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海绵城市理念在民用建筑给排水设计中的应用

朱来胜 钱亚利 花晓龙
  
工程技术探索
2025年5期
中机第一设计研究院有限公司 安徽合肥 230601

摘 要:本研究旨在探索海绵城市理念在民用建筑给排水设计中的应用。通过案例分析、文献研究等方法,剖析雨水收集利用系统的设计要点,包括收集方式、处理工艺与储存设施。阐述非传统水源利用及节水器具应用等节水措施,以及建筑场地排水规划和内部排水系统优化策略。结果显示,应用海绵城市理念可有效控制雨水径流、提高水资源利用率,如某住宅小区案例实现了显著节水减排效果,为民用建筑给排水设计提供有益参考。

关键词:海绵城市理念;民用建筑;给排水设计;应用

随着城市化进程加速,水资源短缺与城市内涝问题日益严峻。海绵城市理念作为一种可持续的城市建设理念,为民用建筑给排水设计提供了新思路。在民用建筑中,合理应用海绵城市理念,能够有效收集利用雨水、节约水资源,同时优化排水系统,减少雨水径流带来的压力。因此,深入研究海绵城市理念在民用建筑给排水设计中的应用,具有重要的理论与实践意义,有助于推动建筑给排水系统的绿色、可持续发展。

一、海绵城市理念在民用建筑给水设计中的应用

1.雨水收集利用系统设计

1.1雨水收集方式

在民用建筑中,雨水收集方式多样。常见的有屋面雨水收集,通过在屋面设置雨水斗和排水管道,将屋面的雨水集中收集。例如,某大型商业建筑的屋面采用了大面积的雨水收集装置,雨水经初期弃流后进入雨水收集管道,有效减少了屋面雨水径流对周边排水系统的冲击。地面雨水收集则可通过设置雨水篦子和集水井,收集建筑周边硬化地面的雨水。此外,还有绿地雨水收集,利用绿地的下凹式设计或设置雨水渗透井等方式,使绿地在涵养水分的同时收集多余的雨水。

1.2雨水处理工艺

收集到的雨水需要进行适当的处理才能用于建筑给水。一般包括初期弃流、沉淀、过滤、消毒等环节。初期弃流可去除雨水中较大的杂质和初期高浓度的污染物。沉淀池能使雨水中的泥沙等颗粒物质沉淀下来,例如采用平流沉淀池或辐流沉淀池等不同形式。过滤则可进一步去除水中的微小悬浮物,如采用砂滤、活性炭过滤等。消毒处理常用的方法有紫外线消毒或加氯消毒,以确保雨水在使用过程中的卫生安全。经过处理后的雨水可用于建筑的冲厕、洗车、绿化灌溉等非饮用水用途,有效

节约了水资源。

1.3雨水储存设施

雨水储存设施是雨水收集利用系统的关键组成部分。常见的有钢筋混凝土蓄水池、玻璃钢蓄水池、塑料水箱等。蓄水池的设计要考虑蓄水量、进水方式、出水方式、防渗措施等因素。例如,某住宅小区根据当地的降雨量和用水需求,设计了一座容积合适的钢筋混凝土雨水蓄水池,配备了合理的进出水管道和水位控制系统,既能保证雨水的有效蓄存,又能方便地将储存的雨水用于小区的绿化灌溉和道路冲洗等。一些小型民用建筑也可能采用塑料水箱作为雨水储存设施,其优点是安装方便、成本低,但蓄水量相对较小。

2.非传统水源利用与节水措施

2.1中水回用系统

中水回用系统是将建筑内部的生活污水经过处理后达到一定的水质标准,再回用于建筑的非饮用水用途。在民用建筑中,中水回用系统可包括厨房排水、洗浴排水等的处理与回用。例如,某酒店安装了中水回用系统,将客房洗浴废水和洗衣房废水收集起来,经过生物处理、沉淀、过滤、消毒等一系列工艺后,水质达到冲厕、洗车和绿化灌溉的要求,大大提高了水资源的利用率,减少了对市政供水的依赖。中水回用系统的设计和运行需要考虑到水质的稳定性、处理成本以及设备的维护管理等因素[1]。

2.2节水器具与设备的应用

在民用建筑给水设计中,广泛应用节水器具与设备是实现节水目标的重要手段。例如,节水龙头通过采用陶瓷阀芯等技术,能够精确控制水流,相比普通龙头可节水 20 % - 3 0 % 。节水马桶采用较小的冲水量但能达到良好的冲洗效果,如一些新型的节水马桶每次冲水可控制在4-6升,而传统马桶冲水量往往在9-13升。此外,感应式水龙头和马桶在公共建筑中应用广泛,能够避免因人为因素导致的长流水现象,进一步节约水资源。在建筑的厨房和卫生间等用水区域合理配置这些节水器具与设备,可在满足正常使用功能的前提下,显著降低建筑的用水量。

二、海绵城市理念在民用建筑排水设计中的应用

1.建筑场地排水规划

1.1场地竖向设计与排水分区

合理的场地竖向设计是实现海绵城市理念在民用建筑排水中应用的基础。通过将建筑场地设计为一定的坡度,引导雨水流向指定的排水区域。例如,某居住小区在规划设计时,将场地整体设计为北高南低的坡度,使得雨水能够自然地流向小区南部的雨水花园和排水河道。同时,根据场地的不同功能和地形特点,划分排水分区,每个分区设置独立的排水系统,便于对雨水进行集中管理和处理。在建筑周边设置截水沟,防止场外雨水流入建筑场地,造成积水危害。

1.2绿色基础设施排水设施

绿色基础设施排水设施是海绵城市理念的重要体现。雨水花园是一种典型的绿色排水设施,它由植被、土壤和排水系统组成。当雨水流入雨水花园时,植被的茎叶和根系能够拦截雨水中的污染物,土壤则起到过滤和渗透的作用。例如,在某办公楼前广场设置了一片雨水花园,每当降雨时,广场上的雨水流入雨水花园,经过净化处理后渗入地下或排入市政排水管网。绿色屋顶也具有良好的排水功能,屋顶的植被层和排水板能够蓄滞雨水并使其缓慢蒸发或渗透,减少屋顶雨水径流量。此外,渗透铺装地面如透水砖、植草砖等在建筑场地道路和停车场等区域的应用,可使雨水直接渗入地下,补充地下水并减少地表径流。

2.建筑内部排水系统优化

2.1同层排水系统

同层排水系统是一种新型的排水方式,它将排水管道沿墙敷设并与同层的排水点连接,避免了传统排水系统中上下层排水管道穿越楼板带来的渗漏隐患。例如,在某高档住宅项目中采用了同层排水系统,卫生间的排水支管在本层内汇总后接入排水立管,这样即使出现管道堵塞或渗漏情况,也能在本层内进行维修,不会对下层住户造成影响。同时,同层排水系统有利于卫生间的布局调整和空间利用,提高了建筑的使用功能和舒适性。

2.2压力排水系统与虹吸排水系统

在一些大型民用建筑或对排水要求较高的场所,压力排水系统和虹吸排水系统得到了应用。压力排水系统通过水泵提供压力,将污水强制排出。例如,在地下室等低于市政排水管网水位的区域,设置压力排水设备,能够有效地将地下室的污水提升至室外排水管网。虹吸排水系统则利用虹吸原理,在排水过程中形成满管流,具有排水速度快、管径小等优点。如某些大型体育场馆的屋面雨水排水采用了虹吸排水系统,能够快速排除大量雨水,防止屋面积水造成结构损坏。这两种排水系统的应用,可根据建筑的具体需求和实际情况进行选择和设计,以提高建筑排水系统的可靠性和效率[2]。

三、海绵城市理念应用的案例分析

某住宅小区位于城市郊区,占地面积较大。在给排水设计中充分应用了海绵城市理念。在雨水收集利用方面,小区内每栋住宅的屋面都设置了雨水收集装置,将屋面雨水收集后经过初期弃流、沉淀、过滤等处理工艺,存入小区中心的雨水蓄水池。蓄水池中的雨水用于小区内绿化灌溉、道路冲洗和人工湖补水。小区内的道路和停车场采用了透水砖铺装,绿地设计为下凹式,形成了多个雨水花园。在降雨时,雨水能够迅速渗透到地下或流入雨水花园,经过净化后蓄存或排放[3]。通过这些措施,小区内的雨水径流量得到了有效控制,雨水利用率显著提高。经过实际监测,小区在雨季时的雨水径流总量相比传统小区减少了约 30 % ,绿化灌溉和道路冲洗等用水的自来水用量减少了约 5 0 % ,取得了良好的节水和减排效果。

结语

综上所述,海绵城市理念在民用建筑给排水设计中的应用具有显著优势。通过雨水收集利用、非传统水源回用、节水器具应用以及合理的排水规划与系统优化,能够实现对水资源的高效利用和对雨水径流的有效控制。实际案例表明,这些应用措施可带来良好的节水减排效果,提升建筑的可持续性。未来,应进一步推广和完善海绵城市理念在民用建筑给排水设计中的应用,不断探索创新方法,以应对日益复杂的水资源与环境挑战,促进建筑与城市的和谐共生。

参考文献

[1]陈俊昇,黄俊宁.试论海绵城市理念在建筑给排水设计中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2025,(10):61-63.

[2]许素艳.海绵城市理念在住宅建筑给排水设计中的应用[J].居舍,2024,(35): 1 0 1 - 1 0 3 + 1 0 7 .

[3]何小庆.民用建筑给排水设计中应用海绵城市理念的困境及出路[J].智能建筑与智慧城市,2024,(10):182-184.

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