浅谈海绵城市雨水控制与利用技术应用

浅谈海绵城市雨水控制与利用技术应用

侯尔利 

中国水利水电第一工程局有限公司  吉林 长春 130000     

摘要：随着经济的快速发展，城市化进程不断加快，水环境问题越来越突出，为缓解城市内涝，削减雨水径流污染，提高雨水收集和利用水平，海绵城市建设起着关键性的作用。

关键词：海绵城市；城市蓄洪；雨水；城市内涝

前 言

近年来，全国大范围持续出现强降雨天气，引发城市内涝，许多城市开启“看海”模式，城市部分地区公共设施甚至一度陷入瘫痪。据国家防汛抗旱总指挥部办公室统计数据显示，近年来全国平均每年有180座城市进水受淹或发生内涝，高峰期达到了234座。

随着城镇化的持续深入推进，大量人口涌入城市，对自然生态和资源环境造成了极大破坏。城市化和各项灰色基础设施的建设导致植被破坏、水土流失、不透水面增加、河湖水体破碎化、地表水与地下水连接中断，极大地改变了城市的水文条件。一旦遭遇暴雨地等极端天气，易出现城市内涝，在这种情况下，海绵城市的雨水控制与利用技术，为城市可持续发展提供技术支持和方法，真正解决我国在新时期所面临的复杂水问题。

1 海绵城市的概述

1.1 海绵城市的提出

“海绵城市”概念是在2012年4月，在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》首次提出；2015年10月国务院办公厅出台《关于推进海绵城市建设的指导意见》指出，通过海绵城市建设，将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。

1.2 海绵城市设计理念

海绵城市是通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，将城市建成自然积存、自然渗透、自然净化的海绵体。通俗地讲就是下雨时能吸水、蓄水、渗水、净水，将循环使用和排水密切结合，统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多个目标，进而实现更宜居、更安全、更节能、更生态。

1.3 海绵城市的措施

在城市开发过程中，尽可能减小对环境的冲击，通过一些措施促使其恢复到原有自然状态的水文过程。海绵城市措施可以划分为三类。

一是“小海绵”，即狭义上的海绵城市措施，强调源头控制，通过生物滞留池、植草沟、调蓄设施和可渗透路面等措施来控制降雨期间的水量和水质，减轻排水管渠设施的压力。减少暴雨径流量、延迟暴雨径流峰现时间、补充地下水及改善城市“热岛”效应，改善水质、减缓洪涝。

二是“中海绵”，对应的是排水管渠设施和排涝除险设施，通过管网泵站、地下深隧工程和大型调蓄工程等使雨水排放或滞蓄，可缓解遭遇中大雨事件的城市内涝，从而发挥好承上启下作用。

三是“大海绵”，即把城市周边的乡村、农田、河湖湿地纳入海绵城市建设范畴，使城市的涝水有地可排，充分发挥河网水系这个最大海绵体的巨大调蓄功能，优先考虑利用自然力量蓄排水，从而调控水量。

2 海绵城市雨水控制与利用技术应用

本篇依托于长春市世纪大街快速路项目进行论述，该项目位于长春市区，多年平均降水量500～600mm，降水量不稳定，季节性变化大，年内降水量分配不均；道路挖方最不利段，透水铺装及绿化带换填结构土基为粉质粘土层，其渗透系数K为0.48m/d=5.56×10-3mm/s，大于规范规定的土基渗透系数最小值1.0×10-3mm/s，满足透水铺装土基透水性能要求，适宜应用海绵城市雨水控制与利用技术。

2.1 海绵城市雨水控制与利用设计

项目设计总目标：对道路红线范围内年径流总量进行控制，且年径流总量控制率≥75%。

本次道路主要采用缝隙透水人行道、透水非机动车道、开口立缘石、复合砂基拦污过滤槽、下沉式绿化带、溢流式雨水口，环保型截污篮相结合的方式达到海绵城市设计目标的要求。

2.2 海绵城市雨水控制与利用设计原则

海绵城市路面排水采用海绵城市LID技术，进行雨水收集利用。

路段典型工艺：高架桥泄水管下设置接水槽，净化过滤后引导流至雨水系统；桥下车行道设置开口立缘石，引导雨水汇流至绿化带，土层含水饱和后水位上升，当水位高于雨水口顶面标高时溢流入雨水口排入下游雨水管道系统排走。达到涵养地下水，雨水尽可能的补充地下水的目的。

雨水排放方式：高架桥径流雨水汇集→接水槽过滤净化→雨水口→市政雨水管网；桥下道路地面径流雨水汇集→立缘石开口→复合砂基拦污过滤槽净化→下沉式绿地（渗入）→溢流雨水口→溢流至市政雨水管网。

2.3 海绵城市雨水控制与利用技术

2.3.1下沉式绿化带

下沉式绿化带通过强化雨水渗蓄作用优化市政道路排水。绿化带所占面积比例、下凹深度、绿地土壤稳定入渗速率和设计暴雨重现期是重要设计参数，对下沉式绿化带的应用效能有很大影响。下沉式绿化带的应用对于解决城市初期雨水污染、增加城市地下水资源、节约道路绿化灌溉用水等方面也都具有重要作用。

下沉式绿化带与道路相邻一侧采用HDPE防渗膜。沿线布置，垂直方向铺设。防渗膜贴近车行道方向布置。防渗膜采用糙面HDPE土工膜。

下沉式绿化带内植物宜根据水分条件、径流雨水水质等进行选择，宜选择耐寒、耐热、耐盐、耐淹、耐污等能力较强的植物，优先选择乡土树种。

2.3.2 排水路缘石

为引导雨水进入下沉式绿化带，在路侧设置排水路缘石，预留开口，排水路缘石临机动车道一侧开口后设置复合砂基拦污过滤槽，拦截进入绿化带的颗粒污染物。路缘石尺寸：外露高度18cm，采用锯切石料材质。

2.4 海绵城市雨水控制与利用构筑物设计

2.4.1 溢流式雨水口

溢流式雨水口布置在道路绿化带内，溢流井高于绿化地面10cm。绿化带内降雨强度及其所收集的水量超过绿化带饱和时，多余部分水量溢流进入溢流雨水口，通过连接管排入市政管网。

项目采用方形溢流式雨水口井盖，井体采用预制装配式混凝土平算式雨水口，井盖周围铺设30cm宽10cm厚卵石带。溢流式雨水口内设置截污筐，具备拦污功能，阻隔部分树叶、垃圾等固体悬浮物进入。溢流式雨水口雨季前、雨季后每个月检修维护一次。

2.4.2 环保型拦污篮

环保型拦污篮结合偏沟式雨水口设置，环保型拦污篮与平尊式雨水口配套设置，在雨水雨水口中加入拦污设施，可针对性的去除地表雨水中的漂浮物、油污、固体垃圾、颗粒物等污染物，以及防止河流雨水管道中的异味逸散到地表。

2.4.3 立缘石开口

溢流式雨水口两侧设置立缘石开口，并设置拦污措施，并对应立缘石开口位置设置复合砂基拦污过滤槽，防止杂物进入绿化带内。

2.4.4 复合砂基拦污过滤槽

复合砂基拦污过滤槽釆用预制成品，要求材料表面细腻、易清洗、有一定的自净能力，且透水性高。本设施设置在下沉式绿化带内开口立缘石位置处，过滤槽上设置透水土工布，机动车道地表径流雨水通过开口立缘石汇流至过滤槽内，通过透水土工布及复合砂基材料本身净化雨水中的杂质及污染物，超量雨水通过溢流至下沉式绿化带内。

2.4.5 复合土工防渗膜

下沉式绿化带与道路相邻一侧采用复合土工膜防渗。沿线布置，垂直方向铺设到相邻路面高程以下1.7米处。复合土工膜采用一布一膜形式。土工布贴近车行道方向布置，防渗膜贴近绿化带方向布置。

2.4.6 透水铺装

人行道采用适用于北方寒带地区的缝隙透水砖结构，人行道基层采用预制装配式无砂透水混凝土作为上基层，底基层采用级配碎石；非机动车道采用透水混凝土面层，基层釆用级配碎石。

透水铺装可有效降低红线范围内径流系数，使地表径流雨水能就地入渗，回补地下水，缓解城市地下水资源紧张，有效缓解热岛效应，并起到“小雨不湿鞋、大雨不积水”。

3 海绵城市雨水控制与利用技术应用研究的意义和价值

海绵城市是城市规划、设计、建设领域的一次思维创新。它能实现城市雨水的“自然积存、自然渗透、自然净化”。这对于我国的城市化建设来说，无疑是一种必要的变革举措，是解决既存问题的必备良方。在解决水问题之外，这样的新型城市还可以明显增加“城市蓝”的天数，减少城市热岛效应，改善城市的大气循环。

4 结语

“海绵城市”是一系列具体的雨洪管理技术的继承和提炼，是大量实践经验的归纳和总结。从政府持续高度重视海绵城市建设来看，我国的海绵城市建设很可能会进入发展快车道。目前海绵城市建设正在加快推进，通过试点城市创新建设模式，探索成功经验，并将这些成熟的做法、模式推广落地，这必将推动我国的城市化建设步入一个新的历史性阶段。

参考文献

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