探索海绵城市理念在老旧小区雨污分流改造的应用

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

汪赵君

华设设计集团股份有限公司 江苏南京 210000

摘要

本文探讨了海绵城市理念在老旧小区雨污分流改造中的应用,分析了当前老旧小区面临的排水设施不完善、雨污混接及绿化管理薄弱等问题,强调了这些问题对居民生活质量的影响。针对以上问题,提出了基于海绵城市理念的改造方案,包括建立独立的雨污水排放系统,增设雨水收集设施,优化绿化布局等。通过实施这些措施,旨在提升小区的雨水管理能力,实现雨水的有效利用和生态环境的改善。同时,强调居民参与的重要性,以确保改造措施的支持与维护。最终目标是改善小区的生态环境,提高居民的生活品质,为城市的可持续发展贡献力量。


关键词

海绵城市;老旧小区;雨污分流;生态环境

正文


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0 引言

在经济社会的不断进步中,居民的生活质量逐步增高,对居住条件和建设标准也提出了更高的期望。伴随着城市人口的持续扩充,部分年代久远的小区所配备的基础设施已无法跟上时代的步伐,尤其是近几年极端气候频发,多地出现了强降水导致的内涝现象,这不仅给居民的日常出行带来了极大不便,也对其生活品质产生了负面影响[1]。这些老旧小区由于建设时间较早,普遍面临着各种问题。例如,地面凹凸不平,轻微降雨即形成水坑,车辆行驶时易溅起泥水;由于小区及道路年代久远,路面出现了损坏和下沉,降雨时容易在低洼处积水,泥水四溅。此外,部分道路设计或施工时未在最低点设置排水设施,导致积水问题。道路的沉降和破损改变了原有的排水坡度,形成了局部洼地。在老旧小区中,地下室渗水和返潮问题尤为普遍,这主要是由于防水层设计不足和施工质量问题,如材料以次充好,施工中的偷工减料,以及车库周边排水不畅等因素引起。长期处于放任自流状态的绿化带,植被出现了退化现象,其品质普遍较差,植物种类较为单一,大部分为草本植物。在降雨影响下,土壤侵蚀问题加剧,进而导致大量泥土散落到道路上。在推进海绵城市构建的过程中,迫切需要对绿化质量进行提升,并强化相应的维护管理工作。与此同时,居住小区和道路的铺装层也频繁出现松动、沉降和裂缝等问题,这些问题主要源于地基的承载能力不足、铺装材料的强度低下、接缝处理的不到位,以及管线下方压实度不够等因素。此外,铺装材料的品质不佳及其抗压性能不强也进一步恶化了这一状况。

1 海绵城市的概念及改造的重要性

1.1 海绵城市

海绵城市概念是中国为应对城市雨水管理和污水处理挑战所提出的一种创新型城市规划与建设模式。核心目标是当遭遇强降雨或由雨水引起的灾害时,通过一系列健全的基础性设施,有效地应对问题,提升城市的防洪排涝效能。这些建设体系具备渗透、净化和储存雨水等多重作用。在干旱季节,储存的雨水可以重新利用,促进水资源的循环使用。遵循海绵城市的构建理念,对雨污分流系统的标准较为严格。鉴于此,对于基础设施老化的小区来说,进行雨污分流系统的更新改造显得尤为关键和急迫。这种改造不仅有助于改善小区内部的雨水管理和污水处理,还能提高整个城市的环境质量,促进可持续发展。

1.2 改造的重要性

进行老旧小区的雨水污水分流改建工程,其核心宗旨并非追求经济利益,而是一项旨在增进社会福祉的公益工程。该项目的首要目标是减轻水污染负担,优化居民的生活环境。通过实施这一改造,可以获得显著的环境和社会效益。优化后的雨水污水排水系统有助于缓解地区水污染问题,并推动经济与生态环境的和谐共生。国际上对海绵城市概念的研究已经达到了一定的深度,其中心思想在于构建一个具有海绵般特性的地下城市运行系统,通过发挥其“弹性”优势来处理城市积水问题,有效降低洪涝灾害的发生率,并优化城市生态系统,以更好地适应自然条件。目前,我国在排水系统的建设上遭遇了一些难题,特别是许多老旧小区的雨水排放系统普遍缺乏先进性。常规的排水体系往往融合了合流与分流两种模式,而以合流制作为其主流做法。在这类排水系统中,通常采用直接排放的方法,将雨水与污水混合后排入自然水体,这种处理方式常常会导致周边水体受到污染。即便是采用分流制的排水系统,也同样普遍存在雨水和污水混合的问题,这会导致大量未经处理的污水直接排入自然环境,进而严重污染城市的水道。此外,在强降雨发生时,城市中的低洼地区居民常常会受到积水的侵扰,这对日常生活造成了极大的不便。基于海绵城市的设计理念,对现有的雨污分流系统进行优化升级,不仅可以有效避免雨水和污水的直接排放问题,而且有助于高效地收集和利用雨水资源,进而缓解低洼地区的积水现象。

2 改建老旧小区雨水污水排水系统设计要点

在进行陈旧雨污排水体系的规划设计过程中,首要之务是遵循相关设计标准,确保其契合海绵城市构建理念及城市防洪排涝的需求。在制定暴雨强度公式时,应优先选用最新的编制成果,而重现期的设计也必须遵守相应的规范要求,绝不可在雨水与合流管道间建立直接连接。针对建筑内部排水管道进行改造,可在保留原有管道的基础上增设雨水排放专用管道,实现雨水与污水分流[2]。同时,需着重考虑雨落管的末端连接方式,可利用社区雨水管理系统,汇集建筑及硬质路面上的积水,通过渗透和净化处理,达到资源化利用的目的。在得到相应职能部门的批准后,部分年代久远的住宅可实施绿色屋顶的建设。譬如,可以将屋顶绿化与雨水收集技术融为一体,通过巧妙的设计来高效收集降水。若居住空间有限,可以考虑安装雨水收集装置,将搜集到的雨水导入城市排水网络,或利用雨水桶进行储存。此外,针对社区内的停车场、步行道等场所,按照海绵城市的建设理念,对这些区域进行渗透性铺装的改造。可增设独立的排水网络,使得雨水和污水能够独立排出,以实现有效的雨水管理和利用。

3 工程概况

某建于2012年的老旧社区,该地块总面积大约为1.75公顷,主要建筑为多层住宅,绿化覆盖率大约为26%。该社区的基础设施已显老旧,例如道路凹凸不平,排水系统功能不全,易造成积水问题。此外,环境状况亦不容乐观,绿化布局缺乏合理性,绿化工作几乎无人管理,违章建筑在区域内随处可见。目前,该社区采用雨污水混合排放系统,其混合干管铺设在社区中心的主干道下方。排水系统的支管存在混接问题,尤其是阳台的雨水立管,部分洗衣设备错误地连接至这些立管中。另外,社区现有的雨水收集设施已不符合实际需求,雨水收集口不仅数量不足,而且布局不合理,这导致了积水问题频发。

4 改造方案

4.1 技术路线

考虑到本社区现有的雨水和污水排放系统的实际情况,本次改造融合了海绵城市理念与雨污分流技术,采取了“地表疏导雨水,地下设置污水管网”的方案。具体来说,现有的雨污混合管道将被改造为专门的污水管道。为了实现彻底的雨污分流,计划单独设立住宅的雨水排放管道,并对现有的雨水排放口进行封堵作业。在源头控制环节,原本用于汇集屋顶雨水的雨水立管与检查井的连接将被解除,利用植草沟、盖板沟等导流手段,将屋顶的雨水引导至绿化带中的海绵设施,以实现雨水源头控制的目标。

4.2 改造目标

在进行老旧住宅区的海绵化改造时,首要任务是更新其排水系统。这一改造包括将原有的合流制排水系统升级为分流制,即将雨水和污水分开收集与排放。在此过程中,原有的合流管道将转变为污水管道,并依据现场具体条件,部分管道将被拆除,同时建设新的污水收集网络。此外,还会建立独立的雨水排放系统,其中雨水排放管道不直接与检查井连接,而是采取分散排放方式,或通过导流植被沟渠、石子或碎石沟等方式,引导雨水进入附近的海绵体设施。所述的海绵体设施涵盖了透水砖铺装、绿色屋顶、自然低洼绿地以及人工土壤渗透系统等多元化构造。此类设施的功能是多方面的,以生物滞留系统为例,它不仅能够通过其良好的透水性能为地下水资源提供补给,还能够通过介质吸附作用净化降水[3]。与此同时,生物滞留系统与其他海绵城市设施一样,在削减洪峰流量方面发挥着重要作用,并能有效控制径流、降低径流总量以及减轻面源污染,实现一系列环境治理目标。考虑到不同海绵城市设施各具特色和功能,应根据实际项目的环境条件和具体目标,合理选择适宜的设施,或结合多种技术手段形成综合性解决方案。同时,需依照相关规范和标准进行规模的计算和设计的优化。结合海绵城市的理念,对小区进行雨污分流改造,旨在实现以下目标:确保雨水管网具备3年一遇的排水能力;设定年径流总量控制率不低于65%,对应的设计降雨量为19.5毫米;降低面源污染55%;并通过改造提升小区的整体景观质量。

4.3 工程重点及难点

1存在雨污混接现象。由于老旧小区建设时期较早,其内部排水系统普遍使用的是合流制模式。尽管部分社区已经开始运用分流式排水系统,但这些系统普遍面临着管道错误连接或交叉连接的问题[4]。这样一来,雨水与污水的混合排放现象频发,一方面未经处理的污水会通过雨水排放管道直接排入自然水体,对河流及水质环境造成污染;另一方面,雨水流入污水处理管道会使得管道负荷过重,尤其在降雨频繁的时期,极易引发污水溢出,对周边环境造成污染。此外,在老旧社区中,阳台洗涤产生的废水和小区景观水体更换所排出的废水,也通常未经处理便通过雨水管道排入城市雨水管网,对城市水质安全产生不良影响。

2建筑密度大,改造空间有限。相较于近两年推出的新建住宅项目,受限于过去的设计理念和规划标准,那些老旧小区的整体占地面积通常较为有限,居民的平均居住空间也相对狭小。在建设过程中,这些小区往往存在建筑密集、绿化不足等问题,这些因素使得对其进行海绵城市改造的任务变得更加困难。一方面,由于建筑密集,小区内部的硬化屋面占比较高,导致屋面积水径流量大;另一方面,小区内绿化区域的缺乏,限制了海绵城市改造的可利用空间。

3改造受住户意愿等因素限制。在进行该老旧住宅区的海绵城市建设过程中,其改造工作面临着若干限制,其中住户的意愿起到了关键性作用。例如,在对公共绿地进行改造过程中,一些居民在绿地上进行蔬菜种植或私自搭建临时凉棚,这些个体行为对绿地改造工程的顺畅实施构成了障碍。另外,由于该小区长期存在停车困难的问题,居民强烈要求将绿地改作停车场使用,这一需求对推进海绵城市改造计划产生了明显的负面影响。

4海绵设施的维护保养存在问题。在对该老旧社区进行详尽研究之后,发现社区管理机构更倾向于那些施工和维护流程较为简便的海绵城市设施,这些设施尤其以后期保养便捷而受到青睐。鉴于该小区目前物业管理存在缺失,如何确保海绵城市改造后的持续维护和保养,成为了改造成功后社区必须正视的首要难题。

5 具体改造措施

5.1 源头改造

依据实地勘查结果,本小区普遍存在阳台废水与雨水立管混合的问题。鉴于此,本工程的核心改革策略聚焦于阳台雨水立管的独立改造作业。具体实施方法是对现有的未实施断接处理的雨落管进行断接作业,进而将断接后的雨水引入邻近的海绵体设施或排水导向系统中。如图1所示,新增设的雨水立管将位于原立管一侧。改造工程完工后,原先的雨水立管将改作污水管使用,并接入既有的排水管网。此外,现有的排水管网将承担污水管道的职能进行运营。

5.2 排水系统改造

根据小区绿化程度、排水系统分布以及道路的竖向设计等主要因素,整个居住区被细分为八个集水区域。在对项目现场的垂直高度、排水导向系统以及海绵城市建设要素的整体规划进行深入分析后,本研究进一步细化了雨水收集区域的界定。这些区域宜布置在场地的高势位置,以便在规划设计中实现径流的合理引导。在每个收集单元的底部,需配备海绵城市相关设施,并设置溢流通道,确保在极端降雨条件下径流的顺畅排泄。生物滞留池的蓄水层厚度应依据植被的耐水淹和耐旱性能,以及土壤渗透性来决定。如图2所展示,通常设计为200毫米深,并增设100毫米的额外溢流超高层。鉴于本居住区地形较为平坦,为了有效地将地表径流引入海绵城市设施,必须设计适宜的导流构造,例如加盖的排水渠道和可移动的植被沟。在径流的管理设计中,该项目的主要雨水来源包括屋顶的雨水以及小区道路铺设面上的雨水。在规划阶段,不同来源的雨水将借助地表的缓慢流动或是专门的导流体系,汇入沉降式海绵设施中,从而完成对雨水的储存、调节和净化。一旦雨水流量超过了海绵设施的处理能力,多余的水量将通过溢流井排入雨水管道网络,并最终汇入城市主要的排水系统。

新型的海绵式雨水收集系统先将收集到的雨水输送到生物滞留池,在此进行高效的留存、调节和净化处理。经过净化的雨水被有针对性地导入臧圩东路的泛水环和人民路的城市排水系统中。在进行小区景观绿化改造的过程中,项目融合了海绵城市的理念,通过在公共绿化区域部署生物滞留池等海绵体设施,对来自屋顶和地表的雨水进行了有效的收集,进而引导至雨水花园,实现了雨水的自然积存与调节。这样的设计不仅能够提高排放至雨水管网的雨水水质,还能减缓雨水汇集至雨水管网的速度,延长管网承受暴雨洪峰的时间,减轻市政管网的压力,从而增强整个项目的防洪排涝能力[5]

 

 

1 改造示意图

2 生物池示意图

6 结论

本文探讨了海绵城市理念在老旧小区雨污分流改造中的应用,分析了现状问题如排水设施不完善、雨污混接和绿化管理薄弱,指出这些问题影响了居民生活质量。通过实施雨污分流改造,结合海绵城市理念,建设透水性铺装、生态屋顶等设施,可以提升雨水管理能力,实现雨水有效利用和环境改善。同时,需重视居民参与,确保改造措施得到支持与维护。最终目标是改善小区生态环境,提高居民生活品质,为城市可持续发展贡献力量。海绵城市理念的推广有助于解决排水问题,增强城市生态韧性,未来需继续探索和优化相关技术与管理措施。

 


参考文献

[1] 陶媛.海绵城市建设理念在老旧小区雨污分流改造中的实践[J].中国市政工程,2020,(03):56-59+131.

[2] 姚乐.海绵城市建设中老旧小区雨污分流改造设计探讨[J].中国设备工程,2021,(16):191-192.

[3] 赵苏,张银丰,戴青松,.融入海绵理念的老旧小区雨污分流改造[J].农业与技术,2022,42(22):41-44.

[4] 刘锋易郑程峰.基于低影响下海绵校园改造的探索-以广州中医药大学校区为例[J].中国建材科技,202130(04):179-182.

[5] 赵苏.新沂市已建小区海绵改造要点及案例分析[J].农业与技术,202141(24):44-48.


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