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海綿城市在給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用

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海綿城市在給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用

摘要:為了改善市政給排水現(xiàn)狀,本文引入海綿城市理念,以市政道路排澇作為前提條件,探究市政道路給排水設(shè)計(jì)方案。該方案中排水設(shè)計(jì)主要包括生物滯留帶、溢流雨水口、擋水坎3個(gè)重要組成部分,給水設(shè)計(jì)采用分級(jí)調(diào)水方式,提出滿足生活工作水資源基本需求的給水建議。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,本文提出的給排水設(shè)計(jì)方案滿足可行性設(shè)計(jì)要求,能夠解決市政道路雨水利用率不足問題,具有一定實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞:給排水設(shè)計(jì);海綿城市;市政道路

城市的快速發(fā)展,對(duì)城市自然生態(tài)排水系統(tǒng)造成了一定影響,當(dāng)前出現(xiàn)了雨水污染、雨水徑流設(shè)置不合理等問題,不僅降低了雨水利用率,而且對(duì)部分水資源造成了污染,導(dǎo)致本就水資源短缺的城市生活用水變得更加緊張[1]。近年來,我國(guó)加大了給排水設(shè)計(jì)重視,以市政給排水設(shè)計(jì)作為首要改造對(duì)象,嘗試運(yùn)用海綿城市理念進(jìn)行改進(jìn)[2]。目前,尚未給出可行性較高的設(shè)計(jì)方案,本文通過挖掘海綿城市建設(shè)理念深層含義,提出理念應(yīng)用研究。

1海綿城市理念

海綿城市理念將城市比作一塊海綿,能夠在自然環(huán)境變化期間,快速適應(yīng)環(huán)境,合理設(shè)置排水系統(tǒng),下雨期間滲水、蓄水,干旱時(shí)節(jié),調(diào)用此部分水資源,解決城市水資源短缺問題[3]。在保證城市防澇前提下,盡可能地蓄水,提高雨水資源利用率,為人們生活提供保障的同時(shí),提高給排水協(xié)調(diào)管理能力。我國(guó)人口較多,對(duì)水資源的需求量較大,而我國(guó)水資源分布不均勻,部分地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺,依靠南水北調(diào)滿足基本生活需求[4]。海綿城市建設(shè)理念的提出,打破了傳統(tǒng)水資源管理模式,以雨水資源作為管理對(duì)象,打造新的水資源管理體系[5]。本文以市政給排水設(shè)計(jì)為例,提出海綿城市理念在設(shè)計(jì)方案中的應(yīng)用研究。

2海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1市政排水設(shè)計(jì)排澇是海綿城市建設(shè)的前提條件,本文以某市政道路排水為例,根據(jù)道路工程特點(diǎn),對(duì)雨水排放和蓄水等功能進(jìn)行設(shè)計(jì),深入探究海綿城市理念在市政排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。2.1.1總體排水設(shè)計(jì)。本工程是一條市政道路,作為城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的示范道路,對(duì)路段設(shè)計(jì)要求較高。除了保證雨季路面沒有積水以外,還需要修建蓄水池,并在道路旁需要種植生物綠帶,預(yù)留雨水溢流口。該設(shè)計(jì)方案需要遵循以下原則:2.1.1.1本著低影響開發(fā)理念,設(shè)計(jì)雨水自然積存和滲透設(shè)施,采用可持續(xù)循環(huán)利用管理原則,設(shè)計(jì)雨水資源管理方案,通過修建水生物系統(tǒng),改善大自然修復(fù)能力,解決城市水資源不足問題[6]。2.1.1.2嚴(yán)格按照“因地制宜”的修建原則,根據(jù)工程所在地區(qū)條件,通過查閱地區(qū)氣象資料,分析降雨規(guī)律,以保護(hù)水環(huán)境為前提條件,設(shè)計(jì)水生物系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)。通過查閱大量文獻(xiàn)資料,掌握控制水量計(jì)算方法、生物滯留帶積水深度計(jì)算方法、擋水坎間距計(jì)算方法,作為總體方案設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)支撐。綜合考慮本工程各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)如圖1所示為市政道路總體排水方案。圖1中,按照市政道路功能不同,將道路拆分為多個(gè)版塊,包括生物滯留綠帶、輔道、快速路、中央分離帶、人行道5大版塊,根據(jù)道路建設(shè)需求,穿插布設(shè),從而滿足市政道路行駛基本功能。另外,根據(jù)海綿城市建設(shè)理念,為雨水資源的合理利用進(jìn)行了設(shè)計(jì)。下雨時(shí),雨水從車行道流入生物滯留綠帶,部分區(qū)域具有一定凈化、滯蓄作用,雨水經(jīng)過綠帶的初次凈化,下滲至排水控制區(qū)域,根據(jù)該道路蓄水池當(dāng)前蓄水情況,決定是否繼續(xù)蓄水。當(dāng)蓄水池中的水超出了上限值時(shí),雨水將自動(dòng)引入溢流口,而后進(jìn)入雨水排水管道。與綠帶相比,人行道雨水從人行道滲透到地下,經(jīng)過地下自我消納,減少了雨水量,對(duì)于超出標(biāo)準(zhǔn)的部分引入溢流口,而后進(jìn)入雨水排水管道。當(dāng)雨水量較大時(shí),為了避免雨水溢流口未能及時(shí)處理,導(dǎo)致路面出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間積水問題,本設(shè)計(jì)還在排水結(jié)構(gòu)中添加了擋水坎。此部分設(shè)計(jì)作為一種蓄水設(shè)施,對(duì)雨水資源利用率的提升幫助較大,根據(jù)生物滯留帶布設(shè)情況,合理布局。2.1.2生物滯留帶設(shè)計(jì)。按照功能不同,可以將生物滯帶拆分為三部分,除了立交橋下的綠帶以外,還包括機(jī)動(dòng)車非機(jī)動(dòng)車分隔綠帶、人行道綠帶。本市政道路工程主要涉及機(jī)動(dòng)車非機(jī)動(dòng)車分隔綠帶、人行道綠帶兩部分生物滯留帶,主要用于處理遭受路面污染后的雨水,沿著收水側(cè)流入到凹結(jié)構(gòu)的綠帶。為了起到雨水凈化作用,此處添加了卵石過濾帶。當(dāng)雨水流入此處,攜帶的泥沙和大量的漂浮物都會(huì)被濾除,干凈的雨水將被土壤和植被吸收,下滲至積水層。根據(jù)當(dāng)前蓄水池儲(chǔ)水情況,判斷是否可以繼續(xù)儲(chǔ)水,如果達(dá)到上限,那么這部分雨水就會(huì)通過溢流口排放出去。本設(shè)計(jì)方案滯留帶的最低高度為15cm,根據(jù)道路布設(shè)情況,控制滯留帶最高為20cm。另外,控制下凹部分的深度保持在一定范圍之內(nèi),使其與車行道路形成一定高度差,范圍20~25cm,從而保證雨水得以流入滯留帶??紤]到環(huán)境因素容易對(duì)滯留帶造成破壞,本設(shè)計(jì)方案在綠化帶和路基之間鋪設(shè)土工膜,在距離地表不足1.0m處均鋪貼保護(hù)膜。2.1.3溢流雨水口設(shè)計(jì)。本工程地勢(shì)平坦,測(cè)得縱坡不高于0.003,所以按照溢流雨水口間距40m以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雨水溢流排放控制。該項(xiàng)功能是在雨水收納能力不足時(shí),自動(dòng)開啟。按照道路排水功能需求,分別為人行道滯留帶和機(jī)動(dòng)車非機(jī)動(dòng)車分隔帶布設(shè)溢流水口,前者為B型水口,即通過鋪設(shè)溢流井蓋,控制雨水溢流,后者為A型水口,外觀呈現(xiàn)圓形,與鐘罩相似。其中,A型水口支持50L/s雨水溢流處理,具有較強(qiáng)的抗堵塞能力,較傳統(tǒng)溢流設(shè)施流通性有所改善。B型水口成本控制較低,省去了水連管、雨水口的布設(shè),使得工程材料的用量得以降低。2.1.4擋水坎設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)方案在生物滯留帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)中布設(shè)了擋水坎,按照施工工藝部分,劃分為土坎和硬質(zhì)擋水坎兩種。其中,土坎結(jié)構(gòu)為梯形斷面,頂部寬度為10cm,邊坡設(shè)置為1:1,其高度超出綠植土面12cm。由于此類型擋水坎容易環(huán)境影響,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,需要定期維護(hù)。硬質(zhì)擋水坎的布設(shè)位置設(shè)置在溢流雨水口下游,與之距離保持在1m左右。此部分結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的蓄水功能,每?jī)蓚€(gè)擋水坎之間均布設(shè)蓄水單元,該單元與兩側(cè)的擋水坎距離保持在16m左右。

2.2市政給水設(shè)計(jì)

2.2.1綠化帶蓄水與滲水設(shè)計(jì)。市政雨水利用率提升的前提是雨水的收集,前文在排水設(shè)計(jì)研究時(shí),已經(jīng)提及了綠化帶蓄水和滲水的處理方案,通過這兩項(xiàng)處理獲取可用水資源。其中,雨水的收集借助蓄水池,在綠化帶的作用下,對(duì)雨水進(jìn)行初步處理。關(guān)于滲水的設(shè)計(jì),主要是通過鋪設(shè)空心磚,提高滲水能力,以此降低綠化帶濾水負(fù)擔(dān)。2.2.2基于流量計(jì)算的水資源利用設(shè)計(jì)。雖然儲(chǔ)蓄的雨水有助于解決城市水資源短缺問題,但是水資源有限,需要注意合理應(yīng)用,建議收集該工程所在地區(qū)每年雨水流量相關(guān)數(shù)據(jù)資料,預(yù)計(jì)本年度雨水儲(chǔ)蓄變化情況。根據(jù)人們對(duì)水資源的需求量計(jì)算結(jié)果,合理設(shè)計(jì)水資源調(diào)用方案。考慮到計(jì)算數(shù)值與實(shí)際數(shù)值會(huì)存在一定偏差,為了更好地利用水資源,可以按照對(duì)水資源需求等級(jí)的不同,設(shè)計(jì)水資源調(diào)用先后順序,保證一級(jí)供水需求得以滿足,有計(jì)劃的組織二級(jí)水資源調(diào)用工作。關(guān)于三級(jí)水資源的調(diào)用需要根據(jù)當(dāng)前蓄水情況擬定計(jì)劃方案。2.2.3管道的合理布設(shè)。此處需要強(qiáng)調(diào)的是管道的布設(shè),市政道路部分管道的布設(shè)需要根據(jù)地理環(huán)境設(shè)計(jì),在不影響生活用水管道布設(shè)的前提下,避開障礙物,合理布設(shè)排放管和給水管,避免相互影響。

2.3給排水設(shè)計(jì)可靠性評(píng)價(jià)

為了檢驗(yàn)本文提出的市政給排水設(shè)計(jì)方案可靠性,本研究選擇滲透性系數(shù)、定量雨水滲透時(shí)間、地下蓄水深度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),如表1所示。表1中,3項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)定標(biāo)準(zhǔn),所以該設(shè)計(jì)方案可行性較高,可以作為市政給排水設(shè)計(jì)參考依據(jù)。

3結(jié)論

本文以海綿城市建設(shè)理念為基礎(chǔ),嘗試設(shè)計(jì)一套新的市政給排水設(shè)計(jì)方案。本研究以市政道路給排水設(shè)計(jì)為例,根據(jù)工程特點(diǎn),以排澇作為前提條件,設(shè)計(jì)排水方案。根據(jù)排水設(shè)施功能不同,將排水方案劃分為多個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì),同時(shí)給出了給水建議。應(yīng)用測(cè)試評(píng)價(jià)結(jié)果表明,本設(shè)計(jì)方案能夠滿足市政給排水管理需求,設(shè)計(jì)方案具有較高的可行性,有利于市政給排水設(shè)計(jì)水平的提升。

作者:許亮芳 單位:中天設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

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