生態樹池在收集和處理道路初期雨水中的應用

褚同偉

湖南省建筑設計院有限公司，湖南長沙 410011

城市地表徑流是影響城市水環境質量的第二大污染源，路面徑流是地表徑流中污染效應最強的部分，對受納水體影響嚴重，也是PAHs等有毒有機物進入水體的重要途徑，具有范圍大、區域廣和控制難度較大的特點。

降雨初期，雨水溶解了空氣中的大量污染性氣體，降落地面后，又由于沖刷瀝青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有機物、病原體、重金屬、油脂、懸浮固體等污染物質。初期雨水的污染程度較高，有一些污染物的含量接近甚至超過了普通城市污水。如果將初期雨水直接排入自然受納水體，將會對水體造成較大的污染。

市政工程雨水利用主要以削減地表徑流和控制面源污染為主，減少對受納水體的污染，以雨水收集利用為輔。初期雨水收集是“兩型社會”和“綠色市政”對道路建設提出的新要求。

1 工程概況

1.1 道路設計概況

長沙市賞月路位于梅溪湖國際新城西片區，南起梅溪湖西延線，北至東方紅路，全長1290.509m，設計標準路幅寬36.0m。

1.2 自然條件

1.2.1 氣象水文

該區域屬亞熱帶季風濕潤氣候區，溫和濕潤，季節變化明顯。冬寒夏熱，四季分明，充分體現了亞熱帶大陸性季風氣候的典型特點。年平均氣溫17℃左右。雨量較充沛，降雨時間分布不均勻，分析國家氣象中心長沙1987～2002年（16年）降雨量記錄數據，長沙市年平均降水量1543.5mm，年平均降雨日155.3個。長沙降雨量以3～7月最多，降雨量之和占全年總量的62.6%，3～5月平均降雨天數有52.8d，約占全年總降雨天數的35%，降雨次數以3～6月最多，降雨量之和占全年總量的66.5%。；夏季降水不均，旱澇無定，秋冬雨水明顯減少，年最小、最大降雨量分別為1018.20mm和1751.20mm，平均為1394.60mm。；一年一遇24h最大降雨量為58mm。

1.2.2 地表水

擬建賞月路位于長沙市大河西先導區內，該區域屬湘江流域，道路雨水管道主要排入肖河和龍王港河。

1.2.3 地下水

根據該區域類似工程地質勘查情況，區域地下水類型主要為上層滯水。上層滯水主要賦存于素填土及雜填土中，受大氣降水及地表水補給，分布不均勻，水量小，未形成穩定連續水位面，水位因季節而異，一般春夏較高，秋冬較低，甚至局部消失。

2 市政工程雨水利用形式

雨水利用采用入滲、調蓄排放、收集回用等形式及組合。

（1）綠地（含道路綠化隔離帶）、人行道、機動車道雨水利用形式應以入滲為主；

（2）下凹式道路雨水利用形式應以調蓄排放為主；

（3）獨立的市政工程場站的雨水利用形式應以收集回用為主；

（4）初期雨水棄流量：雨水棄流量控制在8～12mm；

（5）綠地入滲：市政工程范圍內的綠地根據地勢設置下凹式綠地，且下凹式綠地率不宜低于50%。下凹式綠地低于硬化地面50～100mm。道路綠化隔離帶設置下凹式綠地，主要收集非機動車道、人行道和機動車道雨水，經凈化處理后排入市政雨水管道。

（6）透水鋪裝路面：采用透水水泥混凝土路面、透水瀝青路面、透水磚路面；

（7）調蓄排放工程：雨水蓄水池蓄水容積不大于1000m3/座，分散儲存。應結合雨水排除工程設置，位于中、下游，或在排入自然水體前，其出水供綠化灌溉、道路沖洗和消防用水。

3 本道路雨水利用方案

3.1 初期雨水處理利用（見圖1）

道路雨水初期徑流污染較大，考慮到車行道與人行道之間無綠化隔離帶，設計采用生態樹池方案。擬對機動車道初期雨水單獨收集，并經過處理后排放，初期雨水棄流量控制在8～12mm，取10mm。后期雨水進入市政管道，然后排入肖河。

圖1 行道樹回流自灌工藝流程

機動車道雨水按10mm降雨量控制徑流。根據道路形式，利用行道樹，設置生態樹池，滿足對行道樹回流自灌的要求，同時可利用行道樹土壤對初期雨水過濾消除面源污染。

3.2 生態樹池技術要點（見圖2）

在低沖擊道路開發經驗基礎上，考慮本工程自身特點，結合行道樹的位置及用水要求，表面采用裝飾型構造，不影響道路景觀綠化及結構防水需求。

排水路徑：雨水經過路面表層及人行道表層匯流，利用特制開孔平石及豎石引入生態樹池內，利用樹池內的土壤完成雨水的初步過濾和入滲，并且降低雨水流速，溢流雨水進入雨水收集口，通過收集管道進入滲透式環形儲水池內，進一步儲存處理初期徑流雨水，后期潔凈雨水溢流至市政雨水管道。

圖2 生態樹池示意圖

3.3 生態樹池設計

按36m寬道路計算，行道樹間距按8m計算，每處需要的儲水量為：

3.4 雨水綜合利用經濟效益及生態效益

3.4.1 生態效益

雨水經地面匯集后，受地面污染影響，初期雨水徑流中含有大量重金屬、懸浮顆粒等，主要指標為CODcr、BOD5、SS、NH3-N、重金屬、磷、石油類物質等。直接排入市政雨水管道或河道，使市政管道以及河道污染負荷增大。生態樹池具有較好的入滲功能，利用生態樹池的滲透功能將周邊道路雨水引入地下，可大量減少雨水中污染物含量，滿足初期雨水處理要求。

3.4.2 其它作用

部分降雨不形成徑流流入市政雨水管道，可增加雨水徑流時間，減少地面徑流量。如市政管網按原管徑設計，延緩洪峰徑流形成的時間，削減洪峰流量，從而減小雨水管道系統的防洪壓力，提高設計區域的防洪標準，減少洪災造成的損失。

3.5 對地塊建設的建議

各地塊均按區域標準要求設雨水利用設施，有效降低區域雨水徑流，提高排水能力。收集雨水回用于道路、場地清灑及灌溉、水景等補水達到節水目的。積極考慮屋頂綠化，根據建筑形式，在條件允許的情況下，在設計時考慮屋頂綠化或垂直綠化的實施空間，減少降雨峰值排水量。根據地面特點雨水采用就地入滲，就近利用自然凈化技術，改善區域環境；利用自然地形等設施收集儲存雨水，蓄排結合，實現雨洪利用目標。充分利用市政再生水，節約清潔自來水資源，實現綠色低碳的同時節省運行成本。

4 結語

生態樹池能有效地處理路面初期雨水，改善城市生態環境；同時延緩洪峰徑流形成的時間，削減洪峰流量，從而減小雨水管道系統的防洪壓力；旱季時生態樹池可反補行道樹，節約水資源。生態樹池相較于下凹式綠化帶、雨水花園、植被淺溝等低影響開發技術措施，其占地面積較小，應用靈活性強，可分散設置，適用于無綠化帶道路及用地較緊張的場地建設。

[1] 李俊奇，車伍，張雅君，等.海綿城市建設技術指南—低影響開發雨水系統構建[M].北京：北京建筑大學，2014.

[2] 向璐璐. 雨水生物滯留技術設計方法與應用研究[D].北京：北京建筑大學，2009.

[3] 趙慧芳.城市道路雨水就地利用技術研究[M].北京：北京林業大學，2008.