海綿型道路技術(shù)選擇與目標(biāo)分析研究

楊華保

（廣州市城建規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510640）

0 引言

廣州市雨量充沛，降水量大于蒸發(fā)量，地表水系發(fā)育，地下水的補(bǔ)給來源充足。為了打造具有廣州特色的海綿城市，廣州市規(guī)劃、水務(wù)、交通等部門均制定了相關(guān)的技術(shù)指引，對項目規(guī)劃、設(shè)計、實施及驗收各個階段都做了明確的要求。市政道路作為城市建設(shè)的重要部分，在前期設(shè)計階段需要嚴(yán)格貫徹海綿城市理念，保證海綿城市真正落地。

1 海綿型道路的定義及技術(shù)選擇

海綿型道路是指在道路設(shè)計范圍內(nèi)采用了海綿城市相關(guān)措施的城市道路，以充分發(fā)揮道路、綠地等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄、滲和緩釋作用，控制雨水徑流，消減徑流峰值，降低內(nèi)澇風(fēng)險。

城市道路主要以城市交通運(yùn)輸功能為主，因此總體方案應(yīng)以道路安全為重，在滿足交通功能的前提下進(jìn)行海綿城市建設(shè)。另外，市政道路為線性工程，與建筑小區(qū)、公園綠地、湖泊等項目有明顯的區(qū)別，因此海綿型道路有其獨(dú)特性，根據(jù)以往建設(shè)項目的經(jīng)驗，可采用的低影響海綿開發(fā)措施一般包括透水鋪裝、下沉式綠地、生態(tài)樹池等。

透水鋪裝是指將透水良好、孔隙率較高的材料應(yīng)用于鋪裝結(jié)構(gòu)，在保證一定路面強(qiáng)度和耐久性的前提下，使雨水能夠順利進(jìn)入鋪裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并向下滲入土基或盲管，減小下墊面徑流系數(shù)的雨水控制設(shè)施。

下沉式綠地是低于周邊地面標(biāo)高，可積蓄、下滲自身和周邊雨水徑流的綠地，分為狹義下沉式綠地和廣義下沉式綠地。狹義下沉式綠地是低于周邊鋪砌地面或道路在200mm 以內(nèi)的綠地；廣義下沉式綠地泛指具有一定的調(diào)蓄容積，且可用于調(diào)蓄和凈化徑流雨水的綠地，包括生物滯留設(shè)施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調(diào)節(jié)塘等。下沉式綠地一般適用于寬度大于2m的綠化帶。

生態(tài)樹池是指種植土面低于相鄰鋪裝地面的樹木種植池，可利用種植土層自然滯、滲雨水，也可在種植土層內(nèi)設(shè)置滲透組件，增加雨水的滲透能力。

2 工程概況

該主干路位于廣州市知識城信息產(chǎn)業(yè)園，是貫穿園區(qū)的一條主干路，路線呈東西走向，起點(diǎn)與永九快速路相交，終點(diǎn)與九龍大道相交，路線全長約2.08km，規(guī)劃寬度為50m（路口拓寬為60m），規(guī)劃為雙向6 車道，設(shè)計速度為60km/h。

2.1 海綿型道路總體設(shè)計

該道路寬度為50m，根據(jù)規(guī)劃要求，橫斷面布置如下：5.5m（人行道及非機(jī)動車道）+6m（植樹帶及服務(wù)帶）+11.5m（機(jī)動車道）+4m（中央綠化帶）+11.5m（機(jī)動車道）+6m（植樹帶及服務(wù)帶）+5.5m（人行道及非機(jī)動車道）=50m，如圖1所示。結(jié)合道路的總體布置，邊側(cè)綠化帶寬度較寬，優(yōu)先考慮設(shè)置下沉式綠地，配套建設(shè)溢流口，溢流口高出地面10cm，人行道及非機(jī)動車道全部采用透水混凝土鋪裝（透水鋪裝率可達(dá)到100%），路面結(jié)構(gòu)如圖2所示。在該工程中，海綿城市的作用機(jī)理如下[1]：車行道范圍內(nèi)的雨水通過橫坡散排至路側(cè)，在開口緣石處匯集至下沉式綠地，人行道范圍內(nèi)的雨水透過透水鋪裝下滲至路基土，土體飽和后通過橫坡排入下沉式綠地，當(dāng)下沉式綠地的路基土層吸水飽和后水位上升，蓄水深度大于10cm 后，溢流至預(yù)先設(shè)置的溢流井，最終排入道路管網(wǎng)。

2.2 設(shè)施規(guī)模

建設(shè)后，該項目各類下墊層統(tǒng)計見表1。各類下墊面的徑流系數(shù)不一致，采用加權(quán)法計算建設(shè)后道路的平均綜合徑流系數(shù)為0.62。

表1 下墊層統(tǒng)計表

3 相關(guān)計算

3.1 調(diào)蓄容積計算

調(diào)蓄容積一般采用容積法計算，將各類海綿設(shè)施的容納量累計求得。

該工程采用下沉式綠地（蓄水層、種植土層、礫石層），故調(diào)蓄容積分為有效調(diào)蓄容積和滲透量兩部分，計算調(diào)蓄容積的方法如下[2]。

3.1.1 有效調(diào)蓄容積V1

根據(jù)設(shè)計，溢流井口高出地面10cm，滯留層深度0.1m，0.5m 過濾層按15% 孔隙率計算所對應(yīng)的0.075m 的調(diào)蓄深度，則下沉式綠地對應(yīng)的有效調(diào)蓄容積為V1=0.175m3/m2。

3.1.2 滲透量Wp

根據(jù)相關(guān)設(shè)計指南，下沉式綠地的滲透量公式（1）如下：

式（1）中：

WP——滲透量（m3）；

K——土壤（原土）滲透系數(shù)，該項目原土為粉質(zhì)黏土（0.4～3mm/h），一般取2mm/h；

J——水力坡降，一般可取J=1；

As——有效滲透面積（該項目為生態(tài)邊溝的面積）（m2）；

Ts——滲透時間，取2h。

滲透量：K=2mm/h，J=1，As=1m2，Ts=2h，WP=0.004m3/m2。

該項目調(diào)蓄容積為有效調(diào)蓄容積及滲透量的總和，見表2。

表2 海綿設(shè)施調(diào)蓄容積計算匯總表

設(shè)計下沉式綠地調(diào)蓄容積V=2915m3，同時可知滲透性較差的土質(zhì)，滲透量調(diào)蓄占比較小。

3.2 實際年徑流系數(shù)控制率計算

實際設(shè)計降雨量利用容積法（V=HφF/1000）反算，并根據(jù)徑流總量控制率與設(shè)計降雨量之間的關(guān)系圖反推出年徑流總量控制率，容積法計算公式（2）如下[3]：

式（2）中：

H——設(shè)計降雨量（mm）；

V——設(shè)計調(diào)蓄容積（m3）；

φ——綜合雨量徑流系數(shù)；

F——匯水面積（m2）。

計算得到設(shè)計降雨量為44.78mm，根據(jù)廣州市多年的氣象資料統(tǒng)計，廣州市徑流總量控制率與設(shè)計降雨量之間的關(guān)系如圖3所示。從圖3可知，年徑流控制率可達(dá)到86%，大于70%，年徑流總量得到有效的控制。

3.3 年徑流污染削減率計算

根據(jù)廣州市海綿城市建設(shè)的具體要求，新建市政道路項目年徑流污染削減率應(yīng)達(dá)到50%（以SS 計）[4]。

道路范圍內(nèi)年徑流污染削減率P 按公式（3）計算：

通過各類海綿設(shè)施的規(guī)模、污染物削減率加權(quán)匯總計算，結(jié)果見表3。

表3 年徑流污染削減率計算表

年徑流污染削減率：P=69.7%＞50%，故該項目實施海綿措施后，年徑流污染削減率能滿足要求。

4 結(jié)語

依托廣州某主干路的海綿城市建設(shè)，分析海綿城市技術(shù)選擇以及目標(biāo)的計算，得到以下結(jié)論：道路采用下沉式綠地、透水鋪裝等低影響開發(fā)措施后，可有效地控制年徑流總量，減少年徑流污染，使雨水得到最大的利用，在一定程度上減少城市水害。