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谈海绵城市理念下市政给排水设计要点

2021-11-08 14:56 来源:海绵城市论文 人参与在线咨询

【摘要】针对海绵城市理念相关内容展开分析,阐述了海绵城市理念融入给排水设计的重要性,内容包括调整区域给排水现状、持续优化城市水环境、降低市政排水污染等,并对市政给排水设计要点进行了分析,其目的在于充分发挥海绵城市理念作用,提高市政给排水设计内容合理性。

【关键词】海绵城市;市政给排水;设计要点

1海绵城市理念概述

海绵城市是指在城市建设或改造过程中为其赋予海绵属性,有效应对自然环境带来的变化。比如,在遇到强降雨天气时,可以通过渗水、吸水与蓄水等过程实现对雨水的处理,又能在干旱季节把存储的雨水排放出来加以利用。对于海绵城市建设,必须高度遵守生态优先的基本原则,将自然途径与人工措施进行深度融合,在切实保证城市防洪排涝功能的基础上实现对城市雨水的渗透、蓄水、净化等处理,促进地下水资源的有效补给,提高水资源利用率,同时,能够实现城市环境的优化与改善,保护自然环境。此外,还可以对地下水、地表水与自然降水等不同类型水资源展开统筹处理,实现给水、排水等各项系统的协调、配合运行,从而在最大程度上发挥海绵城市的作用与价值。

2海绵城市理念融入给排水设计的重要性

2.1调整区域给排水现状

随着城市居住人口数量的稳定增长,给排水管网服务压力也在持续增长,如何建立更加优质的给排水管网,缓解现有管网工作压力也是目前需要重点关注的内容。基于海绵城市理念,可以在降水天气(包括降雨、降雪等)时对雨水资源进行采集和存储,这些采集到的水资源可以作为园林绿化用水、清洗设施用水进行再次利用,不仅可以减轻排水系统的服务压力,还可以减少给水系统供水量,起到节约水资源的作用。例如,沿着市政道路选择低洼处设置集水井,可以将降水天气带来的多余水资源暂存在集水井中,通过静置、明矾沉淀等方法将水资源进行简单处理。这些水资源可以作为绿化用水再次使用,具备良好的推广价值。

2.2持续优化城市水环境

城市化发展初期,人们对环保认知度较低,将重点放在了经济发展环节,而水资源作为发展过程中必不可少的资源,在前期发展过程中出现了浪费、污染等问题。其中,黑臭河道便是该时期的产物,导致黑臭河道问题的主要原因在于生活污水、工业废水没有经过无害化处理而直接排放到河道中,其含有的有机污染物浓度超出了河道自净能力上限,使河道内的生态系统遭到了破坏,低等生物(如蓝藻、微生物)短期内疯狂生长,阻碍了其他生物的生长,导致其他生物大量死亡,进一步降低了河道的自净能力,最终形成黑臭河道。将海绵城市理念融入给排水设计中,可以通过改善给排水管网的走向解决黑臭河道源头问题,同时,在岸边建立绿化阻隔带,可以对道路积水中的污染物进行初步过滤,降低污染物浓度,再配合其他黑臭河道治理方法,从而使黑臭河道逐渐恢复到最初状态,促进城市水环境持续优化。

2.3降低市政排水污染

受前期排水设计方案不合理、人员数量增加过快等因素的影响,在遇到降雨天气时,由于排水系统无法将生活污水快速排出,雨水的汇入导致生活污水溢出,在散发异味的同时,还携带了大量的有害病菌,会对周围居民的身体健康带来较大影响。基于海绵城市理念,在排水系统设计中会建立不同水资源处理管网,例如,将降雨天气时的多余雨水直接作为生活用水进行收集,能够缓解排水管道工作压力,降低市政排水污染问题发生概率。

3市政给排水设计要点分析

3.1路基工程设计

基于海绵城市理念展开市政给排水设计时,路基工程设计属于比较基础的环节,也是减少降雨天气路面积水的重要保障。在具体设计环节中,需要注意以下2点:1)结合相应规范要求、市政给排水管道布设要求等内容,展开初期路基工程设计方案制作。在此期间,也可以借助BIM技术建立的模型来分析路基和地下管线分布是否存在冲突,并及时做好优化调整,以满足相应的管理需求。2)针对一些透水性较弱的路基,在正式施工前,需要对其进行预处理,常用方式包括碾压、晾晒、换填等。以换填技术为例,其原理是将透水性较强的填料替换掉原土层材料,以此提高路基透水性,将水资源下渗到土层深处,减少路面积水问题。

3.2交通道路设计

海绵城市理念应用背景下,需要考虑道路交通的给排水设计工作。基于以往应用经验可知,目前,城市交通道路铺装材料主要以非透水材料为主,这样,在遇到降雨天气时很容易出现路面积水问题,不仅会影响道路交通正常运行,还会阻碍地下水正常补给,干扰城市水资源平衡。对此,在对道路交通进行优化设计时,需注意以下2点内容:1)筛选透水性较强的材料来对人行道、道路边缘处(较低处)进行铺设,这样在遇到降雨天气时,水分可以快速下渗到土层中,在一定程度上减少地表径流量,从而起到减少路面积水的作用。2)在道路交通较低处增加排水沟设计,将排水沟和区域集水系统连为一体,使路面积水沿着排水沟快速汇聚到集水系统中,当作城市绿化用水再次使用,在减少排水系统工作压力的同时,提高了水资源的利用率。

3.3绿化带设计

绿化带的主要作用是对雨水进行暂存,在无雨天气时,可以将存储的雨水作为绿化用水进行二次利用。具体设计中,应注意以下4点:1)绿化带设计高度需高出路面15~25cm,并且沿着道路均匀布设雨水采集口,该采集口高度控制在绿化带和道路之间,确保集水过程的顺畅性。在集水口位置需要设置筛网,初步过滤杂物。日常巡检中要及时清理堵塞物,确保采集口的通畅性。2)在绿化带施工时,应在底部布设种植土,在上方铺设砂石层,最上层铺设渗透管,这样组成一个简易的雨水过滤系统,起到过滤雨水的作用。3)做好导流系统设计,一般情况下,会在雨水进水口位置布置明沟和出水沟渠,使积水可以顺利排入明沟中,起到雨水滞蓄作用,从而减轻市政排水设施的工作压力。4)做好溢流系统设计,将溢流系统和市政排水管网关联在一起,使其在出现雨水过度滞蓄时,可以加快排水工作推进。同时,在市政排水管网的尽头也会设置防倒灌系统,避免降雨量过大时,城市周边降水顺着排水管道倒灌回城市,从而提高系统运行过程的时效性。

3.4给排水管道设计

3.4.1给排水管道区分处理

按要求进行给排水管道区分处理时,应注意以下内容:(1)对城市已有给排水系统的位置、埋深进行勘察,基于分析结果拟定施工设计方案,从而减少新管道和已有管道之间的冲突问题。(2)施工单位需要确定给排水系统以及管道的具体位置,做好给排水管道的区分设计。生活给水系统的给水管道压力通常为0.3~0.4MPa,而消防用水的给水管道压力远远大于生活给水管道压力。如果没有做好二者的区分,会对给水系统造成严重破坏,导致管道渗漏。(3)施工单位也需要做好市政给水管网余压的合理利用,基于水资源应用要求对排水系统进行合理分区,从而提高所设计给排水系统的利用效率。

3.4.2给排水管道参数设计

结合海绵城市相关理念,在给排水管道设计中,一方面需要对给排水管道布局进行合理设计。为了减少管道连接处渗漏、拐角堵塞问题,在布局时需要尽量使用直线布局,而且拐角尽量设置在易检修位置,并配置检修井,确保给排水管道布局的合理性。为了确保给排水管道和其他已有地下管线间距的合理性,可以利用综合物探技术、BIM技术进行碰撞检测,基于检测结果调整布局,以提高布局方案的实用价值。另一方面,对给排水管道材料进行优选,一般情况下,可选管道材料包括混凝土管道、铸铁管道、不锈钢管道等,在综合考虑管道压力、输送距离、地域气候等因素后,筛选恰当尺寸、适宜厚度的管道材料,在应用前也需要做好质量校核,待满足城市供排水需求后再进行使用。

3.5附属结构设计

对给排水系统附属设施进行设计时,其内容包括水泵结构、增压结构、检查井等。目前,城市供水距离较远,若采用源头加压供水,需要保持供水管道内处于较大压力,而且随着运输距离的增加,供水压力会有所损耗,这会造成高层或超高层建筑用户供水压力不稳问题。因此,结合海绵城市中的节能理念,会在区域内设置双泵系统,即在小区内布设水泵和加压系统,待供水到达指定区域后,会利用加压系统对供水进行加压,使其压力维持在稳定的供给区间,满足高层建筑用水需求。同时,布设排水系统时,还需要在合适位置布置检查井,并对检查井井口直径、深度进行合理设计,从而满足系统检修需求。此外,还需要做好消防水系统的设计,基于实际情况确定管道尺寸、承压上限、消防栓节点位置等参数,从而提高区域运行安全性。

3.6室内管道设计

为了提升室内管道设计的合理性,在传统室内管道设计中,厨房用水管道和卫生间管道会分隔开,这样也在很大程度上造成了水资源浪费。结合海绵城市理念,可以将厨房用水管道与卫生间管道关联在一起,将厨房用水作为卫生间冲洗用水,从而减少水资源浪费。而且在室内管道设计中,也需要做好管道将噪处理,一般情况下,会在管道内安装降噪设备,安装位置会根据BIM仿真实验结果进行确定。也可以使用螺旋降噪管道,将室内管道噪声控制在较小范围内,从而营造良好的用水环境,同时,减少拐角设计,以降低管道渗漏问题的发生概率[1]。

3.7城市道路边坡设计

在城市给排水设计中,做好城市道路边坡设计也是非常重要的内容。在具体的道路边坡设计中需注意以下2点:1)按要求在边坡位置处种植绿色植物,主要包括低矮灌木、草本植物,其作用是固定土壤、减少水分流失,以提高城市边坡稳固性。2)在边坡设计中做好排水系统设计,并且在合适部位布设止水墙和导流系统,这样,可以加快边坡水资源排放速度,从而减少路面积水量[2]。对于降雨量较大地区,还需要每间隔一段距离,进行一次边坡加固,常用加固方法包括锚杆加固法、注浆加固法等,基于边坡土质筛选恰当加固方法,从而提高边坡稳定性,满足边坡排水要求。

3.8绿色植物设计

除上述提到的应用内容外,还要注重绿色植物设计,从实际应用情况来看,应注意的要点有:(1)按要求做好绿化植物选择,在植物品种选择时,需要参考当地气候条件、温度条件、土壤条件,匹配恰当的绿化植物品种,以满足相应布设要求。(2)按要求展开植株栽种工作,同时,适当提升植物分布过程的层次感,以提高植物的美观性和固土性。需要注意的是,所选植物根系不应过度发达,在确保其固水性的同时,减少城市排水系统工作负担[3]。(3)在栽种初期也需要按要求做好施肥、浇水、裁剪等工作,及时补种死亡植物,待植物顺利成活,形成稳定生态系统后,不需要再进行养护工作,以满足相应的设计要求。

4结语

综上所述,在海绵城市建设过程中,给排水设计属于非常重要的工作内容,通过将海绵城市理念合理融入给排水系统中,并按要求做好路基工程、交通道路、绿化带、附属结构、室内管道、城市边坡、绿色植物等设计工作,不仅可以提高给排水系统设计内容的合理性,还能优化城市生活环境,为城市居民生活提供便利。

【参考文献】

[1]钱震宇.基于海绵城市理念下市政道路给排水设计分析[J].居业,2021(2):124-125.

[2]廖春玲.基于海绵城市理念下市政道路给排水设计分析[J].四川水泥,2020(7):193-195.

[3]陈立春,吴春雷,张健君,等.海绵城市理念下市政道路给排水设计探究[J].技术与市场,2020(5):176-177.

作者:师雨潇 单位:中铁第五勘察设计院集团有限公司

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