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解決方案
海綿城市的各種技術
- 分類：雨水收集利用
- 作者：深圳市海綿雨水利用科技有限公司
- 來源：www.hr7k.com
- 發布時間：2018-09-29 00:00
海綿城市的各種技術
針對海綿城市致力于解決的諸如內澇、水資源短缺以及徑流污染等問題，需要將市政排水工程需要與海綿城市的各種技術進行有效的結合，才能使雨水的利用率得到進一步有效提升。
一、市政排水工程進行“海綿化”改造的必要性。
市政排水系統是處理和排放城市污水和雨水的工程設施系統，因為有著實現雨污水的排放、轉移和治理的功能，被俗稱為灰色基礎設施（GreyInfrastructure）。
傳統的市政排水系統的核心理念是快干快排，這種方式雖然在城市暴雨強度大的時候排放效率較高，但是對城市緊缺水資源的循環有效利用毫無益處，所以，海綿城市需要從傳統的管道集中速排模式，轉向了生態化和可持續的雨洪管理，這也是綠色基礎設施的重要目標之一。
而且，市政工程“海綿化”改造并不是要將灰色設施推倒重來、也不是用“綠色設施”代替“灰色設施”，而是致力于結合綠色設施和灰色設施，將雨污水的收集、輸送、凈化、利用、排放等環節的內容有機地統一起來并協調運作，最大程度發揮城市自身的排水和用水功能。
二、市政排水工程詳解
1、市政排水工程工作機制
城市排水系統通常由排水管道和污水處理廠組成：在實行污水、雨水分流制的情況下，污水由排水管道收集，送至污水處理后，排入水體或回收利用；而雨水徑流由排水管道收集后，就近排入水體。
2、傳統市政排水工程常見問題
這些傳統的市政排水工程存在的常見問題有：
◆為滿足瞬間排水要求，過分依賴管道工程；
◆工程浩大、維護成本高且可持續性差；
◆雨水被排掉、地下水得不補充、雨水資料得不到充分的利用；
◆管網老化，排水坡度小，水流不暢、淤積嚴重；
◆泵房設備老化、設計標準低、排水能力小；
◆缺乏統一管理，管道私接、亂接現象嚴重，污水收集率低。
三、市政排水工程“海綿化”改造措施
正如前文所述，海綿城市建設已經不能僅僅局限于城市排水防澇管道這種灰色建筑的建設，要解決城市看海問題，建設海綿城市仍需要“灰色”和“綠色”相結合，接下來就讓我們看看到底有哪些具體措施可以實現市政排水工程的海綿化改造。
1、灰色骨架——排水系統改造
1丨提高排水管道標準，進行雨水管網、泵站提標改造
雨水管網改造主要表現為加大管徑；泵站泵房提標改造表現為實現智能控制、恒壓供水，節能降耗，滿足供水要求，保障水壓穩定。
在原有老舊管道的基礎上增設直徑1200㎜至2000㎜的大口徑管道
2丨增設雨水泄洪通道
將雨水管網管徑增大后，排入江河湖海等各種“海綿”水體中的水量將會增多，所以應當增設一些雨水泄洪通道。
城市水體泄洪排水口
3丨打造地下排水深邃泄洪排澇
深隧工程不是要重建一個城市排水系統，它是原有治水管網基礎上的一個提升與深化，深隧功能的發揮有賴于深淺結合——只有深淺層之間的管網暢通，深隧的功能才能發揮正常。
降雨時，多余雨水由豎井進入深層隧道，減輕淺層排水管壓力；降雨停止時，隧道內存儲的雨污水經由泵站輸送到淺層管網，進入地面污水處理廠處理。
3、綠色樞紐——道路生態化改造
城市市政工程排水的主要集水區在于道路，所以通過打造道路周邊的生物滯留設施，可以多而全地將雨水引入排水系統。
以下是幾種改造方式：
1丨雨水蓄滲塘和雨水收集池
在雨水終端排放水體之前對其進行調蓄和滲濾處理，既可滿足道路排水功能需求，又可解決初期雨水道路徑流帶來的水質污染問題
雨水收集池
2丨生態植草溝與下凹式綠地
生態植草溝示意圖
下凹式綠地實景圖
3丨綠化緩沖帶與生態護坡
綠色緩沖帶示意圖
四、市政排水工程“海綿化”改造具體案例
1、天津文化中心生態排水防澇系統設計
天津文化中心由天津樂園改造而成，而天津作為一個資源性缺水和飽受內澇之苦的城市，在舊城區改造和重新規劃開發時需要對排水防澇系統提出了更高的要求，即將“防”和“用”有機結合，實現雨洪資源利用的最大化。
1丨設計理念
我們都知道徑流量擴大會增加雨水管網及配套設施的規模和造價，破壞自然水循環模式并造成內澇。天津文化中改造項目采用海綿城市設計理念，運用先進的雨水收集理念，場地內大部分暴雨徑流經雨水收集系統收集、過濾、流動進入中心湖存儲再利用并得到循環凈化。
海綿城市理念
2丨設計流程
生態雨水管理體系主要由三方面組成：雨水收集系統、湖水循環與凈化系統，以及湖體設計。通過沉淀管井的預處理、蓄水模塊的調蓄、濕地凈化一系列流程，將場地中大部分的雨水集入中心湖。
雨水流程圖：當暴雨事件發生時，超過設計標準的徑流量會流入中心湖、或通過緊急溢流與中心湖的湖底調蓄流入市政管網系統。
雨水系統流程示意圖
降雨發生后，內排區域屋頂、道路和綠地的雨水將被不同形式的排水溝、入流井和雨水管道匯集，經過沉淀井的預過濾和沉淀，進入地下模塊化調蓄溝里。在調蓄溝中，水流得到滯留，雨水峰值變小，并通過終端設置的泵房送至生態凈化群落，經過凈化過后進入中心湖中儲存。外排區域的雨水也會經過收集和沉淀的過程，最后通過調蓄溝滯留后流入市政管網。
3丨場地排水區劃分
根據場地整體布局和豎向規劃，整個場地可劃分為22個排水分區流域。其中內排（排入調蓄溝和中心湖后再溢流入市政管網）和外排（排入調蓄溝后進入市政管網）面積分別占場地總面積的53%和47%
排水分區圖
4丨管網和設施基本布局
經過各個分區計算和分析，可以得到排水防澇設施初步布局。該排水防澇系統主要由縫隙式排水溝、沉淀井、調蓄溝、中心湖組成。
排水防澇設施布局方案
中心湖循環凈化系統示意圖
排水防澇系統系統主要組成包括：
1、縫隙式排水溝：V型橫截面縫隙式排水溝和蓋板排水溝采用樹脂混凝土成品排水溝，能夠將雨水高效的收集。
2、沉淀井：通常狀況下雨水初期徑流夾雜雜質及異物，無法達到進入泵井、管道和湖體要求的純凈度，預處理是非常必要的。
3、調蓄溝：調蓄溝的主體為具有骨架結構的“蓄水模塊箱”，其使用高強度的合成物質制造，有著很強的承壓能力和超過傳統蓄水設施的空間利用率。
模塊化調蓄溝施工
1丨深隧工作原理
所謂的深層隧道排水工程，就是指在地下40米處建設容量為數十萬甚至過百萬立方米的大型蓄水池。發生大暴雨時可將降雨先儲存在地下，排水高峰期過后再用泵機將水抽出，經處理后排放到江河湖泊。
深隧工作原理
2丨項目基本狀況
作為國內第一個深層隧道排水工程項目,東濠涌深隧是廣州市為有效解決“水浸街”的重點工程,項目位于越秀區,北起東風路以南的東濠涌高架橋西側綠化用地,沿越秀北路、越秀中路、越秀南路以南,終點位于江灣大酒店東側的補水泵站。工程造價2.72億元,總長1.77公里。
東濠涌深隧示意圖
在地下40米處建設大容量的蓄水池,這種通過先存儲再排出的方式進行調蓄,城市排水壓力將得到緩解,不但發生內澇的可能性有所降低,而且可以控制溢流污染和初雨污染。不僅如此,相比地表明渠或排水管網,深隧系統的建設成本也有明顯優勢。
項目部分三維視圖與3D地址坡面
但是，無論是淺層排水和深層隧道,單獨用其中一種方式都無法完全解決水浸問題,單獨使用其中一種都無法讓所有水浸點完成排水,所以廣州老城區的排水將采取的是淺層排水和深層隧道相結合的排水方式。
深隧與淺層排水系統銜接示意圖
3丨深隧的預期效果
根據規劃，東濠涌深隧的設計使用年限為100年。建成之后，可將河涌排澇標準由現有的15年一遇提高到50年一遇，降低水浸風險，提高河涌水體水質。據廣州市水務局介紹，東濠涌深隧工程建成后，50年內因項目的實施可有效防止內澇20次，每次內澇按2億元計算，節省的經濟損失靜態價值為40億元。
深隧豎井施工現場
深度剖析——市政排水工程“海綿”改造的關鍵策略關鍵策略▲雨污水管道改造；構建多尺度排水系統
1、小尺度排水系統，注重源頭徑流調蓄，設置調蓄設施；
2、中尺度排水系統：針對城市洪澇標準內雨情，通過中小河道、雨水管道、泵站提標改造、增設行泄通道、調蓄區、蓄澇區
3、大尺度排水系統：針對超常雨情
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