道路排水設(shè)計及經(jīng)濟效益分析

肖 悅 王 雄 封 威

(中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司,湖北 武漢 430010)

0 引言

在城市市政排水設(shè)計中，由于缺乏對設(shè)計范圍及項目周邊實際水文情況的調(diào)查，加上建成區(qū)面積不斷的擴大，會造成不透水面積累積和增加。在相同降雨量的情況下，城市河道的排水壓力會急劇增加，嚴重的情況下會發(fā)生內(nèi)澇，威脅城市居民的安全。結(jié)合市政管理部門的實踐理論總結(jié)，為發(fā)展“低碳城市”，應(yīng)充分結(jié)合低影響開發(fā)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建筑和傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，以組合模式對道路的排水系統(tǒng)進行設(shè)計，從而滿足凈化污水及雨水、補充地下水等方面的作用。

1 工程簡介

某項目道路的橫斷面寬度為40 m，道路總長為3.2 km，是在當?shù)厥姓缆方ㄔO(shè)中首次選用組合模式進行設(shè)計的城市市政道路排水系統(tǒng)。為有效進行整個系統(tǒng)工程中城市水污染整治，合理的規(guī)劃水環(huán)境，有效的防治洪澇災(zāi)害等，探索了基于優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施為主的低影響開發(fā)(LID)、綠色建筑(GSI)和傳統(tǒng)的技術(shù)組合方式的道路排水系統(tǒng)設(shè)計方案。有效的探索和處理城市雨水的控制模式，為相關(guān)的工程提供一定的理論依據(jù)。

2 道路排水工藝設(shè)計

本項目的開展與實施，結(jié)合道路排水系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范，在傳統(tǒng)的設(shè)計工藝基礎(chǔ)上，引入了低影響開發(fā)和綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)理念，將三者進行有機的結(jié)合。由于本創(chuàng)新理念在國內(nèi)外項目中應(yīng)用的越來越多，因此結(jié)合本工藝的方案，將設(shè)計理念滲透到綠地凈化系統(tǒng)、滲排一體化系統(tǒng)及傳統(tǒng)的雨水管道系統(tǒng)設(shè)計中。首先在綠化凈水系統(tǒng)中，將污染嚴重的初期雨水進行匯流，選擇合適的隔離帶進行儲存水，因此在隔離設(shè)計時，應(yīng)使兩側(cè)的綠化隔離帶在高程設(shè)計上低于市政路面0.2 m，在實際應(yīng)用過程中，結(jié)合綠化帶的過濾系統(tǒng)及凈水系統(tǒng)的作用后，多余雨水經(jīng)深井流入地下，補充地下水。具體的設(shè)計流程如圖1所示。

在整個道路系統(tǒng)排水設(shè)計中，道路的橫斷面設(shè)計等道路專業(yè)方面的設(shè)計也需要與相應(yīng)的低影響開發(fā)技術(shù)配合工藝流程的設(shè)計相結(jié)合。從圖1中道路排水系統(tǒng)工藝設(shè)計流程看，在綠化隔離帶設(shè)計過程中使用LID技術(shù)，結(jié)合滲排一體化系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)水流滲入補充地下水，同時有一部分經(jīng)過處理的雨水能夠流經(jīng)市政雨水管道，排放至附近的水體。

3 工程設(shè)計及應(yīng)用

3.1 道路橫斷面的設(shè)計

在道路的橫斷面設(shè)計中，應(yīng)在機動車道和非機動車道之間設(shè)置綠化隔離帶，綠化隔離帶的高程應(yīng)高于非機動車道，高差為0.2 m，綠化隔離帶的位置設(shè)置于馬路牙，每隔30 m進行開孔設(shè)置。其基本的設(shè)計目的是為了能夠滿足路面雨水或者積水能夠順著孔口流入到排水管線中，綠化隔離帶部分的排水系統(tǒng)設(shè)計為雨水口與滲漏一體型的環(huán)保設(shè)計。此外雨水口高程應(yīng)高于綠化隔離帶路面50 mm，高差設(shè)計的目的是為了使雨水能夠經(jīng)過相應(yīng)的滲漏系統(tǒng)完成有效的凈化，并流入對應(yīng)的滲透雨水井內(nèi)。在道路雨水管道的設(shè)計上，應(yīng)依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計方法，雨水管道的埋深至少為2.5 m以上，高程要低于滲漏一體系統(tǒng)，為方便接收滲漏一體系統(tǒng)的排水。

3.2 滲排一體化系統(tǒng)設(shè)計

滲排一體化的系統(tǒng)設(shè)計主要由滲透井、滲透/滲流管和滲透溢井組成，其中滲透和滲流管的高程位于綠化隔離帶地面以下的1.5 m～2.0 m，管徑一般采用DN300。在雨水滲透管的應(yīng)用中，應(yīng)充分結(jié)合濾水土工包裹，并對雨水管道的礫石級配層進行輔助入滲處理，從而有效的增大整個礫石級配層厚度，使厚度達到200 mm～250 mm。在雨水初期處理的過程中，應(yīng)結(jié)合綠化隔離帶的實際存儲及過濾和凈化能力，將雨水中大部分的雜質(zhì)經(jīng)過濾水系統(tǒng)處理后，帶走大部分的大粒徑的雜質(zhì)。少量粒徑少的雜物經(jīng)過滲透井進入到相應(yīng)的截污筐中。對于集水滲透井中的截污筐，能夠?qū)τ晁到y(tǒng)中的雜物進行有效的截污，將小粒徑的雜物排入滲排一體化的系統(tǒng)中。但間隔一段時間以后，整個系統(tǒng)中的污水或者相應(yīng)的污染物隨著時間的累積，會堵塞整個的截污筐，因此在處理的過程中應(yīng)間隔一段時間就要清洗截污筐。

3.3 滲透雨水井設(shè)計

在本項目中，滲透雨水井口徑等參數(shù)的設(shè)計依據(jù)當?shù)氐挠晁Ｄ甑慕y(tǒng)計量，同時結(jié)合水文地質(zhì)條件。滲透雨水井包括集水滲透井和滲透溢流井兩部分，在其應(yīng)用過程中，往往能夠促進雨水口雨水的匯集，同時能夠?qū)崿F(xiàn)雨水的下滲。滲透井的間距一般為30 m，距離相近的兩口井之間由滲透管進行連接，以方便雨水或者污水的滲漏排出。滲透雨水井的兩邊采用φ20 mm～φ30 mm的礫石級配進行輔助滲透及作業(yè)，整個的過程中需要采用溢流管進行有效的連接，同時在設(shè)計的過程中應(yīng)保持滲透管與溢流管的口徑一致。在實際的設(shè)計過程中，與溢流井相連的溢流管的高程應(yīng)高于相對應(yīng)的滲透管的管頂高程，并保證兩者0.5 m的高程差，以確保在雨水滲流的過程中，能夠順暢的進入到滲透管中。在滲透井的四周要用濾水的土工布進行包裹，在濾水土工布的內(nèi)部應(yīng)包裹符合防滲土工膜，同時在基坑壁上敷設(shè)相應(yīng)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，以確保整個滲透井滲透性和相應(yīng)的功能符合設(shè)計的需求。

4 工程經(jīng)濟指標及其實施的效益分析

4.1 工程經(jīng)濟指標分析

結(jié)合傳統(tǒng)的市政道路排水系統(tǒng)的工程經(jīng)濟指標與綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)經(jīng)濟指標，匯總出本工程的主要經(jīng)濟指標，包括滲透井、滲透管道、透水土工布和礫石級配的規(guī)格、數(shù)量和材料等。

工程的主要經(jīng)濟指標如表1所示。

表1 工程主要經(jīng)濟指標

在實際組合設(shè)計方案應(yīng)用的過程中，會遭遇與傳統(tǒng)設(shè)計理念的沖擊，尤其是在選材和耗材方面。結(jié)合道路排水系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)理念，及現(xiàn)有的規(guī)范和當?shù)貥藴剩谶\用組合式的設(shè)計模式時，此工程的經(jīng)濟指標數(shù)值沒有發(fā)生較大的變化，因此只列出了第二部分的主要經(jīng)濟指標，即GSI經(jīng)濟指標。

4.2 工程實施過程中的實際效益分析

從雨水洪峰的流量及形成的時間兩個參數(shù)上進行分析，采用了“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”的應(yīng)用之后，洪峰的徑流時間明顯縮短，且市政管道的排水效率有所提升，排水量也明顯增大。在雨水的凈化參數(shù)中，對水質(zhì)的耗氧量和需氧量及氨氮等指標進行水質(zhì)分析，組合設(shè)計方案的水質(zhì)明顯得到改善，由此產(chǎn)生較大的環(huán)境效益，按照1次降水產(chǎn)生的路面初雨水量為500 m3，本工程使用組合設(shè)計方法中計算得出：雨水中的COD—化學需氧量為213.5 kg，SS—固體懸浮物的含量為165.5 kg。

5 結(jié)語

結(jié)合實際工程應(yīng)用，本文首先以項目實際的開展情況為背景，對道路排水的工藝內(nèi)容進行分析，然后對采用的“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”設(shè)計思想及理念進行介紹，主要包括道路橫斷面設(shè)計、道路滲排一體化設(shè)計和滲透雨水井設(shè)計，結(jié)合設(shè)計的內(nèi)容提出了本工程施工過程中的經(jīng)濟指標及環(huán)境效益。得出以下結(jié)論：

1)采用“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”道路排水設(shè)計理念，需要公路等設(shè)計專業(yè)的配合，設(shè)計過程中應(yīng)做好與相關(guān)專業(yè)的溝通。

2)當前，城市市政道路排水需求不斷增大，只促進管理部門提升排水系統(tǒng)的排水量是不夠的，還需結(jié)合“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”進行設(shè)計。

3)采用“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”道路排水設(shè)計理念，能夠增強雨水收集功能，提升環(huán)境效益。