雨水排水工程在城市建设中的可持续发展研究

雨水排水工程在城市建设中的可持续发展研究

焦飞

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摘要：随着城市化进程的加速，雨水排水工程在城市建设中的重要性日益凸显。本文聚焦于雨水排水工程在城市建设中的可持续发展，深入探讨了其现状、面临的挑战以及未来的发展方向。关键词：雨水排水工程；城市建设；可持续发展。

绪论

城市化的快速发展导致城市地表硬化面积增加，改变了自然水文循环，雨水排水问题日益严峻。探讨雨水排水工程如何实现可持续发展，以适应城市发展需求，减少洪涝灾害，保护生态环境。为城市规划和管理提供科学依据，促进水资源的合理利用和城市生态系统的平衡。涵盖雨水排水系统的规划、设计、运行管理等方面，采用文献综述、实地调研、模型模拟等方法进行研究。

一、雨水排水工程的基本原理与发展历程

（一）雨水排水系统的组成与工作原理

雨水排水系统主要由雨水收集、输送和排放等环节组成。

雨水收集设施,包括建筑物屋顶的雨水斗、路面的雨水口等。雨水斗用于收集建筑物屋顶的雨水，将其导入排水管道；雨水口设置在道路边缘，用于收集路面雨水。工作原理：雨水在重力作用下流入雨水斗或雨水口。雨水输送设施，主要是排水管道，包括雨水支管、干管和主干管等。这些管道通常由混凝土、塑料或金属等材料制成，按照一定的坡度和管径设计，以保证雨水能够顺利流动。工作原理：雨水通过管道的坡度和重力作用，或者在必要时借助泵站的提升作用，从支管汇集到干管，再输送到主干管。雨水排放设施，一般为出水口，将雨水排入自然水体（如河流、湖泊）或城市雨水管网的最终排放点。工作原理：经过输送的雨水通过出水口排入受纳水体。

（二）传统雨水排水工程的特点与局限性

特点：以快速排放为主要目标：传统雨水排水工程主要关注如何尽快将雨水从城市区域排出，以减少地面积水和内涝的发生。依赖管道系统：主要依靠地下管道网络来输送雨水。设计标准相对固定：通常根据历史降雨数据和经验确定设计规模和参数。局限性：应对城市化挑战时的不足。城市化进程导致大量的不透水地面增加，雨水径流量增大，传统排水系统的排放能力难以满足需求，容易造成内涝。忽视雨水资源利用：快速排放雨水导致雨水资源流失，无法有效补充地下水资源。对生态环境影响较大：雨水直接排入自然水体，可能带来洪水峰流量增加、河道侵蚀、水生态破坏等问题。

（三）雨水排水工程的发展演变

简单排放阶段早期的雨水排水工程主要是简单的沟渠和管道，目的是将雨水尽快引离建筑物和道路，减少积水。设计较为简单，主要考虑排水的通畅性，对雨水的水质和水量控制考虑较少。管道排水系统发展阶段，随着城市的发展，逐渐形成了以地下管道为主的排水系统。管道的管径、坡度和布局更加规范和系统，能够应对较大规模的雨水排放。但仍以排放为主要功能，对环境和资源的影响未得到充分重视。

二、城市建设中雨水排水工程的现状与问题

（一）城市雨水排水系统的现状

设施规模城市雨水排水系统通常由雨水管道、排水渠、泵站和污水处理厂等组成。设施规模因城市大小和发展水平而异。大型城市通常拥有较为完善的排水系统，覆盖范围广，处理能力较强。中小城市的排水系统则可能相对简陋，设施规模较小。布局，排水系统的布局主要取决于城市的地形、水文条件和城市规划。合理的布局应保证雨水能够迅速排出，避免积水和内涝。然而，现实中，由于历史原因和城市发展的不平衡，许多城市的排水系统布局不够合理，存在管线混乱、排水不畅等问题。运行状况，运行状况反映了排水系统的实际效能。

（二）存在的主要问题

排水能力不足，部分城市的排水系统设计标准较低，无法应对短时强降雨。特别是在老旧城区，排水管道口径小，排水能力有限，容易造成积水和内涝。管网老化，随着使用年限的增长，排水管道会出现老化现象，如管道破裂、渗漏、腐蚀等。这不仅影响排水效率，还可能导致地下水污染。雨污混流，在一些城市的排水系统中，雨水和污水没有完全分流，导致雨天时大量雨水进入污水管道，增加了污水处理厂的负担，影响了污水处理效果。

三、雨水排水工程可持续发展的理论基础与技术方法

（一）可持续发展的理论内涵在雨水排水工程中的体现

资源节约，在雨水排水工程中，资源节约主要体现在水资源的高效利用和能源的低消耗。例如，通过雨水收集和回用系统，可以将雨水用于城市绿化、道路清洗等非饮用水用途，减少对地下水和自来水的依赖。环境友好，环境友好的雨水排水工程旨在减少对自然环境的影响。例如，采用透水铺装材料，可以增加地面渗透性，减少径流，补充地下水资源；建设绿色屋顶和雨水花园，可以净化空气，美化城市环境。社会公平，社会公平原则要求雨水排水工程在设计和实施过程中，考虑到不同群体的需求和利益。例如，在老旧小区改造中，应优先解决排水不畅、积水内涝等问题，保障居民的基本生活权益。

（二）低影响开发（LID）技术

原理，低影响开发（LID）技术的核心理念是尽可能保持城市开发前的水文循环状态，通过源头控制、分散处理和生态修复等手段，减少城市径流总量和峰值流量，降低对下游排水系统和水体的压力。措施，LID技术的主要措施包括：渗透设施：如透水铺装、渗透井等，增加雨水入渗量。储存设施：如雨水桶、蓄水池等，暂时储存雨水，错峰排放。净化设施：如生物滞留池、雨水花园等，通过植物和土壤的作用，净化雨水径流。应用效果LID技术的应用可以显著减少城市径流量，降低雨水排水系统的负担，减少城市内涝和水体污染，同时还能改善城市生态环境，提升居民生活质量。

（三）绿色雨水基础设施（GSI）

雨水花园是一种利用植物和土壤净化雨水径流的设施。它可以有效去除径流中的污染物，如悬浮颗粒、重金属和有机物，并通过蒸发和渗透作用减少径流量。绿色屋顶是指在建筑屋顶上种植植物，形成一个绿色覆盖层。它不仅可以吸收雨水，减少径流，还能隔热降温，改善城市微气候。透水铺装是一种允许雨水直接通过铺装材料渗入地下的铺装方式。它可以增加地面渗透性，减少径流，补充地下水资源，同时还能减少城市热岛效应。

四、雨水排水工程可持续发展的影响因素与挑战

（一）自然因素

气候条件：降雨量和降雨强度直接影响雨水排水系统的负荷和运行效果。高降雨量地区需要更高容量和更高效的排水系统。气候变化可能导致极端天气事件频发，增加了排水系统的压力和挑战。地形地貌：地势高低不平会导致水流速度和方向的变化，影响雨水的汇集和排放。地下水位高、土壤渗透性差的区域，容易积水，对排水系统的设计和运行提出了更高的要求。

（二）社会经济因素

城市发展速度：快速城市化导致土地硬化，减少了雨水的自然渗透和蒸发，增加了地表径流。城市扩展和建设可能未能及时配套完善的雨水排水系统，导致排水能力不足。人口增长：人口密集区域，雨水排水系统的负担加重，尤其是在降雨高峰期，容易出现积水和内涝。人口增长带来的基础设施需求增加，可能加剧排水系统的压力。产业布局：工业区和商业区的集中布局，增加了雨水排水系统的负荷，特别是在暴雨期间，容易造成排水不畅一些工业活动可能产生污染，增加了雨水排水系统的处理难度和成本。

（三）技术与管理因素

技术水平：先进的雨水排水技术可以提高系统的效率和可靠性，但技术落后可能导致系统运行不畅。新技术的应用，如智能排水系统和雨水回收利用技术，可以有效提升排水系统的管理水平。资金保障：资金不足可能导致雨水排水系统的建设和维护不到位，影响系统的正常运行。充足的资金投入可以保障系统的更新改造和日常维护，提高系统的整体性能。法规政策：科学合理的法规政策可以规范雨水排水系统的规划、设计、建设和管理，确保系统运行的有效性和安全性。缺乏相关政策法规或执行不力，可能导致系统管理混乱，影响排水效果。公众意识：公众对雨水管理和保护的认识和参与度，直接影响雨水排水系统的运行效果。提高公众环保意识，倡导节约用水和雨水资源化利用，可以减轻排水系统的负担，促进城市的可持续发展。

结论与展望

概括雨水排水工程可持续发展研究的主要成果。指出研究中存在的不足之处，对未来雨水排水工程可持续发展的研究方向和重点进行展望

参考文献：

[1] 曹孟禹,熊莉娜.海绵城市建设与市政给排水策略探究[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术, 2022(8):3.