温智理

（河南省建筑设计研究院有限公司，河南 郑州 450009）

0 引言

近年来，随着我国城市规模的不断扩张，城市人口所占比重不断提升。截止到2021年年底，我国城市化率达64.72%，预计在2035年城市化率会达到70%[1]。随着城市的发展，原有地表景观发生巨大变化，比如原来的农田、荒地之上建设了建筑或是铺设了硬化地面。根据相关研究，由于城市发展所产生的热岛效应促使城市降水量增加，同时由于城市道路硬化，导致雨水无法向地下渗透，并且导致雨水在地表的汇流时间缩短。在两方面原因的叠加下，城市内涝成为城市需要解决的严重问题之一[2]。相关资料显示，2010年开始，我国每年因为城市内涝所产生的经济损失达到1 000亿元以上。2021年河南特大暴雨所造成的直接经济损失达到了10亿元以上。城市之所以会出现严重内涝问题，除了上述原因以外，还因为城市排水系统和城市发展速度不协调。为了解决上述问题，我国提出海绵城市理念，努力构建人与自然和谐共处的城市发展模式。

1 海绵城市内涵

海绵城市是我国针对当前城市内涝问题所提出的城市发展理念，旨在解决城市的内涝以及水资源不足的问题。海绵城市，从字面意思理解就是城市能够像海绵一样可以吸水，从而在城市中储存雨水，减少地表径流量[3]。这样不仅缓解城市内涝问题，而且使城市获得更多的水资源。在传统城市建设中，常将所有路面进行硬化，非常容易导致大雨时，城市需要依靠各种人工设施来进行排水。而海绵城市理念则强调在城市中首先利用绿地、花园等进行排水。

2 海绵城市理念在城市排水设计中的价值体现

2.1 提升城市水资源利用率

在传统城市建设模式中，由于在排水设计中对雨水利用没有足够重视，导致城市雨水利用效率极低。而在海绵城市理念中，重视对资源的储存和利用，强调对城市排水系统进行科学合理的设计和规划，促使城市有更强的储水功能，进而实现对水资源的有效利用[4]。另外，海绵城市理念强调在城市排水设计中，需要实现对排水系统的优化，促使城市排水不再仅依靠各种人工管道，而是要在人工管道的基础上设计新的排水系统，从而促使城市排水系统实现升级（见图1）。

图1 海绵城市理念下城市排水系统

2.2 缓解城市内涝及内旱

很多城市产生的内涝或内旱问题都可以通过海绵城市建设得到解决。在我国雨季往往会出现内涝问题，尤其是我国南方地区城市，内涝问题更加严重。如果排水系统无法满足排水需求，城市就会出现内涝问题，从而给城市带来巨大的经济损失，影响城市的健康发展。而通过海绵城市理念进行城市排水设计，使城市在雨季将一部分雨水储存起来，然后在旱季到来时进行利用[5]。这样不仅能够解决城市的内涝问题，而且可解决城市内旱问题，使城市整体功能得到优化，促进城市的健康发展。

2.3 减少城市水污染

城市的快速发展对生态环境造成了冲击和破坏，水资源也产生了严重的污染问题，导致城市水资源短缺，进而影响人类的健康发展。在城市排水设计中应用海绵城市理念，对城市环境产生积极影响，减少人类活动对水资源的污染，改善城市居民的生活环境，同时提升城市水资源利用率。

3 城市内涝原因分析

3.1 城市排水系统基础设施尚不完善

随着我国经济的高速发展，城市化建设日新月异。从近些年的实际情况来看，我国的城市化发展还处于摸索发展阶段，在城市排水系统建设标准、城市防洪标准等方面尚存在一些问题，还需要进一步优化和完善。由此，早期完成建设的城市在排水系统方面存在着排水管标准较低等问题。除此之外，很多城市排水系统还存在管道以及其他设备年久失修、设备老化等问题，导致排水系统排水功能不断降低[6]。同时，对排水系统进行维修往往需要投入大量资金和人力，增加城市的工作量以及难度。另外，由于城市的扩张和人口的增加，城市用水量不断上升，导致城市水资源不足。因此，必须转变城市建设思路，在海绵城市理念指导下，优化排水系统设计，解决城市内涝问题。

3.2 气候变化的影响

随着全球总人口数的逐年增加，对资源的开发程度逐渐提升。由于对资源的不合理开发，不仅浪费自然资源，而且导致自然生态环境遭到破坏，促使全球气候产生变化。近些年来，由于全球气候变化的影响，全世界出现极端天气和气候异常的频率不断上升，给人类的生存、生活带来了严重影响。2008年，我国南方地区遭受了大面积的冻雨灾害；2012年，北京遭到特大暴雨侵袭，导致160余万人受灾，经济损失达到116.4亿元；2021年，河南省遭受特大暴雨灾害，直接经济损失超过10亿元。对于任何一座城市而言，排水系统的排水能力往往具有上限，如果排水系统中部分管道承载能力达到上限，就会使其他管道出现问题，从而导致整座城市出现内涝，造成经济损失。

3.3 城市雨水资源利用效率较低

在生态环境良好的地区，人类的干扰较少，在降水过程中，大部分雨水渗透到地下，其余雨水则会随着地表径流流失。渗入到地下的雨水补充地下水，在地下形成暗流，流入江河，最终流入大海。而大海中的水则在蒸发作用下以水蒸气的形式重新回到陆地上空，形成降水，即大自然的水循环。通过这样的循环促使降水对地下水进行补充。但是在城市中，因为道路硬化导致雨水无法渗入地下，只能在地面形成径流并通过人工排水设施排出城市，导致地面水量增加。在降水量较小时，人工排水系统能够快速将雨水排出，但是如果降水量超过排水系统上限，就会造成城市内涝。

4 海绵城市理念下城市排水设计策略

4.1 渗水设计

基于海绵城市理念，城市排水设计需要进行渗水设计。在渗水设计中需要充分结合城市已有的设施，具体如下。

1）城市景观渗水设计 在传统城市建设中，大部分城市景观主要是为城市公共区域或者居民住宅区域提供服务，因此城市景观分布不均。同时，城市景观设计中所使用的铺装材料往往透水性不足，从而影响了雨水向地面下渗的速度[7]。因此基于海绵城市理念，在城市景观设计中应选择具有高渗透性的铺装材料，同时充分结合景观附近的各种水渠等排水设施，提升排水设施的排水作用，实现对城市雨水的引流，促使城市雨水进入城市储水设备中。总体上，通过城市景观渗水设计可以有效提高雨水的渗透速度。

2）泄洪设计 在排水设计过程中，通过合理布局增加一定的雨水泄洪渠道，或者扩大排水管网管径，从而将雨水有效引流至城市的储水设备中。另外，可基于城市原有排水系统，建立地下排水隧道系统，将排水系统无法承载的雨水排入隧道中，减小排水系统压力，从而解决城市内涝问题。

4.2 滞水设计

目前，水资源短缺已经成为城市需要解决的重要问题之一。因此，在城市排水设计中需要进行蓄水设计，以更好地利用雨水资源。

1）降低绿化高度 从当前城市实际情况看，城市绿化带高度往往超过城市路面，导致降水时城市路面聚集大量雨水，并随路面进入城市排水系统中，无法实现有效存储雨水。由于绿化带高度超过路面，因此在绿化带中形成雨水径流，从而将泥土带入排水系统中，这样不仅会使排水系统出现堵塞问题，而且导致水资源污染问题[8]。因此，在蓄水设计中，应降低绿化带高度，使路面和绿化带之间高度相对合理，保证路面的雨水能够流入绿化带中，从而实现对雨水的储存。

2）绿化区域建设 比如建设雨水花园，不但能促进城市生态环境的改善，还能实现雨水储存。

3）构建绿色屋顶 绿色屋顶可以减少雨水径流，从而降低城市产生内涝的概率。绿色屋顶可有效提升雨水蒸发量，改善城市空气质量。通过绿色屋顶还能使雨水进入地面蓄水池中，实现水资源的存储。

4.3 蓄水设计

蓄水能够帮助城市更好地利用雨水资源，从而缓解排水问题和水资源不足问题，因此，在城市排水设计中应做好蓄水设计。

1）蓄水模块设计 蓄水模块作为一种新型蓄水产品，具有强大的水资源存储能力。同时蓄水模块所占空间较小，不会对城市空间产生较大影响。在实际设计过程中，需要增加镂空空间比重。同时要将排水系统和蓄水系统充分结合，在两者之间设置水泵、水管等设施，从而实现对水资源的有效存储。整体上来看，蓄水模块设计不仅可以存储更多水资源，还能将经过处理的水资源用于消防或城市道路清洁，提升城市水资源的利用效率。

2）地下蓄水池设计 在设计过程中，要保障各种基础设施的完善，还可以设计一定数量的植草沟，提升雨水存储效果。

3）雨水蓄滞塘设计 雨水蓄滞塘设计可将雨水收集池、蓄水池以及渗水结合起来，使城市排水和蓄水两方面功能相结合，缓解城市蓄排水压力。

5 结语

目前，我国城市普遍面临着内涝和水资源短缺问题，亟需对城市排水设计进行优化。在海绵城市理念指导下，城市排水设计在尽可能少地改变城市原本排水系统的基础上，通过渗水设计、滞水设计以及蓄水设计促使城市排水系统得到优化，提高城市雨水资源利用效果，不仅可以有效解决城市内涝问题，还能够缓解城市水资源不足问题，促进城市健康发展。