基于海綿城市理念的道路排水設(shè)計

張 波

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032）

海綿城市建設(shè)重點在于最大限度提高綠地系統(tǒng)的雨水調(diào)蓄、水體凈化功能。作為城市中最重要的“海綿體”之一，城市道路排水設(shè)計的重要性可見一斑。本文將結(jié)合工程案例論述基于海綿城市理念的道路排水設(shè)計。

1 工程概況

1.1 道路方案設(shè)計概況

項目位于朔州市市區(qū)以西，道路等級為城市主干路。道路路線呈東西走向，西起工業(yè)園道路與洗朔線交叉口，東至大西高鐵預留的下穿框架橋前，路線全長約為5.3 km。項目路線下穿環(huán)城高速，并且與環(huán)城高速采用雙喇叭互通立體交叉連接。

路線平面線形順直、縱坡平緩，道路橫斷面組成為：8 m 綠化帶+5 m 非機動車道+5 m 綠化分隔帶+12 m 機動車道+5 m 中央分隔帶+12 m 機動車道+5 m 綠化分隔帶+5 m 非機動車道+8 m 綠化帶=65 m。

1.2 道路排水方案設(shè)計要求

項目所在區(qū)域西高東低、地勢平坦，距離附近河流較遠，沒有可供連接的已建雨水管道，雨水出水困難。

項目基于海綿城市理念進行道路排水設(shè)計，充分利用道路范圍內(nèi)綠化帶及人工濕地對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，從而達到改善水環(huán)境、節(jié)約水資源、消減徑流污染的目的。

項目所在區(qū)域存在諸多農(nóng)田灌溉渠，水環(huán)境敏感，要求雨水利用設(shè)施的徑流污染控制要盡可能降低水環(huán)境污染。

2 排水系統(tǒng)設(shè)計

2.1 排水整體方案

項目所處區(qū)域多為耕地，地面縱坡較為平緩。路中、路側(cè)、路邊設(shè)置下沉式綠地，可以有效收集路面降水徑流及路基兩側(cè)坡向道路一側(cè)的坡面降水徑流。

在互通圍合區(qū)域內(nèi)設(shè)置人工濕地，一方面對整個互通范圍內(nèi)景觀有美化與提升，另一方面與下沉式綠地相連通，發(fā)揮其調(diào)蓄功能。同時可以吸納整個互通立交范圍內(nèi)的路基坡面水。

圖1 人工濕地與下沉式綠地相連接效果圖

道路縱斷面設(shè)計最低點在下穿環(huán)城高速以西，在該處設(shè)置溢流雨水口和橫向雨水管，將主線下沉式綠地與互通范圍內(nèi)人工濕地相連接，如圖1 所示，形成本項目雨水積蓄系統(tǒng)。在人工濕地范圍內(nèi)布置建筑小品并進行園林點綴提升區(qū)域景觀效果，圖2為一處典型的人工濕地景觀效果。

圖2 人工濕地實例圖

2.2 下沉式綠地設(shè)計

結(jié)合道路橫斷面情況，將綠化帶設(shè)計為下沉式綠地，目的是收集、滯留路基外側(cè)以及機動車道、非機動車道的匯水。下沉式綠地一般低于道路路面200～300 mm，以形成蓄水層，具體尺寸應根據(jù)匯水量、選用材料滲透系數(shù)、土壤滲透系數(shù)確定。道路橫斷面應配合下沉式綠地，有利于收集區(qū)域匯水，本項目橫斷面設(shè)計如圖3 所示。

圖3 道路橫斷面排水設(shè)計示意圖

在下沉式綠地內(nèi)設(shè)置溢流口，防止在暴雨天氣雨水發(fā)生溢流。溢流口一般高于下沉式綠地100～200 mm。

雨水經(jīng)過下沉式綠地時發(fā)生物理化學及生物作用；經(jīng)過層層凈化后，進入土壤補充地下水。超量雨水將通過溢流口，溢流至橫向雨水管，進而流向人工濕地。利用人工濕地對雨水進行調(diào)蓄。避免出現(xiàn)未經(jīng)凈化的雨水直接流入周邊水體，發(fā)生水污染的情況。下沉式綠地中布置的過濾材料可根據(jù)實驗效果確定，圖4 為一種典型的下沉式綠地過濾材料組合形式。

圖4 下沉式綠地設(shè)計示意圖

2.3 人工濕地設(shè)計

本次人工濕地設(shè)置在雙喇叭互通所圍合的區(qū)域內(nèi)，避免新增占地，實現(xiàn)土地資源的高效利用。人工濕地以雨水為主要補水水源，結(jié)合綠地、園林景觀設(shè)計為多功能調(diào)蓄水體，即同時兼具景觀休閑功能與雨水調(diào)蓄功能。下沉式綠地及人工濕地內(nèi)所種植物應具備耐淹及凈化功能[1]。圖5 為本項目人工濕地設(shè)計示意圖，重點考慮其調(diào)蓄能力是否滿足設(shè)計要求。

圖5 人工濕地設(shè)計示意圖

3 調(diào)蓄能力校核

針對本次下沉式綠地與人工濕地相結(jié)合的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)的調(diào)蓄能力進行校核。具體選用指標為：溢流量=進水量-（系統(tǒng)最大蓄水量+滲透量）。溢流量越小，說明溢流外排的雨水量越少。當溢流量為負值時，說明本次雨水調(diào)蓄系統(tǒng)設(shè)計能夠滿足設(shè)計需要，即控制區(qū)域內(nèi)雨水不外排。

區(qū)域內(nèi)綜合徑流系數(shù)經(jīng)計算分析后取0.7。根據(jù)計算可知，整個排水系統(tǒng)滿足設(shè)計降雨量條件下雨水不溢流，避免行車道上的污水對周邊水環(huán)境造成污染。

表1 調(diào)蓄能力校核計算表

4 雨水調(diào)蓄系統(tǒng)維護

要保證整個雨水調(diào)蓄系統(tǒng)正常運行，維護工作必不可少。維護工作重點主要有：

a）對道路范圍內(nèi)的雜物和垃圾進行清理，避免因為雜物、垃圾覆蓋對雨水下滲產(chǎn)生阻礙，該項工作應在日常清掃中進行，一般在雨季之前應重點檢查。

b）檢查下沉式綠地雨水溢流口、雨水管道及人工濕地進水口是否存在淤積堵塞，維護周期一般為1 年1 次，在雨季之前應重點檢查。

c）對雨水調(diào)蓄系統(tǒng)內(nèi)的植物進行修剪補種，維護周期一般為1 年3 次或根據(jù)景觀要求設(shè)定周期。

d）對人工濕地內(nèi)雨水調(diào)蓄空間進行清淤，避免因沉積物過多造成調(diào)蓄空間不足。維護周期一般為1 年1 次，在雨季之前應重點檢查。

e）對下沉式綠地內(nèi)雨水排空時間進行監(jiān)測，通過與預計雨水排空時間或初次雨水排空時間相對比判斷是否出現(xiàn)雨水下滲不暢的情況。一般在暴雨后進行，若雨水排空時間超過預計雨水排空時間或初次雨水排空時間的2 倍，則認為雨水下滲不暢。此時應具體對下沉式綠地各組件進行具體檢修。

f）對人工濕地進水口水質(zhì)進行監(jiān)測，若出水水質(zhì)出現(xiàn)明顯渾濁，則可能是由于下沉式綠地土工布出現(xiàn)破損或覆蓋層填料出現(xiàn)流失，應對相應部件予以更換。

5 結(jié)語

本次設(shè)計改變了以往只考慮利用明溝、管網(wǎng)快排雨水的傳統(tǒng)設(shè)計理念，結(jié)合本項目的實際情況，通過采用下沉式綠地設(shè)計、人工濕地等工程設(shè)施將雨水留住利用起來，有效保護了生態(tài)環(huán)境。為城市道路排水設(shè)計提供一定的借鑒作用。