南寧市順江路海綿化工程設計案例研究

呂永藝

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司）

1 工程概況及海綿城市建設背景

隨著我國現代化的進程發展，人口向大都市、各省市首府集中，使得現有城市不斷向外擴張，土地的硬化范圍越來越廣，導致土地對雨水的收集能力減弱，出現內澇。海綿城市正是通過技術措施使城市土地再次吸納、儲存雨水，凈化水質。南寧市是廣西壯族自治區的中心城市，既是廣西重要的政治、經濟中心，也是海綿城市的重要試點單位。

本次設計項目順江路位于南寧市青秀區長塘鎮牛灣島范圍內。道路由西向東，沿南寧邕江河畔，是牛灣島環島路網中的南段城市主干路。根據順江路在南寧市的道路等級，同時針對南寧市經常出現內澇、積水情況，需對該道路進行海綿化設計。道路設計長2324.028m，道路紅線寬40m，后排綠地預留寬度10m。設計的橫斷面布置形式為4.75m人行道+5.5m 非機動車道+2m 側分帶+15.5m 機動車道+2m 側分帶+5.5m 非機動車道+4.75m 人行道=40m。本項目年徑流控制率為71.05%，年徑流污染削減率為60.39%，兼顧水力發電及其他的綜合利用工程。

2 主要技術標準

2.1 年徑流控制率

本工程主要采用的海綿化措施有：人行道采用透水鋪裝設計，生態樹池采用連續帶樹池，綠化帶設置復雜生物滯留設施。根據道路不同結構、類型劃分，經計算得出道路綜合徑流系數及雨水量控制目標。道路主要為瀝青路面、人行道透水鋪裝、生態樹池及綠地，其徑流系數ψ分別取0.9、0.2、0.15。外排綜合雨量徑流系數及控制雨量計算詳見表1。

本項目匯水面積為45491m2。根據《海綿城市建設技術指南》，加權平均法計算道路的綜合雨量徑流系數Ψ=0.69。

1）規劃雨水調蓄容積計算：

式中，W調為雨水調蓄容積，m3；H為年徑流總量控制率對應設計降雨量，mm；Ψz為綜合徑流系數；F為匯水面積，m2。根據上述計算，本項目所需要的雨水調蓄容積=1667.31m3。

2）實際調蓄容積復核：

式中，W為項目內實際雨水調蓄容積，m3；Wi為各海綿措施雨水調蓄容積，m3；Fi為各海綿措施所占的面積，m2；hi為各措施蓄水厚度，m。本項目中，側分帶、樹池有效蓄水深度均取15cm。

表1 計算表

經計算，側分帶實際有效蓄水面積6400.16m2，人行道樹池實際有效蓄水面積5402.77m2，則本項目實際調蓄容積為1770.44m3。按照實際措施調蓄容積為1770.44m3，反算得降雨量為24.10mm，故按照《南寧市多年平均徑流總量控制率對應的設計降雨量表》反算的場地內年徑流總量控制率為71.05%。經上述計算，本工程道路滿足年徑流總量控制率＞70%的要求。

2.2 雨水徑流污染物控制率計算

根據《海綿城市建設技術指南—低影響開發雨水系統的構建》計算不同低影響開發措施的污染物去除率，結合本項目中所涉及的低影響開發措施占比，進行加權平均計算。年SS 總量去除率=年徑流總量控制率×低影響開發設施對SS 的平均去除率。計算中，低影響開發設施對SS 的平均去除率為各海綿措施類型的加權平均值，其中機動車道雨水匯入側分帶下沉式綠地，其去除率按下沉式綠地考慮。本工程SS 總量去除率=71.05%×0.85=60.39%。

本工程年徑流污染削減率控制目標（一般以年SS 總量去除率計）為50%。本工程年徑流污染物去除率根據《南寧市海綿城市規劃設計導則》低影響開發設施比選一覽表的不同單項設施的污染物去除率進行加權平均計算（見表2）。

經計算，本項目污染物去除率為60.39%，滿足《南寧市海綿城市規劃設計導則》關于年徑流污染削減率（一般以年SS 總量去除率計）不低于50%的要求。

3 設計原則

建設海綿城市可持續雨水管理的基本原則，首先將雨水作為一項寶貴資源：全球水資源有限，對雨水的綜合利用，可有限緩解城市用水緊張，可將收集的雨水用作灌溉植物的水源，也可用于清潔道路。再則要重視對流域水系統的影響：海綿城市的建設，對所在區域會產生積極的經濟和環境影響，可以減少城市內澇，改善區域生態水資源環境，促進水環境的綠色發展。然后和項目規劃設計結合：通過對基礎設施、小區、公園等整體性規劃設計，可使城市海綿設計從整體上和宏觀上保障其基本功能，減少管道設施的建設。接著，應用種類多樣的技術措施，如市政道路采用多種措施，包括生態樹池，人行道鋪裝，以及下沉式綠地等工程措施，實現雨水系統低影響開發，保障海綿城市的實行。最后，根據現代基礎設施結合綠色發展的理念，共同打造符合人類宜居的綠色城市[1]。

4 工程海綿化技術措施

本項目區域內影響海綿工程設計的主要因素為沿線特殊地質、降雨量大、土壤滲透性較差。設計在優化道路橫坡及道路與周邊規劃的豎向關系的前提下，設置低影響開發設施，以增加道路滲蓄容積，提高雨水徑流量控制率。

4.1 橫斷面

本項目道路紅線寬度40m，橫斷面雨水流向如下：機動車道雨水匯流至側分帶溢流式雨水口，非機動車道雨水匯流至人行道綠化帶，土層含水飽和后水位上升，當水位高于溢流雨水口頂面標高時溢流入雨水口排入下游雨水管道系統排走。人行道結構層透水，將雨水滲透至地下，通過反坡排至道路紅線外側的后排綠地。

4.2 人行道鋪裝

人行道鋪裝結構下的土基性質通常受當地區域地質條件和填料性質的影響，對于土基位于膨脹土、水源保護區或采用滲透性不好的粘性土填料時，水的進入會影響土基的承載能力、穩定性及周邊水源安全性。因此，人行道鋪裝層的滲水不能直接進入土基，稱之為半透水型結構；而對于位于滲透性較好的區域或采用砂性土等材料為填料時，人行道鋪裝層的滲水可以快速滲透，不影響土基承載力和穩定性，稱之為全透水型結構。所以在選擇透水性人行道鋪裝結構型式時應考慮土基條件。傳統的非透水人行道鋪裝存在以下問題：①人行道上雨水散排，易造成積水點，影響行人安全性和舒適性；②人行道為硬化面層，無法與地下土壤形成良好的循環關系，失去土壤溫度，濕度調節 能力。

使用全透水結構人行道鋪裝，使雨水滲入土壤，進行自然積存、自然滲透、自然凈化，控制雨水徑流總量，實現生態系統的可持續發展。本項目設計范圍內透水鋪裝率不低于60%，采用60mm厚透水性步磚（透水率＞0.1mm/s），為保證一定程度的雨水深層滲透，人行道下路基填土采用砂類土，或對路基填土進行改良，使人行道下路基的滲透系數＞5×10-6mm/s。

4.3 生態樹池

樹池設置于人行道上，靈活性強，主要用于處置路面徑流，通過植物、土壤及微生物系統滲蓄、凈化徑流雨水，削峰減量及和諧景觀，體現海綿城市理念。樹池表面根據每條道路情況分別采用樹池蓋板、卵石（或透水混凝土）鋪面或栽植地被植物。樹池設計應滿足以下要求：①表面應有一定深度的蓄水層；②種植土應有較好的過濾性及滲透性，其厚度根據植物類型確定，草本植物一般＞250mm，木本植物一般為600mm ～1000mm；③設置砂層或透水土工布過濾層；④設置礫石排水層滲蓄及防止帶孔排水管堵塞。礫石排水層厚度一般為200mm ～300mm。排水層內埋置φ10 帶孔排水管，其排水坡度一般＞0.5%。本項目樹池采用下沉式樹池，體現海綿城市理念，收集雨水、樹池外邊框尺寸為1.8m×1.8m。樹池內植栽植耐澇多年生地被、卵石鋪面或設置樹篦子，完成種植后種植土面低于路緣石 10cm。

4.4 復雜生物滯留設施

側分帶設置生物滯留設施，主要接收道路雨水，路緣石開口以便雨水進入綠帶；綠帶內設置溢流式雨水口，以便多余的雨水排入雨水系統；完成種植后，種植土面層比相鄰道路面低25cm，溢流口頂面標高低于路面標高10cm。避免周圍土侵入，結構層外側及底部應設置透水土工布。蓄水層深度為15cm，底部埋設10cm 的開孔排水管，管底鋪設礫石作為調蓄層。

5 結語

南寧市是全國首批海綿城市建設試點城市，順江路是南寧市城區新建城市主干路，因此該市政道路的海綿城市設計是本次設計重點。道路范圍內采用了人行道鋪裝、生態樹池等技術措施，對本項目進行海綿化，達到了國家和地區要求的相應指標，年徑流控制率71.05%，年徑流污染削減率60.39%，可以減緩城市排水防澇壓力、削減城市徑流污染負荷。