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海绵城市在给排水设计中运用

前言:想要写出一篇引人入胜的文章?我们特意为您整理了海绵城市在给排水设计中运用范文,希望能给你带来灵感和参考,敬请阅读。

海绵城市在给排水设计中运用

摘要:为了改善市政给排水现状,本文引入海绵城市理念,以市政道路排涝作为前提条件,探究市政道路给排水设计方案。该方案中排水设计主要包括生物滞留带、溢流雨水口、挡水坎3个重要组成部分,给水设计采用分级调水方式,提出满足生活工作水资源基本需求的给水建议。评价结果显示,本文提出的给排水设计方案满足可行性设计要求,能够解决市政道路雨水利用率不足问题,具有一定实践价值。

关键词:给排水设计;海绵城市;市政道路

城市的快速发展,对城市自然生态排水系统造成了一定影响,当前出现了雨水污染、雨水径流设置不合理等问题,不仅降低了雨水利用率,而且对部分水资源造成了污染,导致本就水资源短缺的城市生活用水变得更加紧张[1]。近年来,我国加大了给排水设计重视,以市政给排水设计作为首要改造对象,尝试运用海绵城市理念进行改进[2]。目前,尚未给出可行性较高的设计方案,本文通过挖掘海绵城市建设理念深层含义,提出理念应用研究。

1海绵城市理念

海绵城市理念将城市比作一块海绵,能够在自然环境变化期间,快速适应环境,合理设置排水系统,下雨期间渗水、蓄水,干旱时节,调用此部分水资源,解决城市水资源短缺问题[3]。在保证城市防涝前提下,尽可能地蓄水,提高雨水资源利用率,为人们生活提供保障的同时,提高给排水协调管理能力。我国人口较多,对水资源的需求量较大,而我国水资源分布不均匀,部分地区水资源严重短缺,依靠南水北调满足基本生活需求[4]。海绵城市建设理念的提出,打破了传统水资源管理模式,以雨水资源作为管理对象,打造新的水资源管理体系[5]。本文以市政给排水设计为例,提出海绵城市理念在设计方案中的应用研究。

2海绵城市理念在市政给排水设计中的应用

2.1市政排水设计排涝是海绵城市建设的前提条件,本文以某市政道路排水为例,根据道路工程特点,对雨水排放和蓄水等功能进行设计,深入探究海绵城市理念在市政排水设计中的应用方法。2.1.1总体排水设计。本工程是一条市政道路,作为城乡一体化建设的示范道路,对路段设计要求较高。除了保证雨季路面没有积水以外,还需要修建蓄水池,并在道路旁需要种植生物绿带,预留雨水溢流口。该设计方案需要遵循以下原则:2.1.1.1本着低影响开发理念,设计雨水自然积存和渗透设施,采用可持续循环利用管理原则,设计雨水资源管理方案,通过修建水生物系统,改善大自然修复能力,解决城市水资源不足问题[6]。2.1.1.2严格按照“因地制宜”的修建原则,根据工程所在地区条件,通过查阅地区气象资料,分析降雨规律,以保护水环境为前提条件,设计水生物系统开发目标。通过查阅大量文献资料,掌握控制水量计算方法、生物滞留带积水深度计算方法、挡水坎间距计算方法,作为总体方案设计数据支撑。综合考虑本工程各项指标参数数据,设计如图1所示为市政道路总体排水方案。图1中,按照市政道路功能不同,将道路拆分为多个版块,包括生物滞留绿带、辅道、快速路、中央分离带、人行道5大版块,根据道路建设需求,穿插布设,从而满足市政道路行驶基本功能。另外,根据海绵城市建设理念,为雨水资源的合理利用进行了设计。下雨时,雨水从车行道流入生物滞留绿带,部分区域具有一定净化、滞蓄作用,雨水经过绿带的初次净化,下渗至排水控制区域,根据该道路蓄水池当前蓄水情况,决定是否继续蓄水。当蓄水池中的水超出了上限值时,雨水将自动引入溢流口,而后进入雨水排水管道。与绿带相比,人行道雨水从人行道渗透到地下,经过地下自我消纳,减少了雨水量,对于超出标准的部分引入溢流口,而后进入雨水排水管道。当雨水量较大时,为了避免雨水溢流口未能及时处理,导致路面出现长时间积水问题,本设计还在排水结构中添加了挡水坎。此部分设计作为一种蓄水设施,对雨水资源利用率的提升帮助较大,根据生物滞留带布设情况,合理布局。2.1.2生物滞留带设计。按照功能不同,可以将生物滞带拆分为三部分,除了立交桥下的绿带以外,还包括机动车非机动车分隔绿带、人行道绿带。本市政道路工程主要涉及机动车非机动车分隔绿带、人行道绿带两部分生物滞留带,主要用于处理遭受路面污染后的雨水,沿着收水侧流入到凹结构的绿带。为了起到雨水净化作用,此处添加了卵石过滤带。当雨水流入此处,携带的泥沙和大量的漂浮物都会被滤除,干净的雨水将被土壤和植被吸收,下渗至积水层。根据当前蓄水池储水情况,判断是否可以继续储水,如果达到上限,那么这部分雨水就会通过溢流口排放出去。本设计方案滞留带的最低高度为15cm,根据道路布设情况,控制滞留带最高为20cm。另外,控制下凹部分的深度保持在一定范围之内,使其与车行道路形成一定高度差,范围20~25cm,从而保证雨水得以流入滞留带。考虑到环境因素容易对滞留带造成破坏,本设计方案在绿化带和路基之间铺设土工膜,在距离地表不足1.0m处均铺贴保护膜。2.1.3溢流雨水口设计。本工程地势平坦,测得纵坡不高于0.003,所以按照溢流雨水口间距40m以下标准进行雨水溢流排放控制。该项功能是在雨水收纳能力不足时,自动开启。按照道路排水功能需求,分别为人行道滞留带和机动车非机动车分隔带布设溢流水口,前者为B型水口,即通过铺设溢流井盖,控制雨水溢流,后者为A型水口,外观呈现圆形,与钟罩相似。其中,A型水口支持50L/s雨水溢流处理,具有较强的抗堵塞能力,较传统溢流设施流通性有所改善。B型水口成本控制较低,省去了水连管、雨水口的布设,使得工程材料的用量得以降低。2.1.4挡水坎设计。本设计方案在生物滞留带内部结构中布设了挡水坎,按照施工工艺部分,划分为土坎和硬质挡水坎两种。其中,土坎结构为梯形断面,顶部宽度为10cm,边坡设置为1:1,其高度超出绿植土面12cm。由于此类型挡水坎容易环境影响,导致结构发生改变,需要定期维护。硬质挡水坎的布设位置设置在溢流雨水口下游,与之距离保持在1m左右。此部分结构具有较强的蓄水功能,每两个挡水坎之间均布设蓄水单元,该单元与两侧的挡水坎距离保持在16m左右。

2.2市政给水设计

2.2.1绿化带蓄水与渗水设计。市政雨水利用率提升的前提是雨水的收集,前文在排水设计研究时,已经提及了绿化带蓄水和渗水的处理方案,通过这两项处理获取可用水资源。其中,雨水的收集借助蓄水池,在绿化带的作用下,对雨水进行初步处理。关于渗水的设计,主要是通过铺设空心砖,提高渗水能力,以此降低绿化带滤水负担。2.2.2基于流量计算的水资源利用设计。虽然储蓄的雨水有助于解决城市水资源短缺问题,但是水资源有限,需要注意合理应用,建议收集该工程所在地区每年雨水流量相关数据资料,预计本年度雨水储蓄变化情况。根据人们对水资源的需求量计算结果,合理设计水资源调用方案。考虑到计算数值与实际数值会存在一定偏差,为了更好地利用水资源,可以按照对水资源需求等级的不同,设计水资源调用先后顺序,保证一级供水需求得以满足,有计划的组织二级水资源调用工作。关于三级水资源的调用需要根据当前蓄水情况拟定计划方案。2.2.3管道的合理布设。此处需要强调的是管道的布设,市政道路部分管道的布设需要根据地理环境设计,在不影响生活用水管道布设的前提下,避开障碍物,合理布设排放管和给水管,避免相互影响。

2.3给排水设计可靠性评价

为了检验本文提出的市政给排水设计方案可靠性,本研究选择渗透性系数、定量雨水渗透时间、地下蓄水深度作为评价指标,对各项指标的测试结果进行评价,如表1所示。表1中,3项测试指标均达到了设定标准,所以该设计方案可行性较高,可以作为市政给排水设计参考依据。

3结论

本文以海绵城市建设理念为基础,尝试设计一套新的市政给排水设计方案。本研究以市政道路给排水设计为例,根据工程特点,以排涝作为前提条件,设计排水方案。根据排水设施功能不同,将排水方案划分为多个模块分别进行设计,同时给出了给水建议。应用测试评价结果表明,本设计方案能够满足市政给排水管理需求,设计方案具有较高的可行性,有利于市政给排水设计水平的提升。

作者:许亮芳 单位:中天设计集团有限公司

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