淺析基于海綿城市理念的城市道路設(shè)計

黃永偉

（合肥市規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 合肥 230000）

0 引言

城市道路是城市空間的重要組成部分，在城市建設(shè)中占有很重要的地位。目前在城市道路建設(shè)中，傳統(tǒng)城市雨水排放以雨水盡快匯集至收集系統(tǒng)、經(jīng)收集輸送后快速排除為目標(biāo)，忽略了對生態(tài)環(huán)境的影響[1]。隨著城市化程度的提高，高強(qiáng)度人類活動改變城市地表環(huán)境的結(jié)構(gòu)與功能，使得相當(dāng)比例的軟性透水性下墊面變?yōu)椴煌杆砻嫠采w，削弱了雨水的滲透，雨季降水量大時容易形成洪峰，導(dǎo)致城市部分區(qū)域積水；同時，城市道路不透水面的大量存在，也助長了城市熱島效應(yīng)[2]；此外，城市道路是徑流雨水及其污染物產(chǎn)生的主要場所之一。因此，對城市道路徑流雨水的控制尤為重要。

以合肥市某城市道路為研究對象，圍繞城市道路海綿城市建設(shè)理念，明確城市道路海綿城市設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，重點解析海綿城市系統(tǒng)設(shè)計和具體工程措施設(shè)計。

1 工程概況

1.1 項目概況

該城市道路位于合肥市，總體呈東西走向，本次設(shè)計長度4.3 km，紅線寬60 m，周邊用地主要為商業(yè)、住宅、綠化用地。

本次雨水設(shè)計圍繞海綿城市建設(shè)理念，改變傳統(tǒng)的雨水收集排放系統(tǒng)，綜合運用透水鋪裝、下凹式生物滯留設(shè)施、雨水調(diào)蓄利用系統(tǒng)等工程措施，將路面的雨水通過低影響開發(fā)設(shè)施，以控制雨水徑流總量、削減地表徑流污染和實現(xiàn)雨水資源化利用。

1.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

（1）雨水年徑流總量控制。通過海綿城市設(shè)計，使本條城市道路年徑流總量控制率達(dá)到75%，對應(yīng)設(shè)計降雨量為21.3 mm。

（2）雨水徑流污染控制。綜合考慮合肥市初期雨水污染實際和排水收納水體環(huán)境容量，參考國內(nèi)外城鎮(zhèn)初期雨水截流量，雨水利用設(shè)施的徑流污染控制以盡可能降低水環(huán)境污染為目標(biāo)，同時考慮初期雨水處理設(shè)施規(guī)模。本次設(shè)計初期雨水截流標(biāo)準(zhǔn)為5 mm的降雨量。

2 海綿城市設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

雨水管道均位于兩側(cè)非機(jī)動車道下，本次設(shè)計保留現(xiàn)狀雨水主管及檢查井，檢查井蓋標(biāo)高同路面設(shè)計標(biāo)高。道路紅線寬度60 m=人行道4 m×2+非機(jī)動車道3.5 m×2+機(jī)非分隔帶4.5 m×2+機(jī)動車道14.5 m×2+中央分隔帶7 m，中央分隔帶內(nèi)布置高架橋墩。本次海綿城市工程技術(shù)措施主要有：人行道采用透水鋪裝，道路兩側(cè)機(jī)非分隔帶采用下凹式生物滯留帶，中央分隔帶下設(shè)置雨水調(diào)蓄池，改造斷面見圖1。

圖1 海綿城市改造斷面（單位：m）

2.2 人行道透水鋪裝

為提高路面透水能力以及節(jié)能環(huán)保，本工程人行道采用透水結(jié)構(gòu)，自上而下主要結(jié)構(gòu)分別為：6 cm透水磚（透水率不小于2.5 mm/s）、3 cm粗砂干拌、20 cm C20無砂大孔混凝土、20 cm級配碎石墊層、一層防滲土工布、素土夯實，人行道結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 人行道透水結(jié)構(gòu)圖

人行道透水鋪裝具有透水性，可以令雨雪后的路面不出現(xiàn)積水、打滑現(xiàn)象，增加了人們出行的安全保障。透水磚可利用空隙實現(xiàn)蓄養(yǎng)水源，溫度升高時，磚下水分蒸發(fā)，吸收地表溫度，起到了調(diào)節(jié)局部溫濕、緩解熱島效應(yīng)的作用。透水鋪裝地面削減污染物的去除效果明顯，相關(guān)研究表明對COD、BOD5、NH3-N、TP、TN、SS 均有良好的去除效果，能達(dá)到地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 下凹式生物滯留帶

將兩側(cè)4.5 m機(jī)非分隔帶改造為下凹式生物滯留帶，道路側(cè)石開口，匯集車行道路面雨水，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)凈化徑流雨水，以達(dá)到減少初期雨水污染，保護(hù)水體環(huán)境，涵養(yǎng)土壤水源的目的；另一方面，下凹式生物滯留帶可起到調(diào)蓄、滯留雨水，減輕市政管網(wǎng)壓力。

生物滯留帶結(jié)構(gòu)剖面自上而下分別為：20 cm蓄水層/雨水溢流井/擋水堰、35 cm種植土層、25 cm填料層、25 cm礫石層、軟式透水管、防滲土工布、素土夯實，下凹式生物滯留帶結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 下凹式生物滯留帶結(jié)構(gòu)圖

種植土層采用種植土與中粗砂拌和，以便于滲透雨水。礫石層由碎石或礫石組成，粒徑10～30。填料層采用砂礫石，砂礫石應(yīng)符合表1中的級配要求，液限應(yīng)小于28%，塑性指數(shù)在9以下。

表1 填料層的砂礫石級配范圍表

2.4 雨水調(diào)蓄池

構(gòu)建橋面雨水收集——利用系統(tǒng)，利用高架橋下的9 m中央綠化帶設(shè)置雨水調(diào)蓄池，橋面雨水由雨水口、雨落管收集后，經(jīng)初雨棄流后排至蓄水池，水池蓄滿后溢流排入市政雨水管。棄流的初期雨水排至市政污水管道，蓄水池中的雨水可用于道路、綠化澆灑。調(diào)蓄池的調(diào)蓄容積采用海綿城市低影響開發(fā)設(shè)施調(diào)蓄容積法計算。

式中：V為設(shè)計調(diào)蓄容積，m3；H為設(shè)計降雨量，mm；ψ為綜合雨量徑流系數(shù)；F為匯水面積，hm2。

高架橋下沿線共設(shè)置六座雨水調(diào)蓄池，調(diào)蓄池凈尺寸為16 m×7 m×3 m。

2.5 附屬設(shè)施設(shè)計

2.5.1 路側(cè)石開口

機(jī)動車道路面雨水通過路側(cè)石開口進(jìn)入下凹式生物滯留帶，根據(jù)雨水口的泄水能力，確定道路每隔17.5 m設(shè)置1.5 m的路側(cè)石開口。設(shè)計路側(cè)石為花崗巖，側(cè)石規(guī)格尺寸為80 cm×40 cm×12 cm，開口尺寸為50 cm×20 cm，每處下凹式生物滯留帶進(jìn)水口采用3塊開口路側(cè)石組成，路側(cè)石開口結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 下凹式生物滯留帶路側(cè)石開口結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

2.5.2 沉淀設(shè)施

路側(cè)石開口后側(cè)設(shè)置沉淀設(shè)施，并設(shè)置格柵攔截異物，路面雨水經(jīng)沉淀后進(jìn)入下凹式生物滯留帶，防止泥沙等雜物進(jìn)入綠地。沉淀池尺寸為210 cm×20 cm×33 cm，沉淀池出水側(cè)設(shè)置消能卵石層，減小出水對綠地的沖刷，沉淀設(shè)施結(jié)構(gòu)見圖5。

2.5.3 溢流型雨水口

下凹式生物滯留帶內(nèi)每隔35 m設(shè)置一處溢流型雨水口，雨水口做法參考平箅式雨水口設(shè)計，雨水口的箅面標(biāo)高根據(jù)雨水蓄水設(shè)計要求確定，設(shè)計箅面比下凹綠地高15 cm，當(dāng)雨水超過蓄水深度時，通過溢流雨水口排至市政管網(wǎng)。

圖5 下凹式生物滯留帶路側(cè)石開口結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

2.5.4 擋水堰

擋水堰采用卵石堆砌，頂寬為20 cm，底寬40 cm，高度25 cm，基礎(chǔ)50 cm細(xì)石混凝土墊層[3]。擋水堰設(shè)置于溢流雨水口下游，避免雨水全部匯集至道路低點，擋水堰設(shè)置間距同溢流雨水口設(shè)置間距，約35 m。

3 結(jié)語

結(jié)合城市高架橋道路工程特點，引入海綿城市設(shè)計理念，設(shè)置透水鋪裝、下凹式生物滯留帶、調(diào)蓄池等低影響開發(fā)設(shè)施，將道路雨水進(jìn)行滲透、蓄存、利用，實現(xiàn)雨水徑流總量控制和徑流污染控制，促進(jìn)雨水資源化的利用，具有明顯的社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。