海綿城市排水系統優化設計

【摘要】在城市不斷開展的過程中常常會出現因惡劣氣候問
題引起的城市內澇、雨水徑流污染等疑問，給排水系統突發性潰
散，國民經濟財產損失嚴峻，嚴峻時影響居民的生命健康。另外，
我國是全球范圍內水資源缺少的國家之一，資源的缺乏約束了國
民經濟的開展，這也就要求咱們應用愈加老練的技能與合理的計
劃計劃來處理。海綿城市歸于一種全新雨洪管理模式，它是城市
計劃建設中的主要組成部分，讓城市在面臨雨水等天然災害時具
有杰出的彈性。天然降雨時，可充沛吸收地上雨水，將其凈化并
貯存，后期需求運用的時候將其開釋使用。這樣做可以使降水可
以愈加自然的活動在城市內，防止發作內澇，高效使用雨水資源，
樹立杰出的生態環境。
【關鍵詞】海綿城市；排水系統；優化設計
1 研究背景
近年來，越來越多的城市在每逢強暴雨襲擊后，便引發嚴重
內澇，2011 年，“到武漢看海”成了網絡流行詞；2016 年七月初，
武漢又一次成為了全國的焦點，在短短的七天時間里，武漢遭受
了累計560.5 毫米強降雨，占到了全年總降雨量的近三分之一，
這次降雨打破了武漢自有氣象記錄以來周持續性降水量極大值得
記錄，超過98 年周持續性降水。強降雨也造成了大面積的災情，
截至7 月6 日12 時，全市12 個區75.7 萬人受災。轉移安置災民
共167897 人次，2357 戶5848 間房屋倒塌，直接經濟損失22.65
億元，在災害中死亡14 人，失蹤1 人，城市交通處于完全癱瘓狀
態，工廠停工，學校停課。究其原因，是因為隨著城市的高速發
展嚴重的破壞了城市的水生態系統，一方面改變了城市下墊面的
不透水面積百分率，降水形成的地表徑流增加，滲透減少，匯流
時間也不斷減小，使雨水大量快速的流向排水管網，增加了排水
壓力；另一方面許多城市內湖，內河被蠶食，調蓄能力嚴重降低，
減少了城市的調洪能力；最后就是現在的城市被厚厚的鋼筋混凝
土所包裹，植被破壞，城市與大自然不能和諧交融，植被、土壤
喪失了滯水、蓄水、凈水的能力，從而導致了一下雨，城市就變
成了“水城”；為了保證以后城市的安全運轉，特別是遇到短時強
降雨時，城市不要變成一片“汪洋大海”，所以習近平總書記在中
央城鎮化工作會議上提出建設自然積存，自然滲透，自然凈化的
“海綿城市”的構想。“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，下
雨時能夠吸水、滲水、蓄水、凈水，降水牢牢地控制在海綿體內，
需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。2014 年10 月住房和城鄉
建設部發布了《海綿城市建設技術指南一一低影響開發雨水系統
構建（試行）》。2015 年初財政部、住建部和水利部聯合啟動了“海
綿城市”建設試點工作。
城鎮內澇防治是一個系統工程，是用于防治內澇災害的工程
性設施和非工程性設施的總和，應涵蓋從雨水徑流的產生到末端
排放的全過程控制，包括了源頭控制措施，大排水系統和小排水
系統，而源頭控制措施即為我們所說的低影響開發措施。我們在
進行“海綿城市”建設的過程中不能將這三種設施單獨規劃設計，
而應該統籌考慮各種設施之間的關系，然后進行合理的規劃。但
是現在大多數“海綿城市”的相關研究依然是偏重于地上工程的
源頭雨水控制措施，對于海綿城市建設中的地下工程小排水系統
沒有給予足夠的重視，或著說城市源頭控制措施的規劃與設計沒
有與城市排水管渠的規劃設計合理的銜接起來，有可能造成，“海
綿城市”建設過程中的資源浪費以及無法達到城市內澇的防治要
求，甚至造成現有排水管網的淤積與阻塞。
2“海綿城市”建設研究現狀
習近平總書記在中央城鎮化工作會議上提出要建設自然積存，
自然滲透，自然凈化的“海綿城市”。“海綿城市”即為城市的雨
洪管理，對城市的降雨，排水進行有效的監控與管理，在國外一
般稱其為城市雨水管理。它采用多種途徑，控制城市的屋頂、道
路、綠地、廣場等不同性質下墊面所產生的雨水徑流，最終達到
削減城市地表的洪峰流量、降低城市降雨的地表徑流量、延遲雨
水匯流時間，同時增加城市地下水補給量，降低城市的熱島效應，
提升城市生態環境質量等目的。
我國在海綿城市建設方面的研究比較少，起步也比較晚，大
量的研究也是從近幾年開始的，研究又大多集中個別大型城市以
及試點城市建設，并且缺少大量的工程實踐去驗證研究內容的可
行性與普適性。不過隨著研究的不斷深入，海綿城市的內涵也在
不斷豐富，以往的許多理念與方法己經不能夠適應現在城市的雨
洪控制與利用，新誕生的理念也需要在實踐中不斷更新完善。車
伍等人組建的團隊走在了我國建設“海綿城市”的最前端，針對
我國的一些國情、現狀，他們提出了城市雨水的綜合控制與利用
體系，在不同的區域采用不同的控制與利用方式。
3 排水管網優化設計原則
城市排水系統的優化是指己定管線下污水排水管道系統優化
設計計算，主要是管徑和埋深以及不同管段間的設計參數優化問
題。對于某一設計管段，當流量確定后，足設計規范要求的管徑
與埋深有多種組合。在這些組合中，如果選擇的管徑較大，則坡
度較小，管道埋深較小，施工費用低而管材費用高；反之，則相
反。因此，對于一段管段而言，總存在一組管徑和埋深的組合，
使其投資最小，如何協調兩者的關系，需要根據實際情況來定。
4 排水管網優化設計方法
對于己經規劃設計完成，管線平面布局己定情況下進行的排
水管網的優化設計的問題，國內外許多科研人員做了大量的工作，
提出了許多的方法，并取得了豐碩成果。總的來說排水管網的優
化方法一般分為兩種：直接優化法和間接優化法。所謂直接最優
化方法就是根據性能指標的變化，通過直接對各種方案或可調參
數的選擇、計算和比較，來得到最優解或滿意解，而間接優化法
也稱解析最優化，它是建立在管網優化設計的數學模型的基礎之
上，通過模型的最優化計算求出排水管網設計的最優解。
5 海綿城市給排水系統規劃設計要點
5.1 基于城市計劃體系計劃
在計劃給排水體系前，需要充沛了解所在城市的未來計劃，
將其作為計劃根據。同時歸納城市開展的速度，剖析近年來用水
狀況，構建平衡用水形式，科學的計劃供水方案。在滿意排水功
用的基礎上，最大程度的使用水資源。海綿城市歸于新式管理形
式，其排水體系也是一項體系性的雜亂工程，需要歸納供水、防
洪、防澇以及環境保護等多方面要素考慮，統籌計劃，以保證方
案計劃真實滿意開展需要，然后分階段完善排水體系。
5.2 加強專業性技術研究
給排水體系是一個城市的基礎設備，其質量嚴重影響城市的
后期歸納開展水平。可是給排水體系工程的建造周期長、出資較
大，對建造辦法及計劃方案的請求較高。尤其是海綿城市的開展
在中國仍處于初級階段，可參考的經歷很少，具有較強的不確定
性。別的給排水體系歸于公益建造，盡管對城市生活環境建造有
協助，可是資金與建造資源的吸收力度不夠。若要加強海綿城市
給排水體系建造，要注重薄弱環節，從專業視點動身，聯系現在
現有的經歷，完善相關內容，提高建造的作用。
總之，海綿城市的開展過程中，給排水系統的建造十分重要。
科學合理的給排水系統可以確保城市免受內澇，提高水資源使用
功率，處理水資源缺少的疑問，對推進城市的生態文明建造有重
要意義。因而應在國家有關方針和專業技術的指導下開展城市的
給排水系統，使其具有抵抗極點天氣的才能，一起加強雨水資源
的辦理，建造契合中國現狀特征的海綿城市。
參考文獻：
[1]李霞，石宇亭，李國金.基于SWMM 和低影響開發模式的老
城區雨水控制模擬研究[J].給水排水.2015（05）.