張潔

張潔

x【摘要】介紹了兩種雨水利用方案的工藝流程、設(shè)計(jì)方法、工程特點(diǎn)以及工程投資，其中：市政道路雨水滲透減排與環(huán)境景觀方案設(shè)計(jì)主要功能是利用生態(tài)塘及滲渠對雨水起到調(diào)蓄、凈化、滲透的作用；雨水集蓄利用方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)以集蓄回用為目的的生態(tài)型市政雨水利用系統(tǒng)，采用高效、低耗、生態(tài)凈化技術(shù)為核心，即采用人工與自然相結(jié)合的凈化方法，利用植被—土壤生態(tài)過濾技術(shù)，通過土壤、植物根系和豐富的土壤微生物種群對雨水中殘存的少量污染物進(jìn)行物理過濾、吸附與吸收、交換、生物降解等過程，使水質(zhì)符合回用標(biāo)準(zhǔn)?？偨Y(jié)了兩種市政道路雨水利用方案既可以補(bǔ)充地下水，節(jié)約水資源，削減徑流量，減少向市政管網(wǎng)排放雨水，減輕市政管網(wǎng)的壓力，還可以作為道路景觀綠化的一部分，結(jié)合生態(tài)措施，美化道路沿線環(huán)境，并為市政道路雨水利用工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】市政道路；雨水利用；滲透；調(diào)蓄；生態(tài)凈化

1、工程概況

北京市大興新城開發(fā)區(qū)某新建市政道路全長672米，道路紅線寬50米，道路橫斷面采用三幅路形式，主路寬14米，兩側(cè)依次為2米隔離帶、7米輔路、4米步道以及5米綠化帶。為了響應(yīng)北京市政府的號召，踐行“海綿城市”建設(shè)，節(jié)約水資源，削減徑流量，減少向市政管網(wǎng)排放雨水，減輕市政管網(wǎng)的壓力，擬在該新建道路建設(shè)雨水利用工程。根據(jù)道路現(xiàn)場條件，本工程分兩段長度各為336米設(shè)計(jì)兩種雨水利用方案：方案一是市政道路雨水滲透減排與環(huán)境景觀設(shè)計(jì)，方案二是市政道路雨水集蓄利用設(shè)計(jì)。

2、市政道路雨水滲透減排與環(huán)境景觀設(shè)計(jì)

方案一是以減排和回灌為目的的經(jīng)濟(jì)型市政雨水滲透系統(tǒng)試驗(yàn)段，采用低勢綠地、雨水生態(tài)塘和滲透管為核心工藝，工藝流程如圖2-1所示。

2.1 低勢綠地設(shè)計(jì)

2.1.1 設(shè)計(jì)方案

將紅線范圍內(nèi)5m，紅線外3m綠地下凹50-100mm，步行道及綠化帶的雨水匯入低勢綠地，依靠低勢綠地將雨水下滲，低勢綠地面積Ad=2688m2，可滿足重現(xiàn)期P=1的要求。

2.1.2 工程估算

Cd=（42.764 +68.567 Hd）Ad （2-1）

式中：Cd—低勢綠地工程造價(jià)，元；

Hd—低勢綠地的平均下凹深度，m，取Hd=70mm；

Ad—低勢綠地的面積，m2；

Cd=（42.764 +68.567×0.7）×2688=24.4萬元。

2.1.3 工程特點(diǎn)

綠地作為一種天然的調(diào)蓄、滲透、凈化設(shè)施，具有普遍適用性，因此在雨水利用方面起著重要的作用。它具有透水性好、節(jié)省投資、便于雨水引入等優(yōu)點(diǎn)，并且對雨水中的一些污染物具有較強(qiáng)的截留和凈化作用，造價(jià)低、管理方便。但徑流雨水水質(zhì)不好時(shí)易對植物造成損害。

2.2 雨水生態(tài)塘設(shè)計(jì)

2.2.1 設(shè)計(jì)方案

匯水面積為11424m2，其中，綠地面積為10752m2，道路面積為672m2，綜合徑流系數(shù)為0.19。

根據(jù)北京市降雨特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生態(tài)塘按降雨量25mm-40mm計(jì)算徑流雨水量：

2.2.3 工程特點(diǎn)

生態(tài)塘的調(diào)蓄容積較其他構(gòu)筑物大，自凈和生態(tài)效果較好，但設(shè)計(jì)和管理時(shí)要特別注意水質(zhì)的問題。另外，塘的設(shè)計(jì)在美學(xué)上要求應(yīng)與周圍的景色相融合，滿足景觀園林設(shè)計(jì)原則。

2.3 滲透管溝設(shè)計(jì)

2.3.1 設(shè)計(jì)方案

匯水面積A =5712 m2，其中：道路面積為5040 m2，綠地面積為672 m2，綜合徑流系數(shù)ψ=0.81，滲溝周圍滲透系數(shù)為K=6×10-5m/s，重現(xiàn)期P=0.33年，滲透溝長L=180 m，寬B=1.3 m，有效高H=1.2 m，滲溝內(nèi)設(shè)置內(nèi)徑D1=400mm，外徑D2=500mm的滲透管，有效滲水面積As=218 m2，礫石填料的儲存系數(shù)Sk=0.4。

依據(jù)《雨水控制與利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB11/685-2013）計(jì)算滲透管溝存儲空間V即進(jìn)水量與滲透量之差：

按公式（2-4）和（2-5）計(jì)算有效存儲空間V =121 m3大于理論存儲空間 V=114 m3，滿足設(shè)計(jì)要求。滲透管斷面如圖2-2所示。

2.3.2 工程估算

根據(jù)測算，滲管費(fèi)用模型為：

2.3.3 工程特點(diǎn)

滲透管溝是在傳統(tǒng)雨水排放的基礎(chǔ)上，將雨水管或明渠改為滲透管或滲透溝，周圍回填礫石，雨水通過埋設(shè)于地下的多孔管材向四周土壤層滲透，滲透管溝的主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積少，便于在城區(qū)及生活小區(qū)設(shè)置。具體實(shí)施時(shí)是否采用滲管或滲溝參照施工地點(diǎn)的原有設(shè)計(jì)、地面坡度、與環(huán)境協(xié)調(diào)等因素。

3、市政道路雨水集蓄利用設(shè)計(jì)

方案二是以集蓄回用為目的的生態(tài)型市政雨水利用系統(tǒng)，采用高效、低耗、生態(tài)凈化技術(shù)為核心工藝，工藝流程如圖3-1所示。

3.1 水量平衡分析

3.1.1 可利用雨水量

匯水面積為24864 m2，其中，道路面積為9408 m2，綠地面積為15456 m2，綜合徑流系數(shù)為0.34。依據(jù)《雨水控制與利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB11/685-2013）計(jì)算年均可利用徑流雨水量W1：

W1=α×β×ψ×A×H×10-3 （3-1）

式中：A—匯水面積，按24864 m2計(jì)；

H—多年平均降雨量，按585mm計(jì)；

α—初期棄流系數(shù)，0.87；

β—回用量折減系數(shù)，0.9；

ψ—綜合徑流系數(shù)，計(jì)算為0.34；

計(jì)算得年均可利用徑流雨水量W1約為3873m3。

3.1.2 綠化和噴灑道路用水量

每年綠化和道路噴灑按210天計(jì)算，綠化每天用水量按2mm計(jì)算，每年用水量6491 m3 ，道路每天用水量按5mm計(jì)算，每年用水量988m3，故全年總用水量為7479 m3。

3.2 雨水貯存池容積設(shè)計(jì)

以上水量分析可以看出，綠化和噴灑道路的用水量大于徑流雨水量，所以應(yīng)盡量多地收集徑流雨水。

根據(jù)北京市降雨特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的雨水貯存池可按降雨量25mm-40mm計(jì)算。

3.3 雨水凈化利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3.1 雨水的收集

雨水的收集包括全部綠地和路面雨水，綠地、步行道及車行道的雨水經(jīng)雨水口匯入雨水管，經(jīng)截流進(jìn)入貯存池，初期雨水棄流入污水管道，溢流雨水接下游市政雨水管。

3.3.2 雨水徑流的截流與截污

在雨水徑流集中匯流處設(shè)截流溝和截污裝置，將雨水引入綠地中的貯存池，同時(shí)也將初期污染的雨水排走，保證進(jìn)入貯存池的雨水有較好水質(zhì)。

設(shè)置的活動式截污格網(wǎng)應(yīng)及時(shí)清洗或破損后更換，并及時(shí)排空和清理初期棄流井，保證截污效果和水流的通暢。還應(yīng)盡可能保持路面的清潔，從源頭上避免垃圾，雜物造成堵塞和影響水質(zhì)。

3.3.3 貯存池

由于北京地區(qū)降雨的不均勻性，為了有效地收集利用雨水，首先必須對截流的雨水進(jìn)行貯存，再做進(jìn)一步的處理利用。按24864 m2匯水面積計(jì)算，貯存池容積約250-300 m3，一次可調(diào)蓄利用約30-40 mm左右的降雨量，大于該降雨量的暴雨，一部分將通過溢流口排走。

3.3.4 雨水的凈化

收集的雨水水質(zhì)經(jīng)過初期雨水的排除、截污裝置控制，雖然具有較好的水質(zhì)，但還需要采取進(jìn)一步的處理凈化才能達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到降雨的季節(jié)性和非連續(xù)性、常規(guī)水處理設(shè)備的銹蝕、費(fèi)用和管理問題，本方案采用人工與自然相結(jié)合的凈化方法，即主要采用植被—土壤生態(tài)過濾技術(shù)，和區(qū)域內(nèi)的綠化相結(jié)合，利用土壤、植物根系和豐富的土壤微生物種群對雨水中殘存的少量污染物進(jìn)行物理過濾、吸附與吸收、交換、生物降解等過程，使水質(zhì)符合回用標(biāo)準(zhǔn)。細(xì)菌學(xué)指標(biāo)還可由備用的消毒措施來控制。利用貯存池附近的綠地修建土壤過濾裝置，面積約80 m2，土壤濾池示意圖如圖3-1所示。

這種凈化技術(shù)具有投資少、設(shè)備簡單、自然美觀、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.3.5 雨水的溢流控制

在雨水截流渠或貯存池上設(shè)計(jì)溢流口，由高程自動溢流，不需人工控制。貯存池水滿后，雨水就自動由該溢流口排入市政雨水管系。

3.4 投資估算

根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案對工程項(xiàng)目投資進(jìn)行估算，工程費(fèi)用共需61.7萬元。各項(xiàng)費(fèi)用詳見表3-1。

4、結(jié)論

市政道路雨水利用工程既可以涵養(yǎng)地下水，節(jié)約水資源，削減徑流量，減少向市政管網(wǎng)排放雨水，減輕市政管網(wǎng)的壓力，還可以作為道路景觀綠化的一部分，結(jié)合生態(tài)措施，美化道路沿線環(huán)境。如果雨水利用工程能在整個城市推廣，將有利于改善城市的生態(tài)環(huán)境，緩解水資源短缺、地下水位下降、城區(qū)水澇等許多矛盾。雨水利用工程的綜合效益較高，是推進(jìn)“海綿城市”建設(shè)的一種舉措，值得大力提倡和推廣。

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