材料,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(guò)滲透來(lái)流入到所設置的地下蓄水池中,再凈化這些水資源,降低其污染程度。
(2)針對城市景觀(guān)設計而言,在以往的城市建設期間,景觀(guān)鋪裝主要位于城市公共區域和居民區,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(guò)透水鋪裝設計方式,充分利用水渠、溝渠等來(lái)將城市雨水逐步引流到城市街道滯水設備,從根本上解決城市雨水滲透問(wèn)題。
(3)適當增加雨水泄洪通道,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)的基礎上,構造地下排水深邃泄洪排澇系統,借助深層隧道來(lái)使過(guò)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)系統的排水壓力,有助于防范“內澇”問(wèn)題的出現。
1.2 蓄水設計
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存起來(lái),這就需要做好城市蓄水設計工作,具體設計要點(diǎn)包括:
(1)蓄水模塊設計。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(guò)多的城市空間。在設計蓄水模塊時(shí),要適當地增加鏤空空間所占比例,一般可以高達95%。此外,為了有效結合城市排水和蓄水,要結合土工布和防水布,同時(shí)在結構內部設置要做好水泵、檢查井、進(jìn)水管以及出水管等位置布置工作,以便可以充分儲存雨水資源。通過(guò)后續處理收集的雨水資源,可以實(shí)現對城市路面、景觀(guān)等進(jìn)行補水和清潔,也可以用作消防用水。
(2)地下蓄水池設計。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、溢流管、出水井、池體和沉沙井等部分所構成。如圖2,可以建設恰當的植草溝將雨水儲蓄。根據所選植物種類(lèi)的不同,可以設置不同的蓄水層。比如,在以喬木和灌木為主要的綠色植物時(shí),在地下蓄水池建設期間可以應用多孔、輕質(zhì)的粗骨料為主,相應的深度不可小于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,其中適當地鋪設PVC管,這樣可以極大地增強土壤層的水分含量。
(3)建設雨水蓄滯塘。通過(guò)雨水蓄滯塘建設,可以有效結合雨水收集池和蓄滲塘,在雨水終端排放出水體之前進(jìn)行滲濾和調蓄處理,這樣可以實(shí)現城市道路排水、蓄水以及處理等功能進(jìn)行有效結合。
1.3 滯水設計
(1)雨水花園設計。如果城市園區中可以建設一些灌木、喬木等植物,那么就可以發(fā)揮植物根系的作用來(lái)提升雨水滯留作用。在設計雨水花園期間,可以降低地表徑流量,實(shí)現對地下水資源的涵養,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(lái)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積水問(wèn)題。
(2)綠色屋頂設計。同雨水花園類(lèi)似,綠色屋頂設計也是有效利用綠地的蓄水作用來(lái)緩解徑流壓力,避免發(fā)生洪澇災害,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計綠色屋頂結構的區域,可以引導屋頂雨水流入地面上所設置的蓄水池來(lái)存儲雨水。
(3)生態(tài)滯留區設計。主要是采用淺水洼地設置來(lái)儲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(lái)加快城市雨水深入地面,最大程度利用植被和土壤作用來(lái)對地表徑流進(jìn)行改善,有效治理城市地表徑流問(wèn)題。
2 海綿城市概念下城市排水設計要點(diǎn)
2.1 有效結合城市規劃
理論上來(lái)講,城市排水設計是一項系統、繁雜的工程項目,涉及到城市防水防澇、環(huán)境保護以及發(fā)展規劃等諸多方面,設計難度比較大。因此,在基于海綿城市概念設計城市排水系統及設施建設時(shí),必須有效結合城市發(fā)展規劃以及城市用水需求,構建科學(xué)、合理的用水模式和節水方案,同時(shí)適當地優(yōu)化調整實(shí)際的供水方案,以便充分發(fā)揮城市給排水系統,提升水資源利用率起到積極作用,尤其是除了確保設計城市排水系統滿(mǎn)足當前城市排水需求外,同樣需要具有一定的前瞻性,考慮所設計排水系統可以滿(mǎn)足城市未來(lái)一段時(shí)間的發(fā)展需求。如此一來(lái),通過(guò)有效協(xié)調城市排水設計和城市發(fā)展建設,可以更好增強城市排水系統設計的完善性、科學(xué)性和合理性。
2.2 提升設計專(zhuān)業(yè)水平
排水系統是城市建設中重要的基礎設施,除了需要滿(mǎn)足當下城市建設和發(fā)展需求,還需要滿(mǎn)足未來(lái)一段時(shí)間后城市發(fā)展需求。然而,當前我國城市排水系統設計中關(guān)于海綿城市理念應用的研究還非常有限,專(zhuān)業(yè)技術(shù)應用成果還比較有限,所以相關(guān)部門(mén)在探索發(fā)展路程過(guò)程中需要“摸著(zhù)石頭過(guò)河”,邊實(shí)踐邊積累相關(guān)設計經(jīng)驗,所以實(shí)際設計過(guò)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設計中順利貫徹海綿城市概念,必須要立足于專(zhuān)業(yè)視角,結合眼前的建設經(jīng)驗和技術(shù)情況來(lái)不斷引入和應用新技術(shù),持續強化專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平,確??梢杂行嵘鞘信潘到y設計的效果。
2.3 遵循生態(tài)優(yōu)先原則
在“海綿城市”排水系統設計期間,要遵循生態(tài)優(yōu)先原則,有機結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上,實(shí)現對城市雨水進(jìn)行有效儲存和利用。海綿城市排水設計不是對傳統排水系統進(jìn)行替換,而是在原有排水系統基礎上補充和完善排水系統設計的,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 結束語(yǔ)
總之,海綿城市概念的誕生和應用,為當下以及未來(lái)一段時(shí)間內城市排水系統設計提供了一種全新的理念。為了確保海綿城市排水系統設計質(zhì)量,需要在立足于城市發(fā)展規劃,本著(zhù)生態(tài)優(yōu)先原則的基礎上,科學(xué)設計滲水、蓄水和滯水方面的排水系統,確保有效防范城市洪澇災害問(wèn)題的發(fā)生。
作為城市公共基礎設施的重要組成部分,排水系統是城市污水處理和排除的重要設施,是城市規劃工作的重點(diǎn)。隨著(zhù)城市快速發(fā)展,“積水內澇”等問(wèn)題頻繁出現,給城市生態(tài)發(fā)展帶來(lái)了不利影響,也無(wú)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)用水有效結合的理念,可以通過(guò)合理調配雨水資源來(lái)防范洪澇問(wèn)題,是排水設計需要遵從的一個(gè)重要設計理念。
1 海綿城市概念下城市排水設計策略
基于海綿城市理念,城市排水設計要著(zhù)重做好滲水、蓄水和滯水等環(huán)節的設計管控,具體對策如下。
1.1 滲水設計
城市滲水設計中,主要需要發(fā)揮市政道路和景觀(guān)等作用來(lái)增強海綿城市的滲水能力。
(1)針對城市道路滲水設計而言,為了增強道路滲水特性,要從鋪裝設計工作入手。在傳統的城市建設中,道路面積占比主要控制在10%~25%,但是由于傳統城市道路設計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(guān)鋪裝時(shí),可以應用透水鋪裝進(jìn)一步提升道路雨水滲透能力。此外,要逐步應用混凝土來(lái)逐步替代停車(chē)場(chǎng)、城市居住區道路的鋪裝材料,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(guò)滲透來(lái)流入到所設置的地下蓄水池中,再凈化這些水資源,降低其污染程度。
(2)針對城市景觀(guān)設計而言,在以往的城市建設期間,景觀(guān)鋪裝主要位于城市公共區域和居民區,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(guò)透水鋪裝設計方式,充分利用水渠、溝渠等來(lái)將城市雨水逐步引流到城市街道滯水設備,從根本上解決城市雨水滲透問(wèn)題。
(3)適當增加雨水泄洪通道,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)的基礎上,構造地下排水深邃泄洪排澇系統,借助深層隧道來(lái)使過(guò)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)系統的排水壓力,有助于防范“內澇”問(wèn)題的出現。
1.2 蓄水設計
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存起來(lái),這就需要做好城市蓄水設計工作,具體設計要點(diǎn)包括:
(1)蓄水模塊設計。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(guò)多的城市空間。在設計蓄水模塊時(shí),要適當地增加鏤空空間所占比例,一般可以高達95%。此外,為了有效結合城市排水和蓄水,要結合土工布和防水布,同時(shí)在結構內部設置要做好水泵、檢查井、進(jìn)水管以及出水管等位置布置工作,以便可以充分儲存雨水資源。通過(guò)后續處理收集的雨水資源,可以實(shí)現對城市路面、景觀(guān)等進(jìn)行補水和清潔,也可以用作消防用水。
(2)地下蓄水池設計。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、溢流管、出水井、池體和沉沙井等部分所構成。如圖2,可以建設恰當的植草溝將雨水儲蓄。根據所選植物種類(lèi)的不同,可以設置不同的蓄水層。比如,在以喬木和灌木為主要的綠色植物時(shí),在地下蓄水池建設期間可以應用多孔、輕質(zhì)的粗骨料為主,相應的深度不可小于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,其中適當地鋪設PVC管,這樣可以極大地增強土壤層的水分含量。
(3)建設雨水蓄滯塘。通過(guò)雨水蓄滯塘建設,可以有效結合雨水收集池和蓄滲塘,在雨水終端排放出水體之前進(jìn)行滲濾和調蓄處理,這樣可以實(shí)現城市道路排水、蓄水以及處理等功能進(jìn)行有效結合。
1.3 滯水設計
(1)雨水花園設計。如果城市園區中可以建設一些灌木、喬木等植物,那么就可以發(fā)揮植物根系的作用來(lái)提升雨水滯留作用。在設計雨水花園期間,可以降低地表徑流量,實(shí)現對地下水資源的涵養,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(lái)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積水問(wèn)題。
(2)綠色屋頂設計。同雨水花園類(lèi)似,綠色屋頂設計也是有效利用綠地的蓄水作用來(lái)緩解徑流壓力,避免發(fā)生洪澇災害,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計綠色屋頂結構的區域,可以引導屋頂雨水流入地面上所設置的蓄水池來(lái)存儲雨水。
(3)生態(tài)滯留區設計。主要是采用淺水洼地設置來(lái)儲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(lái)加快城市雨水深入地面,最大程度利用植被和土壤作用來(lái)對地表徑流進(jìn)行改善,有效治理城市地表徑流問(wèn)題。
2 海綿城市概念下城市排水設計要點(diǎn)
2.1 有效結合城市規劃
理論上來(lái)講,城市排水設計是一項系統、繁雜的工程項目,涉及到城市防水防澇、環(huán)境保護以及發(fā)展規劃等諸多方面,設計難度比較大。因此,在基于海綿城市概念設計城市排水系統及設施建設時(shí),必須有效結合城市發(fā)展規劃以及城市用水需求,構建科學(xué)、合理的用水模式和節水方案,同時(shí)適當地優(yōu)化調整實(shí)際的供水方案,以便充分發(fā)揮城市給排水系統,提升水資源利用率起到積極作用,尤其是除了確保設計城市排水系統滿(mǎn)足當前城市排水需求外,同樣需要具有一定的前瞻性,考慮所設計排水系統可以滿(mǎn)足城市未來(lái)一段時(shí)間的發(fā)展需求。如此一來(lái),通過(guò)有效協(xié)調城市排水設計和城市發(fā)展建設,可以更好增強城市排水系統設計的完善性、科學(xué)性和合理性。
2.2 提升設計專(zhuān)業(yè)水平
排水系統是城市建設中重要的基礎設施,除了需要滿(mǎn)足當下城市建設和發(fā)展需求,還需要滿(mǎn)足未來(lái)一段時(shí)間后城市發(fā)展需求。然而,當前我國城市排水系統設計中關(guān)于海綿城市理念應用的研究還非常有限,專(zhuān)業(yè)技術(shù)應用成果還比較有限,所以相關(guān)部門(mén)在探索發(fā)展路程過(guò)程中需要“摸著(zhù)石頭過(guò)河”,邊實(shí)踐邊積累相關(guān)設計經(jīng)驗,所以實(shí)際設計過(guò)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設計中順利貫徹海綿城市概念,必須要立足于專(zhuān)業(yè)視角,結合眼前的建設經(jīng)驗和技術(shù)情況來(lái)不斷引入和應用新技術(shù),持續強化專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平,確??梢杂行嵘鞘信潘到y設計的效果。
2.3 遵循生態(tài)優(yōu)先原則
在“海綿城市”排水系統設計期間,要遵循生態(tài)優(yōu)先原則,有機結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上,實(shí)現對城市雨水進(jìn)行有效儲存和利用。海綿城市排水設計不是對傳統排水系統進(jìn)行替換,而是在原有排水系統基礎上補充和完善排水系統設計的,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 結束語(yǔ)
總之,海綿城市概念的誕生和應用,為當下以及未來(lái)一段時(shí)間內城市排水系統設計提供了一種全新的理念。為了確保海綿城市排水系統設計質(zhì)量,需要在立足于城市發(fā)展規劃,本著(zhù)生態(tài)優(yōu)先原則的基礎上,科學(xué)設計滲水、蓄水和滯水方面的排水系統,確保有效防范城市洪澇災害問(wèn)題的發(fā)生。
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