城市雨水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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【摘要】我國(guó)城市化需要進(jìn)入以提升質(zhì)量為主的新型發(fā)展階段，而建設(shè)具有自然積存、滲透、凈化功能的海綿城市是當(dāng)前城市生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)環(huán)境、資源、發(fā)展相協(xié)調(diào)的重要體現(xiàn)。論文分別從低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)、城市雨水管渠系統(tǒng)、超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)3個(gè)方面闡述了基于海綿城市理念的城市雨水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究情況。

【關(guān)鍵詞】海綿城市；城市雨水系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；探究

1引言

城市化的不斷推進(jìn)為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)健康、持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力，但是在城市化建設(shè)進(jìn)程中，同樣也面臨著巨大的環(huán)境和資源壓力，各類外延增長(zhǎng)式城市發(fā)展模式已經(jīng)無(wú)以為繼，城市內(nèi)澇及自身缺水矛盾日益突出，各類環(huán)境、資源、生態(tài)性質(zhì)的問(wèn)題也越來(lái)越多。全國(guó)不少城市都發(fā)生過(guò)內(nèi)澇災(zāi)害，同時(shí)又存在嚴(yán)重缺水的問(wèn)題。為解決此類問(wèn)題，國(guó)家與社會(huì)開(kāi)始將注意力集中到城市雨水系統(tǒng)上來(lái)，紛紛采取有效措施收集利用雨水資源，對(duì)城市地下水進(jìn)行涵養(yǎng)，改善城市生態(tài)環(huán)境，真正建設(shè)滿足經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展需求的新型海綿城市。

2海綿城市的基本概念及其三大雨水系統(tǒng)

2.1海綿城市的基本概念

海綿城市能夠像海綿一樣具有一定的“彈性”，當(dāng)環(huán)境變化或發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)能夠更好應(yīng)對(duì)。建設(shè)應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先等原則，通過(guò)自然途徑和人工措施的有機(jī)結(jié)合保證城市排水防澇安全，最大限度對(duì)城市雨水資源進(jìn)行利用并保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境。在海綿城市建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)統(tǒng)籌自然降水、地表水、地下水3個(gè)系統(tǒng)，考慮給排水系統(tǒng)的復(fù)雜性、長(zhǎng)期性，注意做好相應(yīng)的協(xié)調(diào)管理工作[1]。

2.2海綿城市中的三大雨水系統(tǒng)

海綿城市建設(shè)過(guò)程中要統(tǒng)籌低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)、城市雨水管渠系統(tǒng)、超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)3個(gè)方面的工作。其中,低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)通過(guò)滲透、儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)、輸送、截污、凈化等措施對(duì)雨水進(jìn)行處理，有效控制徑流總量、峰值及造成的污染問(wèn)題；城市雨水管渠系統(tǒng)就是傳統(tǒng)的城市雨水排水系統(tǒng)，能夠與前者共同進(jìn)行徑流雨水的收集、輸送、排放；超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)主要是用來(lái)應(yīng)對(duì)雨水管渠系統(tǒng)不能處理的雨水徑流，超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)是雨水管渠系統(tǒng)的補(bǔ)充救援系統(tǒng)，通過(guò)各種自然或人工途徑共同進(jìn)行構(gòu)建。這3個(gè)系統(tǒng)都不是孤立存在，更不存在鮮明的界限，它們之間相互依存、相互補(bǔ)充，是建設(shè)海綿城市的重要基礎(chǔ)。

3海綿城市理念下的城市雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況研究

3.1低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)

3.1.1做好城市總體規(guī)劃

明確重點(diǎn)開(kāi)發(fā)城市區(qū)域，保護(hù)好敏感區(qū)域城市范圍，合理控制城市地表形態(tài)。城市各個(gè)區(qū)域的水文地質(zhì)條件都存在差異，在進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)要分輕重緩急，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行科學(xué)、合理的控制；對(duì)于城市的生態(tài)敏感區(qū)，要禁止建設(shè)或限制建設(shè)，實(shí)現(xiàn)低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)與城市雨水管渠系統(tǒng)的整體銜接，對(duì)城市土地面積要有合理認(rèn)知，了解相應(yīng)區(qū)域的土地特性、徑流特征[2]。

3.1.2對(duì)水系實(shí)施專項(xiàng)規(guī)劃

明確水系保護(hù)范圍，做好城市綠地的系統(tǒng)規(guī)劃，關(guān)注各類排水防澇措施的落實(shí)。根據(jù)城市水系進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)水域和岸線的聯(lián)系，合理規(guī)范排放與存儲(chǔ)的關(guān)系。海綿城市中綠地是非常重要的場(chǎng)地，不僅能夠給城市提供足夠的預(yù)留空間，還能確保水系統(tǒng)處于彈性狀態(tài)。低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要與防內(nèi)澇進(jìn)行同步設(shè)計(jì)，確保城市排水系統(tǒng)與防澇綜合規(guī)劃能夠有效適應(yīng)。

3.1.3完善修復(fù)性詳細(xì)規(guī)劃

明確城市用地分類，有效處理相關(guān)約束條件，落實(shí)各類銜接設(shè)備設(shè)施。低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)前要了解城市的用地分類，提前規(guī)避建設(shè)矛盾，應(yīng)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)，并注意設(shè)計(jì)與約束條件的限制，對(duì)系統(tǒng)建設(shè)周期、順序進(jìn)行分類、分析，有效處理約束條件，把握建設(shè)條件。同時(shí)，根據(jù)城市具體情況及存在的差異，做好低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)與各類設(shè)備設(shè)施的銜接，確保符合相應(yīng)的建設(shè)要求。

3.2城市雨水管渠系統(tǒng)

3.2.1充分利用地形就近排放

城市雨水管渠設(shè)計(jì)時(shí)首要考慮就近排放，通過(guò)結(jié)合實(shí)際情況，利用自然坡度，以最短距離將雨水排入附近水體。除非地面存在影響的情況下，一般在條件允許情況下將雨水干管布置在地形較低處，以便將地面雨水能夠引入管渠，若地形平坦，雨水干管可布置在排水流域的中間，提升排水效率。

3.2.2根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道

城市規(guī)劃過(guò)程中要考慮雨水管道布置，根據(jù)城市建筑分布、道路布置情況進(jìn)行雨水管渠的設(shè)置，確保街道匯水面上的雨水大部分都能夠以最短距離排入雨水管道。另外，雨水管渠多設(shè)置在人行道、綠化帶下，減少積水、維修等非正常情況下對(duì)道路、交通的影響。再者還要合理設(shè)置雨水口，考慮雨水管渠與其他管線、建筑的協(xié)調(diào)，不影響其他建筑、市政設(shè)施的功能發(fā)揮[3]。

3.2.3合理計(jì)算雨水管渠水力

為保證雨水管渠工作正常，要對(duì)水力進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算前要對(duì)涉及的各類基本數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)測(cè)算。雨水管渠水力計(jì)算一般按照均勻流進(jìn)行考慮，公式與污水管道相同，但是選擇滿流狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果劃分排水流域，并結(jié)合城市總體規(guī)劃圖定線管道。根據(jù)管道平面布置和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求設(shè)置檢査井，確保各個(gè)區(qū)域不易發(fā)生堵塞。

3.3超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)

3.3.1多種系統(tǒng)共同設(shè)計(jì)形成

超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)一般包括排水管網(wǎng)、河湖水系、城市綠地3個(gè)要素，其中綠地和排水管網(wǎng)主要應(yīng)對(duì)普通降雨，對(duì)于超標(biāo)雨水徑流可以通過(guò)道路、地面、明渠徑流及其他管道措施形成超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)，堅(jiān)持大管徑、低流速、小坡降的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，將超量雨水排至周邊水體，解決城市內(nèi)澇產(chǎn)生的問(wèn)題。

3.3.2合理設(shè)置相應(yīng)的配套設(shè)施

超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)需要將超量雨水排放至周邊水體，各類超標(biāo)雨水排放點(diǎn)需要科學(xué)分布，滿足就近排放的要求。對(duì)于城市中的低洼區(qū)域，雖然是城市排澇的薄弱環(huán)節(jié)，但是卻可以利用作為雨水臨時(shí)排放點(diǎn)，同時(shí)設(shè)置配套設(shè)施進(jìn)行雨水的調(diào)蓄[4]。

3.3.3重視分析計(jì)算避免失誤

超標(biāo)雨水徑流要按城市防澇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流量計(jì)算，對(duì)于城市路面、地面徑流進(jìn)行相應(yīng)的水力分析、計(jì)算，合理選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)于地面、路面的積水量進(jìn)行有效控制，降低水徑流、水深，保證城市行人、車輛的安全，對(duì)于超標(biāo)雨水在路面、地面徑流過(guò)程中所遭遇的障礙要設(shè)置相應(yīng)管涵輔助穿越障礙。超標(biāo)雨水穿越障礙的管涵要按城市防澇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流量計(jì)算、水力計(jì)算，以達(dá)到排放能力要求，并要與城市雨水管系統(tǒng)連通，以避免堵塞。

4結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展到一定程度后，必然會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)。我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程中不可避免造成生態(tài)環(huán)境的破壞，為減少這種破壞造成的不利影響，海綿城市建設(shè)通過(guò)充分利用城市自身優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)有利于城市建設(shè)的雨水系統(tǒng)，建立順應(yīng)自然、尊重自然的城市開(kāi)發(fā)模式，徹底解決城市內(nèi)澇及缺水問(wèn)題之間的矛盾，通過(guò)合理的積存、滲透、凈化改善城市水質(zhì)，為水資源的循環(huán)利用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，積極走出具有我國(guó)特色的海綿城市建設(shè)之路。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】張思源.基于海綿城市的城市綠地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].低碳世界,2018(12):192-193.

【4】邵遲,呂偉婭.基于MIKE模型對(duì)學(xué)校場(chǎng)地雨水系統(tǒng)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的案例分析[J].凈水技術(shù),2018,37(11):129-133.

作者：黃偉翔 單位：廣州市荔灣區(qū)水務(wù)設(shè)施管理中心