海绵城市排水系统优化设计

【摘要】在城市不断开展的过程中常常会出现因恶劣气候问题引起的城市内涝、雨水径流污染等疑问，给排水系统突发性溃散，国民经济财产损失严峻，严峻时影响居民的生命健康。另外，我国是全球范围内水资源缺少的国家之一，资源的缺乏约束了国民经济的开展，这也就要求咱们应用愈加老练的技能与合理的计划计划来处理。海绵城市归于一种全新雨洪管理模式，它是城市计划建设中的主要组成部分，让城市在面临雨水等天然灾害时具有杰出的弹性。天然降雨时，可充沛吸收地上雨水，将其净化并贮存，后期需求运用的时候将其开释使用。这样做可以使降水可以愈加自然的活动在城市内，防止发作内涝，高效使用雨水资源，树立杰出的生态环境。

【关键词】海绵城市；排水系统；优化设计

1 研究背景

近年来，越来越多的城市在每逢强暴雨袭击后，便引发严重内涝，2011 年，“到武汉看海”成了网络流行词；2016 年七月初，武汉又一次成为了全国的焦点，在短短的七天时间里，武汉遭受了累计 560.5 毫米强降雨，占到了全年总降雨量的近三分之一，这次降雨打破了武汉自有气象记录以来周持续性降水量极大值得记录，超过 98 年周持续性降水。强降雨也造成了大面积的灾情，截至 7 月 6 日 12 时，全市 12 个区 75.7 万人受灾。转移安置灾民共 167897 人次，2357 户 5848 间房屋倒塌，直接经济损失 22.65亿元，在灾害中死亡 14 人，失踪 1 人，城市交通处于完全瘫痪状态，工厂停工，学校停课。究其原因，是因为随着城市的高速发展严重的破坏了城市的水生态系统，一方面改变了城市下垫面的不透水面积百分率，降水形成的地表径流增加，渗透减少，汇流时间也不断减小，使雨水大量快速的流向排水管网，增加了排水压力；另一方面许多城市内湖，内河被蚕食，调蓄能力严重降低，减少了城市的调洪能力；最后就是现在的城市被厚厚的钢筋混凝土所包裹，植被破坏，城市与大自然不能和谐交融，植被、土壤丧失了滞水、蓄水、净水的能力，从而导致了一下雨，城市就变成了“水城”；为了保证以后城市的安全运转，特别是遇到短时强降雨时，城市不要变成一片“汪洋大海”，所以习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出建设自然积存，自然渗透，自然净化的“海绵城市”的构想。“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，下雨时能够吸水、渗水、蓄水、净水，降水牢牢地控制在海绵体内，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。2014 年 10 月住房和城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南一一低影响开发雨水系统构建（试行）》。2015 年初财政部、住建部和水利部联合启动了“海绵城市”建设试点工作。城镇内涝防治是一个系统工程，是用于防治内涝灾害的工程性设施和非工程性设施的总和，应涵盖从雨水径流的产生到末端排放的全过程控制，包括了源头控制措施，大排水系统和小排水系统，而源头控制措施即为我们所说的低影响开发措施。我们在进行“海绵城市”建设的过程中不能将这三种设施单独规划设计，而应该统筹考虑各种设施之间的关系，然后进行合理的规划。但是现在大多数“海绵城市”的相关研究依然是偏重于地上工程的源头雨水控制措施，对于海绵城市建设中的地下工程小排水系统没有给予足够的重视，或着说城市源头控制措施的规划与设计没有与城市排水管渠的规划设计合理的衔接起来，有可能造成，“海绵城市”建设过程中的资源浪费以及无法达到城市内涝的防治要求，甚至造成现有排水管网的淤积与阻塞。

2“海绵城市”建设研究现状

习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出要建设自然积存，自然渗透，自然净化的“海绵城市”。“海绵城市”即为城市的雨洪管理，对城市的降雨，排水进行有效的监控与管理，在国外一般称其为城市雨水管理。它采用多种途径，控制城市的屋顶、道路、绿地、广场等不同性质下垫面所产生的雨水径流，最终达到削减城市地表的洪峰流量、降低城市降雨的地表径流量、延迟雨水汇流时间，同时增加城市地下水补给量，降低城市的热岛效应，提升城市生态环境质量等目的。

我国在海绵城市建设方面的研究比较少，起步也比较晚，大量的研究也是从近几年开始的，研究又大多集中个别大型城市以及试点城市建设，并且缺少大量的工程实践去验证研究内容的可行性与普适性。不过随着研究的不断深入，海绵城市的内涵也在不断丰富，以往的许多理念与方法己经不能够适应现在城市的雨洪控制与利用，新诞生的理念也需要在实践中不断更新完善。车伍等人组建的团队走在了我国建设“海绵城市”的最前端，针对我国的一些国情、现状，他们提出了城市雨水的综合控制与利用体系，在不同的区域采用不同的控制与利用方式。

3 排水管网优化设计原则

城市排水系统的优化是指己定管线下污水排水管道系统优化设计计算，主要是管径和埋深以及不同管段间的设计参数优化问题。对于某一设计管段，当流量确定后，足设计规范要求的管径与埋深有多种组合。在这些组合中，如果选择的管径较大，则坡度较小，管道埋深较小，施工费用低而管材费用高；反之，则相反。因此，对于一段管段而言，总存在一组管径和埋深的组合，使其投资最小，如何协调两者的关系，需要根据实际情况来定。

4 排水管网优化设计方法

对于己经规划设计完成，管线平面布局己定情况下进行的排水管网的优化设计的问题，国内外许多科研人员做了大量的工作，提出了许多的方法，并取得了丰硕成果。总的来说排水管网的优化方法一般分为两种：直接优化法和间接优化法。所谓直接最优化方法就是根据性能指标的变化，通过直接对各种方案或可调参数的选择、计算和比较，来得到最优解或满意解，而间接优化法也称解析最优化，它是建立在管网优化设计的数学模型的基础之上，通过模型的最优化计算求出排水管网设计的最优解。

5 海绵城市给排水系统规划设计要点

5.1 基于城市计划体系计划

在计划给排水体系前，需要充沛了解所在城市的未来计划，将其作为计划根据。同时归纳城市开展的速度，剖析近年来用水状况，构建平衡用水形式，科学的计划供水方案。在满意排水功用的基础上，最大程度的使用水资源。海绵城市归于新式管理形式，其排水体系也是一项体系性的杂乱工程，需要归纳供水、防洪、防涝以及环境保护等多方面要素考虑，统筹计划，以保证方案计划真实满意开展需要，然后分阶段完善排水体系。

5.2 加强专业性技术研究

给排水体系是一个城市的基础设备，其质量严重影响城市的后期归纳开展水平。可是给排水体系工程的建造周期长、出资较大，对建造办法及计划方案的请求较高。尤其是海绵城市的开展在中国仍处于初级阶段，可参考的经历很少，具有较强的不确定性。别的给排水体系归于公益建造，尽管对城市生活环境建造有协助，可是资金与建造资源的吸收力度不够。若要加强海绵城市给排水体系建造，要注重薄弱环节，从专业视点动身，联系现在现有的经历，完善相关内容，提高建造的作用。

总之，海绵城市的开展过程中，给排水系统的建造十分重要。科学合理的给排水系统可以确保城市免受内涝，提高水资源使用功率，处理水资源缺少的疑问，对推进城市的生态文明建造有重要意义。因而应在国家有关方针和专业技术的指导下开展城市的给排水系统，使其具有抵抗极点天气的才能，一起加强雨水资源的办理，建造契合中国现状特征的海绵城市。

参考文献：

[1]李霞，石宇亭，李国金.基于 SWMM 和低影响开发模式的老城区雨水控制模拟研究[J].给水排水.2015（05）.