海绵城市理念在市政排水工程中的应用与实践

引言

在城市化进程不断加快的背景下，我国城市正面临着水资源短缺、水环境污染以及城市内涝问题越来越严重。传统市政排水工程通常都是硬质化处理，很难有效地应对极端天气所造成的各种挑战。海绵城市这一概念的引入为上述问题的解决提供了一种新思路。这一思想强调以自然与人工手段结合，建立城市水循环系统以达到雨水自然渗透、截留、积累、净化、利用与排放等目的，以改善城市生态功能与防洪排涝能力。

一、海绵城市理念的内涵与发展

（一）海绵城市的概念与核心目标

海绵城市是指通过低影响开发（LID）等手段，使城市具备“渗、滞、蓄、净、用、排”的能力，在降雨时能储存和净化雨水，必要的时候使用，以达到雨洪调控和水资源的有效利用。它以完善城市水循环、降低内涝风险和增强水资源保障能力为中心目标，同时兼顾生态修复、环境改善和可持续发展等方面，以期为城市建设提供韧性支撑。

（二）“渗、滞、蓄、净、用、排”六大技术原则

“渗”采用透水铺装、下沉绿地加强下渗；“滞”经雨水花园、植被沟推迟径流；“蓄”是靠调蓄池和屋顶水箱来蓄雨的；“净”是指在湿地和滤池的辅助下清除污染物；“用”以雨水的收集和再利用来缓解水资源紧张的问题；“排”优化排水系统确保安全泄洪。这六项原则相互支持，共同构成了系统化的雨洪管理和资源循环利用体系。

二、市政排水工程面临的现状与问题

目前城市化的迅速推进，致使市政排水工程受到了多重的挑战。一是传统排水系统多以“快排”为主要方式，忽略了雨水资源收集和利用，造成了水资源的浪费。二是硬质铺装面积的大幅度增加和下垫面不透水性的提高，导致雨水径流量急剧增加，加重了城市内涝的风险。三是管网老化、排水能力不强是常见问题，遇到极端降雨时容易发生溢流污染而中断交通。四是排水系统规划与生态，水资源和城市总体发展协同不足，造成管理体系分散和设施维护不足。所以，仅靠传统排水工程很难解决水资源短缺、雨洪管理以及水环境恶化的复合难题，迫切需要引入海绵城市理念对其系统化优化。

三、海绵城市理念在市政排水工程中的应用策略

（一）低影响开发（LID）技术在排水工程中的应用

LID 技术注重从源头、路径及末端等多个层面对雨水径流进行调控，从而降低对传统排水系统依赖性。市政排水工程方面，通过对小区、道路及公园的透水铺装、绿色屋顶及雨水花园的使用，尽量实现雨水的就地渗透、滞留及净化。同时 LID 重视“微环境”的营造，如新建公路两旁布置植被沟、下凹式绿地等，不仅延缓了雨水汇流，而且改善了局地生态。优点是综合考虑了生态效益与工程效能，将排水防涝、水质改善、水资源利用与景观提升等多目标整合在一起，为城市排水系统建设提供了更有韧性的技术支撑。

（二）透水铺装、雨水花园、植被沟等设施设计

透水铺装是利用多孔材料的铺筑，让雨水向地下渗透，以减小地表径流量和补给地下水；雨水花园在如道路和社区这样的地方建设了微型湿地，通过利用植物、土壤和微生物的天然净化作用，有效地去除了雨水中的污染物；植被沟通了公路两旁线性低洼绿带的布设，对地表径流进行截留与过滤，兼有滞蓄与净化的作用。这类设施设计需要从场地降雨量、下垫面条件、植被适应性以及排水负荷量等方面进行考虑，同时与景观设计相结合构成绿色基础设施网络，在提高市政排水能力的同时也提高了城市绿化水平和居民的环境体验。

（三）雨洪调蓄与再利用系统构建

雨洪调蓄再利用系统对于减轻城市内涝，提高水资源利用率具有重要意义。通过修建地下调蓄池、屋顶储水罐及城市湿地，大雨时多余的雨水暂存起来，雨停时再慢慢排出或回用。另外，将智能监测和自动控制技术相结合，能够依据实时降雨量及水质指标对雨水进行采集，净化及分配进行动态调整。调蓄的雨水可用来进行市政绿化、道路冲洗和景观补水，在源头上减少了对自来水的依赖性，提高了城市水资源的循环利用率。

（四）生态排水与自然水循环体系优化

生态排水理念注重利用自然水体、湿地、河道与植被系统建立多层级，分散化排水网络，让雨水完成自然条件下的渗透、蒸发与净化等过程。通过在城市环境中加入如生态护坡、人造湿地和生态河流等多功能的生态设备，不仅增强了雨水储存和防洪的能力，同时也促进了水生态系统的健康状况。同时，通过结合地下水的补给和雨水的资源化利用，可以优化自然与人工水循环之间的耦合关系，从而实现城市的“渗、滞、蓄、净、用、排”各方面的整体平衡。

四、海绵城市理念在市政排水工程中的规划与设计实践

（一）总体布局与排水分区规划

就市政排水工程的规划而言，海绵城市理念需要从城市总体布局出发，协调高程分区、排水分区与雨水径流路径之间的关系，从而形成“源头削减一中途滞蓄一末端调控”的多级格局。规划需要综合考虑地形特征、土地利用类型以及暴雨强度等因素，对低影响开发设施、雨洪调蓄池以及生态河道等进行合理布局，以保证每个分区都能自主处理降雨过程中的内涝压力。同时结合排水规划对城市绿地系统、道路系统及地下管网进行规划，使其在空间上构成蓝绿相互交织，灰绿相互补充，达到生态、景观、排水等功能协同统一。

（二）多目标雨水管理模型与计算方法

为了达到海绵城市在雨洪管理和水质提升方面的目标，有必要采用多目标雨水管理模型，例如 SWMM（暴雨径流管理模型）和 MIKE URBAN 等，将 GIS和 BIM 技术相结合，对不同降雨情况下径流量、峰值流量和水质指标进行精准模拟。通过模型分析可以对不同排水设施调蓄能力和防涝效果进行定量评价，从而为市政排水系统的设计提供了科学依据。同时利用多情景计算方法，充分考虑极端气候下城市排水系统的风险响应和系统冗余设计等问题，以保证城市排水系统韧性和安全性，以适应未来气候变化的背景。

（三）绿色基础设施与灰色基础设施的耦合设计

海绵城市规划强调绿色基础设施（例如，雨水花园、透水铺装、湿地）与灰色基础设施（例如排水管网、泵站、调蓄池）之间的功能互补。为了实现“绿色为先、灰色兜底”的系统布局，从源头上减少了雨水径流的负荷，减少了对排水管网的依赖，并在必要的时候利用灰色设施来提供紧急调蓄和安全排放的功能。耦合设计在优化排水效率及雨洪管理能力的同时，也显著减少城市内涝的风险，在改善城市景观及生态环境质量的同时，为建设可持续市政排水系统，提供实践路径。

结束语

综上所述，海绵城市理念在城市中的推行不仅可以有效减轻城市内涝、提高水环境质量，而且可以促进城市生态系统整体功能的发挥。通过采用低影响开发技术、透水铺装、雨水花园的设计应用及雨洪调蓄再利用系统建设，可使城市排水工程生态化、智能化、可持续化发展。今后随着科技的发展与政策的扶持，海绵城市理念会被越来越多的城市所普及与运用，这对于建设和谐宜居城市环境有较大的促进作用。

参考文献：

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