基于海绵城市理念的给排水设计分析

摘要：本文聚焦基于海绵城市理念的给排水设计展开深入研究。开篇阐述海绵城市理念内涵，明确其建设目标与原则，剖析该理念与给排水系统的紧密关联。深入分析传统给排水设计在雨水排放、水资源利用及生态环境影响方面存在的问题。进而提出基于海绵城市理念的给排水设计策略，涵盖雨水收集与利用系统、雨水渗透与调蓄系统、污水系统以及给排水管网系统的优化设计。

关键词：海绵城市理念；给排水设计；雨水利用；生态环境

引言

在城市化快速发展的进程中，城市面临着诸多严峻挑战，城市内涝频发，每逢暴雨，街道沦为泽国，严重影响居民生活与城市正常运转；水资源短缺问题日益突出，传统水资源供给模式难以满足城市发展需求。在此背景下，海绵城市理念应运而生，其强调城市对雨水的吸纳、蓄存与再利用，为解决城市水问题提供了新思路。将海绵城市理念深度融入给排水设计，对于改善城市水环境、提升水资源利用效率、优化城市生态系统具有不可忽视的重要意义，成为当下城市可持续发展的关键探索方向。

一、海绵城市理念概述

1.1 海绵城市理念内涵

海绵城市理念，核心在于让城市像海绵一样具备良好弹性。在降雨时，城市能充分发挥吸水、蓄水、渗水与净水功能。通过多样化的设施，如城市绿地、湿地、雨水花园等，雨水被自然下渗、存储或净化。在干旱时期，这些储存的雨水可被释放利用，用于城市绿化灌溉、道路清洁等。这种理念颠覆传统城市建设中单纯的快排模式，将雨水视为可利用资源，强调城市与自然水循环的和谐共生，构建起一个动态平衡的城市水生态系统，提升城市应对气候变化和雨水带来的自然灾害的能力。

1.2 海绵城市建设目标与原则

海绵城市建设目标明确，首要目标是实现雨水资源的高效利用，减少城市对外部水资源的过度依赖，提高水资源利用效率。其次通过科学规划与建设，有效降低城市内涝风险，保障城市在暴雨等极端天气下的正常运行，维护居民生命财产安全。致力于改善城市生态环境，增加城市绿地面积，提升城市生物多样性，营造舒适宜居的城市环境。在建设过程中，遵循低影响开发原则，最大限度减少城市开发建设对原有生态系统的破坏。秉持因地制宜原则，根据不同城市的地理、气候、水文条件，制定个性化的海绵城市建设方案，确保建设效果。

1.3 海绵城市理念与给排水系统的关系

海绵城市理念与给排水系统紧密相连。从源头来看，海绵城市理念引导给排水系统设计注重雨水的自然收集与净化，改变传统单一的雨水排放方式。在过程中，通过雨水渗透、调蓄等设施，优化给排水系统的运行流程，减少雨水径流对管网的冲击，缓解排水压力。在末端，强化污水的生态处理与中水回用，实现水资源的循环利用，与给排水系统的污水处理及回用环节深度融合。海绵城市理念为给排水系统注入生态化、可持续化的发展思路，促使给排水系统从单纯的功能性设施向兼具生态功能与资源利用功能的综合性系统转变，二者相互促进，共同为城市的可持续发展提供坚实保障。

二、传统给排水设计存在的问题分析

2.1 雨水排放问题

传统给排水设计在雨水排放方面，多采用快速排除模式。城市大量铺设硬质地面，如水泥路面、沥青路面等，雨水难以自然下渗，几乎全部形成地表径流。排水管网设计侧重于快速将雨水收集并排入城市周边水体，当遭遇暴雨等极端天气，雨水短时间内大量汇集，超出管网排水能力，导致城市内涝频繁发生。

2.2 水资源利用问题

传统给排水系统对水资源利用方式较为单一，主要依赖外部水源，如江河、湖泊等，通过取水、净化、输送等环节满足城市用水需求。对于雨水、中水等非常规水资源，缺乏有效利用手段。城市用水过程中产生的大量污水，经简单处理后排入自然水体，未充分挖掘污水中可回收利用的水资源。在水资源日益紧张的当下，这种单一的水资源利用模式加剧了城市供水压力，无法满足城市可持续发展对水资源高效利用的要求。

2.3 生态环境影响问题

从生态环境角度看，传统给排水设计负面影响显著。城市硬质地面的广泛铺设，破坏了原有的自然水文循环，减少了雨水下渗，导致地下水位下降，影响城市植被生长与生态平衡。污水排放方面，部分污水处理厂处理工艺落后，污水达标排放率低，大量污染物排入水体，造成水体富营养化、水质恶化等问题，破坏水生态系统，影响水生生物生存。传统给排水系统在建设过程中，大量占用城市土地资源，对城市生态空间造成挤压，不利于城市生态环境的改善与生物多样性的保护。

三、基于海绵城市理念的给排水设计策略

3.1 雨水收集与利用系统设计

在海绵城市理念指引下，雨水收集与利用系统设计至关重要。屋顶作为城市中面积较大且相对集中的区域，可安装雨水收集装置，将屋顶雨水收集后，通过管道输送至蓄水池进行初步沉淀与储存。在城市广场、公园等公共区域，设置地面雨水收集池，利用地形坡度引导雨水流入池中。收集的雨水经净化处理，如采用过滤、消毒等工艺，去除杂质与病菌后，可广泛应用于城市绿化灌溉，为花草树木提供充足水源，减少对市政供水的依赖。还可用于道路冲洗，有效降低道路扬尘，保持城市清洁。部分水质较好的雨水，经深度处理后，可作为景观补水，营造优美的城市景观水体，实现雨水资源的高效利用。

3.2 雨水渗透与调蓄系统设计

构建雨水渗透与调蓄系统是海绵城市给排水设计的关键环节。在城市道路铺设中，采用透水铺装材料，如透水砖、透水沥青等，使雨水能够迅速下渗至地下，补充地下水，减少地表径流。在城市绿地建设中，打造下沉式绿地与生物滞留设施，通过植物、土壤与微生物的协同作用，净化雨水并促进其下渗。合理规划雨水调蓄设施，如建设蓄水池、调节塘等。在暴雨期间，这些设施可暂时储存过量雨水，避免短时间内雨水集中涌入排水管网，减轻排水压力。

3.3 污水系统优化设计

污水系统优化设计需从多方面着手。在污水收集环节，加大管网覆盖力度，提高污水收集率，特别是在老旧城区，对污水管网进行查漏补缺与升级改造，确保污水应收尽收。在污水处理工艺上，采用先进的生态处理技术，如人工湿地处理系统、膜生物反应器等，提高污水处理效率与质量，确保污水达标排放。注重中水回用，将处理后的污水进一步深度处理，使其达到城市杂用水标准，用于工业冷却、洗车、冲厕等领域，实现水资源的循环利用，减少对新鲜水资源的取用，缓解城市供水压力。

3.4 给排水管网系统优化设计

基于海绵城市理念，给排水管网系统需优化设计。在管网布局上，结合城市地形、建筑分布及雨水径流路径，合理规划管网走向，减少迂回与不必要的转折，提高管网输水效率。在管径设计上，运用水力计算模型，综合考虑城市未来发展、用水需求变化及雨水排放峰值，精准确定管径大小，确保管网在不同工况下均能正常运行。在管材选择方面，优先选用耐腐蚀、高强度且环保的管材，如新型塑料管材、球墨铸铁管等，延长管网使用寿命，降低维护成本，提升给排水管网系统的稳定性与可靠性。

结语

传统给排水设计面临雨水排放、资源利用及生态影响等困境。海绵城市理念为破局之道，通过构建雨水收集利用、渗透调蓄等系统，优化污水与管网系统，有效解决现存问题。未来，应持续深化理念应用，拓展研究范畴，推动海绵城市理念下给排水设计不断创新，助力城市可持续发展。

参考文献

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