基于海绵城市的老旧小区给排水改造策略

引言

随着我国城市化进程加快，老旧小区基础设施老化问题日益突出，尤其是给排水系统设计标准低、管网破损严重，导致内涝频发、水资源浪费等问题。同时，传统 " 快排 " 模式已难以适应极端天气增多的现状。海绵城市理念强调" 渗、滞、蓄、净、用、排 " 六位一体，为老旧小区改造提供了新思路。在此背景下，研究基于海绵城市的老旧小区给排水改造策略具有重要现实意义。

1 老旧小区给排水系统现状分析

1.1 管网老化与渗漏问题

老旧小区给排水管网普遍存在严重的功能性衰退问题，铸铁管道平均服役年限超过 30 年，管壁腐蚀厚度达到原始壁厚的 40%-60% ，局部区域出现穿孔现象。混凝土管道碳化深度普遍超过保护层厚度，钢筋锈蚀膨胀导致结构开裂，裂缝宽度多在 0.5-2mm 之间。管道接口采用石棉水泥或青铅等传统材料，在土壤沉降作用下出现 3-5cm 的错位，接口渗漏量达到 0.5-1.5L/(m⋅h) 。管网拓扑结构混乱，存在大量非标准 90°弯头和 T 型三通，局部水头损失系数高达 2.5-3.8，远高于现代管网0.3-0.8 的标准值。流量监测数据显示，夜间最小流量异常值持续超过正常值的 20%-30% ，表明存在隐蔽漏点。

1.2 内涝积水频发原因

老旧小区内涝问题呈现明显的系统性缺陷特征，场地竖向设计不符合现行《建筑小区排水设计规范》要求，局部低洼点与雨水口位置存在 50-80cm 的高程差。硬化地面比例高达 85%-95% ，远超过海绵城市建设 70% 的上限控制指标。排水管网设计标准偏低，管径普遍为DN200-DN300，仅能满足1 年一遇降雨强度要求。水力计算表明，在 5 年一遇降雨条件下，管道充满度达到 1.2-1.5，出现压力流状态。雨水口设置间距过大，平均 40-50m 才设置一个，且 60% 以上的雨水口被停放的车辆完全遮挡。支管与市政干管衔接存在 20-30cm 的高程差，形成水力瓶颈。暴雨期间，市政管网水位上升导致排水倒灌，回流持续时间可达 2-3 小时。

1.3 水资源利用率低下表现

老旧小区水资源管理系统存在严重的结构性浪费，雨水资源化利用率不足3% ， 90% 以上的屋面径流直接排入市政管网。供水管网漏损率高达 25%-30% ，是新建小区的 3-4 倍。绿化灌溉仍采用漫灌方式，单位面积用水量达到 8-10L/(m²⋅d) ，超出节水灌溉标准 2-3 倍。水质检测显示，二次供水水箱的浊度、菌落总数等指标超标率达 35% ，导致大量自来水被用于冲洗管道。中水回用系统完全缺失，优质杂排水全部纳入污水管网，每年损失可利用中水资源约 50m³/ 户。雨水口直接连接污水管的比例超过 60% ，初期雨水携带的污染物浓度 COD高达 300-500mg/L ，失去回用价值。

2 海绵城市技术体系构建

2.1 透水铺装改造方案

老旧小区地面硬化改造应采用多层级透水结构体系，面层材料选择需综合考虑透水性能与力学强度。高强度透水混凝土面层厚度控制在 80-120mm ，采用粒径 5-8mm 的骨料，水泥用量 280-320kg/m³ ，水胶比 0.28-0.32，28 天抗压强度达到 C25-C30 标准。透水砖铺装选用劈裂强度 ⩾4.5MPa 的产品，砖缝宽度 8-10mm ，填充专用透水砂浆。基层设计采用粒径 20-40mm 的级配碎石，厚度 200-250mm ，压实度 ⩾93% ，渗透系数 1×10^-3–5×10^-3cm/s 。在季节性冻土地区，需设置 300g/m² 聚丙烯土工布隔离层，防止冻胀破坏。地下水位较高区域，应在垫层下方布置 DN110 穿孔排水管，纵向坡度 20.5%_⨀ 。改造后的透水铺装系统可使 1 小时降雨 30mm 条件下的径流系数从 0.9 降至 0.25 以下，地表积水时间缩短至 15 分钟以内。维护管理方面，每季度应采用高压气水联合清洗工艺，维持孔隙率在 15%-20% 的合理区间。

2.2 雨水花园与下沉绿地设计

雨水花园的生物滞留系统需构建完整的雨水处理链条，种植土层采用 60% 粗砂 +30% 壤土 +10% 有机质的混合比例，厚度 800-1000mm ，渗透系数控制在1×10^-s–5×10^-sm/s_⨀ 。填料层设置 200mm 厚粒径 10-20mm 的火山岩或陶粒，比表面积 ≥500m²/m³ ，用于微生物附着生长。排水层采用 DN150HDPE 穿孔管，开孔率 3%-5% ，外包土工布滤层。溢流设施按 50 年一遇暴雨标准设计，堰顶高程超出种植土表面 150mm ，采用不锈钢格栅防护。植物配置选择千屈菜、黄菖蒲等耐淹品种，种植密度16-25 株 /m² 。

2.3 蓄水模块与回用系统

模 块 化 雨 水 蓄 存 系 统 采 用 聚 丙 烯 材 质 单 元， 单 个 模 块 尺 寸1000×500×500mm ，抗压强度 ≥50kN/m² ，拼装成 5m³ 标准单元。储水系统外围包裹 1.5mm 厚 HDPE 防渗膜，接缝采用双焊缝工艺，渗透系数 ≤1×10^-12cm/s 预处理装置包含旋流分离器、自动清洗过滤器两级处理，过滤精度 100μm ，处理能力 15-20m³/h, 。消毒系统采用 254nm 波长紫外线灯管，剂量 40-60mJ/cm² ，确保出水粪大肠菌群<100 个 /L 。变频恒压供水装置扬程 30-50m ，流量 3-6m³/h ，工作压力 0.3-0.6MPa 。智能控制系统集成雨量监测、水位传感功能，根据天气预报提前排空 20%-30% 库容。回用水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920-2020）标准，用于绿化灌溉、道路清洗等用途。

3 改造实施策略与效益评估

3.1 分阶段施工组织方案

老旧小区海绵化改造应采取 " 先地下后地上、先试点后推广 " 的渐进式实施路径。前期准备阶段需完成管网三维激光扫描和地质雷达探测，建立厘米级精度的地下设施数字孪生模型。第一阶段优先改造存在结构性缺陷的排水管网，采用 CIPP 原位固化修复技术，树脂浸渍率控制在 95% 以上，固化后管壁粗糙系数 n 值 ⩽0.010 。雨污分流改造采用微型顶管工艺，管径 DN300-DN400，施工精度控制在 ±20mm_⨀ 。第二阶段实施透水铺装改造，采用模块化预制技术，单个施工单元面积控制在 500-800m² ，施工周期压缩至 3-5 天 / 单元。第三阶段开展雨水花园建设，土方工程采用小型化机械作业，种植土改良施工温度需保持在5-35℃区间。

3.2 运维管理机制优化

海绵设施运维需建立 " 监测 - 评估 - 维护 " 的全周期管理体系。在线监测系统配置雨量计、流量计、水质传感器等设备，数据采集频率不低于15 分钟/ 次。透水铺装每季度采用 0.3-0.5MPa 高压水气联合清洗，孔隙率衰减控制在年均2% 以内。雨水花园植物每年修剪 2-3 次，枯萎生物量清除率 ⩾90% ，填料层每 3 年更换 30% 体积。蓄水模块每半年进行箱体完整性检测，密封性能衰减率⩽5%/ 年。智能清洗装置根据压差传感器信号自动启动，过滤效率维持在 85% 以上。水质检测每月开展 1 次，34 项指标合格率需 ⩾95% 。排水管网 CCTV 检测每年实施1 次，缺陷修复响应时间不超过72 小时。建立设施健康度评价模型，包含 12 项结构指标和 8 项功能指标，综合评分低于 80 分启动专项维护。开发移动端运维管理平台，实现巡检轨迹记录、工单闭环管理。

4 结语

本文基于海绵城市理念，系统研究了老旧小区给排水系统的改造策略。分析表明，现有管网老化、内涝频发及水资源浪费等问题严重制约小区可持续发展。通过构建透水铺装、雨水花园和模块化蓄水系统等技术体系，结合分阶段施工与智慧运维管理，可显著提升排水防涝能力与雨水资源利用率。研究成果为老旧小区绿色化改造提供了切实可行的技术路径，对推动城市韧性建设与低碳发展具有重要实践价值。未来需进一步优化成本控制与长效管理机制，促进海绵城市技术的规模化应用。

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