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海綿城市理念于2011年提出,后經(jīng)和強(qiáng)調(diào),近兩年已成為城市建設(shè)中的重要理念。海綿城市的核心是水資源的合理利用,重點(diǎn)是低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)(LID)。本文就海綿城市LID技術(shù)與地下管廊在海綿城市雨水收集系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。
1引言
海綿城市(Sponge City)意指城市像海綿一樣,能夠“彈性”地適應(yīng)環(huán)境變化及應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害,下雨時(shí)可以吸水、蓄水、滲水及凈水,缺水時(shí)又能將蓄存之水“釋放”出來進(jìn)行利用。在建設(shè)手段方面,海綿城市充分吸收和應(yīng)用國(guó)際上流行的雨洪管理理論和方法,主要是低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)(LID)。傳統(tǒng)雨水管理以排為主,排而不蓄,蓄而不用,加上城市地面硬底化,結(jié)果逢雨必澇、雨后即旱,城市生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化。海綿城市理念的提出和應(yīng)用,對(duì)于解決城市內(nèi)澇、修復(fù)城市水生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義[1]。海綿城市建設(shè)的核心是LID,也就是雨水的收集、存儲(chǔ)、凈化和利用,其中雨水有效收集是雨水存儲(chǔ)、凈化和利用的前提,沒有有效的收集,存儲(chǔ)、凈化和利用也成了“無源之水”和“無米之炊”,因而海綿城市建設(shè)的基礎(chǔ)是建設(shè)完善的雨水收集系統(tǒng)。目前,雨水收集系統(tǒng)主要包括綠色屋頂、道路廣場(chǎng)的滲透性鋪裝、植草溝、景觀水體、生物滯留設(shè)施、雨水濕地、下沉式綠地等設(shè)施[2]。雖然將地下管廊與雨水收集系統(tǒng)直接聯(lián)系在一起的文獻(xiàn)不多見,實(shí)際上通過地下管廊收集雨水是非常有效的手段,因此本文對(duì)海綿城市雨水收集系統(tǒng)地下管廊技術(shù)進(jìn)行了分析。
2海綿城市LID技術(shù)分析
海綿城市可以概括為“滲、滯、蓄、凈、用、排”六個(gè)要素,下面簡(jiǎn)要分析:
2.1滲
“滲”也就是滲透,通過屋頂、地面(路面、綠地)收集雨水。其方式包括透水性鋪裝、綠色屋面、下沉式綠地、滲透塘、滲井等。透水性鋪裝是利用材料自身的透水性及材料之間的透水性縫隙實(shí)現(xiàn)雨水滲透,主要類型包括縫隙透水下墊面鋪裝(如植草磚、面包磚鋪裝)、自透水下墊面鋪裝(如透水混凝土、透水瀝青鋪裝)、縫隙透水與自透水相結(jié)合下墊面鋪裝[3]。綠色屋頂即在屋頂上植花種草栽樹,也稱為“空中花園”。普通屋面也可通過排水溝、雨水鏈導(dǎo)滲和收集雨水。下沉式綠地用于廣場(chǎng)、道路綠化帶、停車場(chǎng)等。滲透塘用于匯集較大面積的雨水。滲井用于道路、停車場(chǎng)。
2.2滯
“滯”即滯留,延緩雨水形成徑流,其措施包括生物滯留設(shè)施、雨水塘、雨水濕地等。生物滯留設(shè)施包括生物滯留帶、植草溝、雨水花園、下沉式綠地、植物緩沖帶等。生物滯留帶多用于道路,植草溝設(shè)置于廣場(chǎng)、公園、居住區(qū)及道路兩邊。雨水花園是由低洼地覆蓋低矮植物形成的園林綠地。雨水塘、雨水濕地是大面積滯留雨水的設(shè)施。
2.3蓄
“蓄”就是儲(chǔ)存,把雨水蓄起來,主要類型包括地下蓄水池、蓄水模塊、雨水濕地、濕塘等。濕地、濕塘用于較大面積露天雨水儲(chǔ)存,蓄水池、蓄水模塊是建于地下的封閉式蓄水裝置。
2.4凈
“凈”就是凈化,透水性鋪裝、生物滯留設(shè)施、雨水濕地、雨水塘等都有一定凈化雨水的作用,主要利用土壤滲濾和生物凈化功能使雨水凈化。
2.5用
“用”即雨水經(jīng)過凈化后再次利用,通??捎糜诰G化、道路清洗,通過雨水資源化解決水資源短缺問題。
2.6排
“排”是指多余的雨水通過工程措施排放掉,避免城市內(nèi)澇。
2.7傳輸
海綿城市LID技術(shù)如圖1所示。由圖可見,雨水管渠是其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),沒有它無法完成雨水的傳輸,因此下面討論的地下管廊具有重要的價(jià)值。
3地下管廊技術(shù)在海綿城市集雨系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.1地下管廊概念與發(fā)展意義
地下管廊全稱為地下綜合管廊(Utility Tunnel,共同溝),即將多種城市管線集中布置在一個(gè)隧道空間內(nèi),同時(shí)設(shè)置檢修口、吊裝口、監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)和管理的集約化城市基礎(chǔ)設(shè)施。同海綿城市一樣,地下管廊也是我國(guó)著重發(fā)展的一種措施,過去的管線設(shè)施都是各顧各的,管網(wǎng)重復(fù)建設(shè)非常普遍,正應(yīng)了“昨天鋪,今天修、明天改”以及“你方唱罷,我方登場(chǎng)”的亂象,結(jié)果反反復(fù)復(fù),城市內(nèi)澇依舊。采用地下管廊可以克服這些弊端,避免反復(fù)開挖,減小市政施工給居民帶來的困擾,集約化利用地下空間資源,能滿足地下管線的長(zhǎng)期發(fā)展需求,而且有利于管理和維護(hù),雖然一次性投資較大,但惠及多年,所以發(fā)展地下管廊重要性十分突出。
3.2入廊管線類型
根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838-2015)的規(guī)定,入廊管線類型包括給水管、雨水管、污水管、再生水管、天然氣管、熱力管、電力管、通信管等,可見雨水管道入廊是地下管廊建設(shè)的重要方向。雨水管和污水管的利用是解決城市內(nèi)澇、中水利用以及緩解城市缺水的先決條件。
3.3雨水管渠入廊方法
在地下管廊中,雨水艙位與其他管線艙位之間有3種組合方式[4]:A型組合為并列組合,雨水艙與綜合艙、電力艙水平并列布置,其中雨水艙分為上部排水與下部蓄水兩部分;B型組合與A型組合排列方法類似,但雨水艙采用內(nèi)敷設(shè)雨水管道的做法;C型組合采用分層排列,上層為綜合艙和電力艙,下層為雨水艙。3種組合中,A型組合斷面積大,且易于滿足雨水管渠重力自流的坡度要求;B型組合方便采用預(yù)制管道;C型組合不易滿足雨水管渠的坡度要求。
3.4地下管廊構(gòu)造要求
根據(jù)GB 50838-2015規(guī)定,地下管廊需設(shè)置人員進(jìn)出口、逃生口、吊裝口、進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、管線分支口等各類孔口,以便檢修和維護(hù)。通常,地下管廊敷設(shè)在道路或綠化帶之下,所以平面線形與道路線形是一致的??紤]到雨水管渠、污水管道坡度要求,地下管廊應(yīng)與雨水管渠、污水管道坡度保持一致。地下管廊除了各類孔口要求以外,還要考慮防火分區(qū)和消防設(shè)置。雨水管渠需考慮初期雨水調(diào)蓄容積,并且在入廊前設(shè)置檢修閘門,沿管廊方向間隔一定距離設(shè)置檢查井,檢查井蓋應(yīng)具有排氣和防盜功能。同時(shí)還要考慮雨水管渠的沖洗、運(yùn)渣問題,比較理想的沖洗系統(tǒng)是真空沖洗系統(tǒng)。
3.5地下管廊的施工方法
地下管廊的施工分為明挖法和暗挖法兩大類。明挖法需要破土和開挖基坑,具有施工簡(jiǎn)便、造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn),但用于既有工程改造,對(duì)居民出行影響較大,所以一般應(yīng)用于新建管網(wǎng)建設(shè)。暗挖法又分為淺埋暗挖法、頂管法和盾構(gòu)法。淺埋暗挖法是距地表較淺的地下洞室開挖方法,在地質(zhì)條件比較復(fù)雜,且明挖法和盾構(gòu)法均不適應(yīng)的條件下,具有施工方法靈活、對(duì)地面影響小的優(yōu)點(diǎn),可用于已建城區(qū)管線改造。頂管法主要用于穿越鐵路、道路、河流、建筑物等情況下,利用液壓千斤頂頂管,適用于軟土層。盾構(gòu)法采用盾構(gòu)機(jī)在地下挖掘隧道。
4結(jié)語
城市雨水收集系統(tǒng)決定了城市海綿化的成效,只有有效收集和利用雨水才能從根本上解決城市內(nèi)澇、水資源缺乏的問題,同時(shí)有利于修復(fù)城市水生態(tài)、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。地下管廊是海綿城市建設(shè)中的關(guān)鍵一環(huán),兼具雨水收集和蓄水功能,因此發(fā)展地下管廊有利于海綿城市建設(shè)。