海綿城市理念下的道路排水設(shè)計研究

張紅旗

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司,貴州 貴陽 550081)

1 海綿城市理念

“海綿”是一種多孔材料,具有良好的學(xué)性質(zhì)、水分性質(zhì),前者主要表現(xiàn)在其可快速恢復(fù)形變,后者則是表現(xiàn)在其可吸水、持水、釋水方面?！昂＞d城市”,顧名思義就是建設(shè)可以如同“海綿”一般吸水、蓄水、釋水的城市,其在面對自然災(zāi)害時更具彈性,能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的循環(huán)利用,既有利于緩解水資源短缺的情況,又有利于防止洪澇災(zāi)害的發(fā)生。

“海綿城市”是城市雨水管理理念的中國化表達,最早于《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中提出,后習(xí)近平總書記、李克強總理均多次強調(diào)推進海綿城市建設(shè),2014年我國選取了30個試點城市,進一步探索海綿城市發(fā)展路徑。

2 海綿城市概念下排水系統(tǒng)設(shè)計原則

2.1 要與城市規(guī)劃體系相結(jié)合

排水系統(tǒng)是城市建設(shè)的重要基礎(chǔ),必須綜合考慮城市水資源供需以及防洪、排澇、環(huán)境保護等等方面的要求,全面與城市規(guī)劃體系結(jié)合,確保其滿足城市未來發(fā)展要求。

2.2 要保證開發(fā)力度的科學(xué)性

海綿城市理念下的排水系統(tǒng)設(shè)計強調(diào)低影響性,應(yīng)最大線路的利用既有城市排水系統(tǒng),適度調(diào)整不透水面積比例,在盡可能的不影響人們生活的同時,完成海綿城市改造。

2.3 落實體系建設(shè)責(zé)任制

嚴格根據(jù)城市現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施情況,制定合理的排水方案,落實系統(tǒng)建設(shè)責(zé)任制,增加工作人員的責(zé)任感,提高建設(shè)效率。

2.4 要建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型

排水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)合理選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,開展模擬實驗,實現(xiàn)對原有濕地、湖泊和河流良好保護的同時,滿足相應(yīng)的水資源供需要求,防止洪澇災(zāi)害的出現(xiàn)。

2.5 加強對城市規(guī)劃設(shè)計的重視

海綿城市建設(shè)注重綜合目標實現(xiàn),要求加強對城市規(guī)劃設(shè)計,強調(diào)自然水文條件保護,有效整合、統(tǒng)籌規(guī)劃已有自然資源,充分利用城市綠地和水系空間,確定城市低影響開發(fā)地區(qū),遵循設(shè)計基本原則,將具體要求與設(shè)計內(nèi)容融入城市建設(shè)排水設(shè)計中,達到多重徑流雨水控制目的,以此恢復(fù)城市良性水循環(huán)利用系統(tǒng)。

2.6 加強城市的專項規(guī)劃設(shè)計

城市專項規(guī)劃設(shè)計包括三種基礎(chǔ)性設(shè)施：(1)水系統(tǒng)；(2)道路交通系統(tǒng)；(3)綠地系統(tǒng)。海綿城市建設(shè)中,必須要落實專項規(guī)劃設(shè)計,水系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容廣泛,必須重視雨水收集、排放、凈化等系統(tǒng)的全面規(guī)劃設(shè)計。

3 工程實例

貴安新區(qū)天河潭路全長約14.2公里,其中西縱線至湖磊路段(K4+100～K14+207)位于核心區(qū)內(nèi),斷面尺寸為60米。斷面形式如下圖1所示。

圖1 天河潭路斷面圖

根據(jù)斷面形式特點和海綿城市相關(guān)要求,西縱線至湖磊路段規(guī)劃設(shè)計時采用了LID措施。

3.1 工程分析

現(xiàn)就天河潭路(K4+100-K14+207)進行討論如下：

(1)研究范圍：道路半幅寬度為30米；

(2)控制目標：根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南-低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》(試行)中年徑流總量控制率分布圖,貴安新區(qū)屬于Ⅲ區(qū)年徑流總量控制率取80%,對應(yīng)設(shè)計降雨量=26.3mm；

(3)綜合徑流系數(shù)：采用加權(quán)平均法計算如下(縱向取單位長度計)："φ=(φ綠地F綠地+φ車行道F車行道+φ透水磚步行道F透水磚步行道)/(F綠地+F車行道+F透水磚步行道)"

"=(0.15×12.5+0.9×14.5+0.4*3)/(12.5+14.5+3)"

"=0.5375"

3.2 相關(guān)計算

根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》第四章式(4-1),計算得到該道路應(yīng)具有的調(diào)蓄容積即控制容積V(注：此處取縱向單位長度1m計,道路以半幅計)

"V=10HφF"

"=10*26.3*0.5375*30/10000"

"=0.424m3"

"縱向長度為1時,半幅道路需控制的調(diào)蓄容積為0.424m3。外側(cè)綠化帶和人車分離綠化帶均做下沉形式,需控制調(diào)蓄容積為0.15m3、0.274m3(總控制調(diào)蓄容積為0.424m3),綠地下沉高度分別為0.15/" 6=0.025m,0.274/3=0.0913m,取值分別為3cm、10cm。設(shè)計外側(cè)綠化帶低于人行道15cm,雨水口低于人行道12cm；設(shè)計人車分離綠化帶低于人行道20cm,雨水口低于人行道10cm。

3.3 LID措施

(1)沉砂井。每間隔10m路緣石開口1處,車行道雨水流入綠化帶。沉砂井設(shè)置在每處路緣石開口處,進入側(cè)分帶的雨水均需流經(jīng)沉砂池。既可以實現(xiàn)雨水沉砂凈化,又可以防止雨水對綠化帶造成沖刷。

(2)透水鋪裝。人行道鋪裝全部采用透水磚,下設(shè)透水混凝

土墊層?？梢云鸬较麥p洪峰流量和凈化雨水的作用。

(3)下沉式綠地。將3m綠化帶和6m綠化帶設(shè)計為下沉式綠地,下沉深度分別為30cm和10cm。使周圍地面徑流流入綠地,利用綠地良好的入滲性能增加入滲量,減少徑流總量,補充地下水。將雨水檢查井設(shè)計為溢流口設(shè)置于3m綠化帶中,作為下沉式綠地溢流口,保證暴雨時徑流的溢流排放；溢流口底部標高高于綠地150mm,間隔30～40米。

(4)擋水堰：①6m綠化帶：設(shè)計擋水堰配合景觀微地形,可以延長雨水徑流時間,起到一定的滲、滯、蓄、凈作用；擋水堰頂部標高高于綠化帶15cm,間隔10米/個。②3m綠化帶：設(shè)計擋水堰配合景觀微可以延長雨水徑流時間,起到一定的滲、滯、蓄、凈作用；設(shè)計擋水堰頂部標高一般高于綠地20cm,當(dāng)設(shè)計擋水堰緊貼設(shè)計雨水口布置時,設(shè)計擋水堰頂部標高一般高于綠地25cm；設(shè)計擋水堰間距隨道路縱坡變化,約5米～15米設(shè)置1處。

(5)碎石層和滲管。設(shè)計碎石層布置于3m綠化帶種植土之下,碎石層內(nèi)鋪設(shè)滲管接入雨水檢查井,作為下滲雨水的排出通道；設(shè)計碎石層厚度30cm,滲管采用穿孔PE管,每個雨水檢查井有1根10米滲管接入。碎石層和滲管可以起到消減洪峰流量,凈化雨水的作用。

3.4 注意事項

(1)碎石層內(nèi)滲管采用PE排水管(壁厚16mm),柔性接口；

(2)由于LID措施對蓄水能力的要求,施工單位應(yīng)進行精細化施工；

(3)3m綠化帶部分裸露的檢查井、沉砂井、雨水口、擋水堰等需要園林綠化專業(yè)進行遮蔽處理；

(4)綠化帶種植土滲透系數(shù)應(yīng)大于5x10-4mm/s。

4 總結(jié)

海綿城市的理念和思想具有先進性,持續(xù)性和有效性,有利于在保證城市水生態(tài)安全基礎(chǔ)上,推動我國城鎮(zhèn)化建設(shè)傳統(tǒng)觀念的轉(zhuǎn)變和城市現(xiàn)代化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。為了更好地做好海綿城市給排水系統(tǒng)的設(shè)計,需要政府、市場以及社會民眾的共同努力。在海綿城市的起步階段,我們應(yīng)不斷積累經(jīng)驗,對貫徹落實中央城市工作會議精神,引領(lǐng)我國“海綿城市”的構(gòu)建都具有積極而重大的意義。