海绵城市防涝排水设计探索

海绵城市 防涝排水设计探索

陈淑娟

深圳市广汇源环境水务有限公司

摘要：海绵城市设计理念是集净化回用、外排及渗透等多种生态化技术为一体。本文根据多年工作实践，对海绵城市的排水防涝规划、雨水管渠设计、 源头减控工程设计进行论述，以期提升防涝排水质量。

关键词：海绵城市；排水防涝；设计暴雨

一、海绵城市的设计理念

在传统的城市建设中，径流、雨水和地下给排水管道的布置不系统、不合理，往往只是从实际出发，没有一个整体概念。这些设计能够满足原有城市发展的需要。但是，随着城市化进程的加快，越来越多的人员和资源聚集在城市中，各种城市供水设施面临着巨大的压力，这使得排水管道在持续暴雨的情况下无法及时疏通地面雨水，这将对公民的生产和生活产生不可忽视的影响。此外，遇到下雨天气，雨水得不到及时排放，从而造成浑浊流入河流，污染河流水源，影响城市居民的身心健康。海绵城市的理念应用能够有效解决这些问题，从源头控制雨水径流，见图1。城市管网及各建筑结构的吸收雨水。第一时间解决雨水收集问题，为人们生产提供支持，比如利用所储存的雨水进行市政绿化养护，特别是少雨区域能够有效避免干旱，这种循环利用的模式，能够让城市像海绵一样，具有良好的内外循环效果。

图 1 海绵城市的闭环效应示意图

二、海绵城市的排水防涝规划

近几年来我国大力提倡海绵城市理念，在进行城市建设过程中不断实践，各个城市由于涉及到地域特征与历史文化的不同，海绵城市的设计需要结合城市和地区的特点进行。这就需要利用现代信息技术手段，通过传感器设备收集信息和数据，从而选择拟建方案，总结出最合适的施工方案，主要通过以下几个方面来实施：一是利用传感器技术监测洪水降雨，城市管网系统的分布情况进行收集，并分析数据；其次，利用统计法和数据分析法，对城市的内涝范围及特征进行系统评估，确定径流和降雨以及所需的响应。第三，运用数学建模的方法对水库、雨水湿地及渗水，优化规划布局。

（一）防涝工程设计暴雨

防涝指的是排放及储存量超出管网排水水平，西方国家城市道路一般都用作过量雨水排放渠道。以雨水管渠的效后的溢流作为设计流量，数据来源与暴雨强度采取一样的方法。为科学设计防涝工程，并考虑调蓄与涝渍工程衔接的需求，根据降雨资料对城市排水防涝系统（24小时）的暴雨强度进行编制，建立人口数、公式拟合及误差分析，短期雨水管渠设计的方法相似，重视重现期的拟合精度。

2. 雨水管渠设计暴雨

对于雨水管渠排水工程的责任和设计条件，推理公式法给出了一个非常优秀的解决方案，即在降雨过程中，对不同时间段的最大降雨进行频率分析，以误差最小的暴雨强度公式拟合。在进行设计工作时需注意重现期能够有效保证断面对应的降雨量同一重现期，雨水管渠的排水是作为重现期的重要组合部分。我国传统的雨水管网和重现期的设计标准偏低，每年4次。为能让城市的雨水管网与国内的水利项目一致，我国采取年最大值法计算暴雨强度，并将重现期调整为2~5年次，通过年度最大抽样法，获得近2年来较为可靠的观测结果。

（三）径流总量控制指标分解

依据海绵城市理念，结合新建规划控制目标，将总径流控制目标分解为单位面积控制量等控制指标，通过项目施工控制系统实施。

1）用地分类及雨水利用控制特征，从源头上对雨水径流进行控制，对详细规划中的径流控制要求进行执行，设置雨水储存利用设施，作为土地开发利用的前提条件。对于公共建筑、住宅建筑及商业、工业等建筑等，提出海绵城市低影响开发控制目标，见表1：

（四）源头减控工程设计暴雨

降雨量是年总径流控制设计的主要参数之一，能够以较小的影响，实现年总径流控制率相应的降雨量不会被浪费掉。但是该方法对于雨水利用、污染控制、城市内涝的预防等方面的影响并不直接，因此，对流域的影响较难计算。建议根据低影响开发设施的设计目标来构建设计暴雨强度，并参考面源污染控制、雨水利用、完善排水管网设计标准和城市防洪设计工况。低影响开发设施的设计降雨量（总年径流控制率）可以转化为不同的控制策略，并根据不同的设计暴雨进行设计。在源头设置城市防涝削峰调蓄池，设计24小时长历时暴雨过程线，在最不利的降雨高峰期削减降雨峰值，可有效缓解流域下游的内涝风险。源头设置调节储水池，提高雨水管网标准，设计3小时短时设计暴雨，在最不利的降雨高峰期削减降雨峰值，可有效缓解排水系统的排水压力，减少过多溢流事件的发生。雨水利用工程设计可参照雨水利用相关规范。由于减少雨水管渠至河道的排水次数、减少合流制系统的溢流次数等条件与实际降雨过程密切相关，建议使用实际降雨过程数据进行建模。

三、结语

海绵城市是当前城市建设过程中需遵循的理念，通过可持续发展观、结合城市的防涝与排洪相结合，对城市的防涝规划及雨水管渠设计等方面进行科学合理设计，从而达到城市防涝排洪目标。

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