海綿城市理念下的道路排水設計研究

張紅旗

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司,貴州 貴陽 550081)

1 海綿城市理念

“海綿”是一種多孔材料,具有良好的學性質、水分性質,前者主要表現在其可快速恢復形變,后者則是表現在其可吸水、持水、釋水方面。“海綿城市”,顧名思義就是建設可以如同“海綿”一般吸水、蓄水、釋水的城市,其在面對自然災害時更具彈性,能夠實現水資源的循環利用,既有利于緩解水資源短缺的情況,又有利于防止洪澇災害的發生。

“海綿城市”是城市雨水管理理念的中國化表達,最早于《2012低碳城市與區域發展科技論壇》中提出,后習近平總書記、李克強總理均多次強調推進海綿城市建設,2014年我國選取了30個試點城市,進一步探索海綿城市發展路徑。

2 海綿城市概念下排水系統設計原則

2.1 要與城市規劃體系相結合

排水系統是城市建設的重要基礎,必須綜合考慮城市水資源供需以及防洪、排澇、環境保護等等方面的要求,全面與城市規劃體系結合,確保其滿足城市未來發展要求。

2.2 要保證開發力度的科學性

海綿城市理念下的排水系統設計強調低影響性,應最大線路的利用既有城市排水系統,適度調整不透水面積比例,在盡可能的不影響人們生活的同時,完成海綿城市改造。

2.3 落實體系建設責任制

嚴格根據城市現有的基礎設施情況,制定合理的排水方案,落實系統建設責任制,增加工作人員的責任感,提高建設效率。

2.4 要建立相關的數學模型

排水系統設計應合理選擇相應的數學模型,開展模擬實驗,實現對原有濕地、湖泊和河流良好保護的同時,滿足相應的水資源供需要求,防止洪澇災害的出現。

2.5 加強對城市規劃設計的重視

海綿城市建設注重綜合目標實現,要求加強對城市規劃設計,強調自然水文條件保護,有效整合、統籌規劃已有自然資源,充分利用城市綠地和水系空間,確定城市低影響開發地區,遵循設計基本原則,將具體要求與設計內容融入城市建設排水設計中,達到多重徑流雨水控制目的,以此恢復城市良性水循環利用系統。

2.6 加強城市的專項規劃設計

城市專項規劃設計包括三種基礎性設施：(1)水系統；(2)道路交通系統；(3)綠地系統。海綿城市建設中,必須要落實專項規劃設計,水系統設計內容廣泛,必須重視雨水收集、排放、凈化等系統的全面規劃設計。

3 工程實例

貴安新區天河潭路全長約14.2公里,其中西縱線至湖磊路段(K4+100～K14+207)位于核心區內,斷面尺寸為60米。斷面形式如下圖1所示。

圖1 天河潭路斷面圖

根據斷面形式特點和海綿城市相關要求,西縱線至湖磊路段規劃設計時采用了LID措施。

3.1 工程分析

現就天河潭路(K4+100-K14+207)進行討論如下：

(1)研究范圍：道路半幅寬度為30米；

(2)控制目標：根據《海綿城市建設技術指南-低影響開發雨水系統構建》(試行)中年徑流總量控制率分布圖,貴安新區屬于Ⅲ區年徑流總量控制率取80%,對應設計降雨量=26.3mm；

(3)綜合徑流系數：采用加權平均法計算如下(縱向取單位長度計)："φ=(φ綠地F綠地+φ車行道F車行道+φ透水磚步行道F透水磚步行道)/(F綠地+F車行道+F透水磚步行道)"

"=(0.15×12.5+0.9×14.5+0.4*3)/(12.5+14.5+3)"

"=0.5375"

3.2 相關計算

根據《海綿城市建設技術指南》第四章式(4-1),計算得到該道路應具有的調蓄容積即控制容積V(注：此處取縱向單位長度1m計,道路以半幅計)

"V=10HφF"

"=10*26.3*0.5375*30/10000"

"=0.424m3"

"縱向長度為1時,半幅道路需控制的調蓄容積為0.424m3。外側綠化帶和人車分離綠化帶均做下沉形式,需控制調蓄容積為0.15m3、0.274m3(總控制調蓄容積為0.424m3),綠地下沉高度分別為0.15/" 6=0.025m,0.274/3=0.0913m,取值分別為3cm、10cm。設計外側綠化帶低于人行道15cm,雨水口低于人行道12cm；設計人車分離綠化帶低于人行道20cm,雨水口低于人行道10cm。

3.3 LID措施

(1)沉砂井。每間隔10m路緣石開口1處,車行道雨水流入綠化帶。沉砂井設置在每處路緣石開口處,進入側分帶的雨水均需流經沉砂池。既可以實現雨水沉砂凈化,又可以防止雨水對綠化帶造成沖刷。

(2)透水鋪裝。人行道鋪裝全部采用透水磚,下設透水混凝

土墊層?？梢云鸬较麥p洪峰流量和凈化雨水的作用。

(3)下沉式綠地。將3m綠化帶和6m綠化帶設計為下沉式綠地,下沉深度分別為30cm和10cm。使周圍地面徑流流入綠地,利用綠地良好的入滲性能增加入滲量,減少徑流總量,補充地下水。將雨水檢查井設計為溢流口設置于3m綠化帶中,作為下沉式綠地溢流口,保證暴雨時徑流的溢流排放；溢流口底部標高高于綠地150mm,間隔30～40米。

(4)擋水堰：①6m綠化帶：設計擋水堰配合景觀微地形,可以延長雨水徑流時間,起到一定的滲、滯、蓄、凈作用；擋水堰頂部標高高于綠化帶15cm,間隔10米/個。②3m綠化帶：設計擋水堰配合景觀微可以延長雨水徑流時間,起到一定的滲、滯、蓄、凈作用；設計擋水堰頂部標高一般高于綠地20cm,當設計擋水堰緊貼設計雨水口布置時,設計擋水堰頂部標高一般高于綠地25cm；設計擋水堰間距隨道路縱坡變化,約5米～15米設置1處。

(5)碎石層和滲管。設計碎石層布置于3m綠化帶種植土之下,碎石層內鋪設滲管接入雨水檢查井,作為下滲雨水的排出通道；設計碎石層厚度30cm,滲管采用穿孔PE管,每個雨水檢查井有1根10米滲管接入。碎石層和滲管可以起到消減洪峰流量,凈化雨水的作用。

3.4 注意事項

(1)碎石層內滲管采用PE排水管(壁厚16mm),柔性接口；

(2)由于LID措施對蓄水能力的要求,施工單位應進行精細化施工；

(3)3m綠化帶部分裸露的檢查井、沉砂井、雨水口、擋水堰等需要園林綠化專業進行遮蔽處理；

(4)綠化帶種植土滲透系數應大于5x10-4mm/s。

4 總結

海綿城市的理念和思想具有先進性,持續性和有效性,有利于在保證城市水生態安全基礎上,推動我國城鎮化建設傳統觀念的轉變和城市現代化建設的可持續發展。為了更好地做好海綿城市給排水系統的設計,需要政府、市場以及社會民眾的共同努力。在海綿城市的起步階段,我們應不斷積累經驗,對貫徹落實中央城市工作會議精神,引領我國“海綿城市”的構建都具有積極而重大的意義。