濱海區(qū)域典型市政道路雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
——以高新區(qū)規(guī)劃西6 號(hào)線為例

王學(xué)鑫，姜秀艷，姜學(xué)良

（1.青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東 青島266000；2.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢430010；3. 山東宏雁電子系統(tǒng)工程有限公司，山東 青島 266041）

0 引言

城鎮(zhèn)內(nèi)澇是城鎮(zhèn)范圍內(nèi)的強(qiáng)降雨或連續(xù)性降雨超過城鎮(zhèn)雨水設(shè)施的消納能力，導(dǎo)致城鎮(zhèn)地面產(chǎn)生積水的現(xiàn)象[1]。當(dāng)2017年《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》（GB 51222—2017）發(fā)布，并且第一次以專業(yè)術(shù)語(yǔ)的形式明確了“城鎮(zhèn)內(nèi)澇”的定義時(shí)，就表明這個(gè)問題已經(jīng)足夠嚴(yán)重足以引起相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的重視。有了城鎮(zhèn)內(nèi)澇，那么相應(yīng)的內(nèi)澇防治系統(tǒng)概念也隨之而來。城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治系統(tǒng)包含源頭減排、排水管渠和排澇除險(xiǎn)等工程性措施，以及應(yīng)急管理等非工程性措施，并需要與防洪設(shè)施相銜接。2021年4月25 日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城市內(nèi)澇治理的實(shí)施意見》，明確要求到2025年，各城市因地制宜基本形成“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系，排水防澇能力顯著提升[2]。本文從濱海城市一條典型市政道路項(xiàng)目為出發(fā)點(diǎn)，由點(diǎn)及面系統(tǒng)分析了濱海區(qū)域市政道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路及方式。

1 工程概況

本文規(guī)劃西6 號(hào)線位于青島高新區(qū)，是一條南北向的城市主干路，道路寬75 m，雙向6 車道，周邊區(qū)域基本為大型體育、商業(yè)、教育用地，項(xiàng)目位置見圖1；項(xiàng)目南側(cè)緊鄰膠州灣，是區(qū)域排水系統(tǒng)的末端；東側(cè)為規(guī)劃19# 排水溝，主槽底寬10 m，藍(lán)線寬度34 m，區(qū)域規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a 一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20 a 一遇，防風(fēng)暴潮標(biāo)準(zhǔn)100 a 一遇。

圖1 項(xiàng)目位置圖

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 統(tǒng)籌考慮海綿、管渠、排澇三個(gè)系統(tǒng)，相互協(xié)調(diào)，保障區(qū)域水生態(tài)、水環(huán)境、水安全、水資源

結(jié)合內(nèi)澇防治系統(tǒng)概念，在設(shè)計(jì)之初就統(tǒng)籌考慮海綿、管渠、排澇、防洪以及防風(fēng)暴潮措施。通過人行道、非機(jī)動(dòng)車道采用透水鋪裝+ 綠化帶內(nèi)設(shè)置植草溝、雨水花園的形式構(gòu)建市政道路海綿城市設(shè)施，實(shí)現(xiàn)0-1年重現(xiàn)期小雨徑流削減；采用雨水口+雨水管渠形式設(shè)計(jì)雨水管渠系統(tǒng)，保證中到大雨可以快速收集排放；排澇水系同步實(shí)施，打通排水管渠下游通道，避免雨季出現(xiàn)內(nèi)澇，同時(shí)結(jié)合水系營(yíng)造景觀效果，為周邊大型公建增添色彩；在排水溝入?？谖恢猛綄?shí)施擋潮閘，避免海水頂托倒灌。

通過上述由小及大、由點(diǎn)及面的的系統(tǒng)構(gòu)建（見圖2），整個(gè)項(xiàng)目的“大排水系統(tǒng)”完善無缺，可以實(shí)現(xiàn)較好的雨洪管理效果。

圖2 城鎮(zhèn)排澇除險(xiǎn)系統(tǒng)構(gòu)建圖

2.2 規(guī)劃水系先行，保障排水下游出路，避免內(nèi)澇發(fā)生

水系作為“大雨水系統(tǒng)”的末端，在城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治系統(tǒng)中至關(guān)重要。本工程原本為市政道路配套項(xiàng)目，不包含路邊水系建設(shè)。為避免雨水管道下游無出路，積極同建設(shè)單位爭(zhēng)取19# 排水溝與道路配套同步實(shí)施。

水系流量采用暴雨強(qiáng)度公式法，水面線推求采用恒定非均勻流水面曲線基本方程計(jì)算。19# 水系匯水面積2.27 km2，設(shè)計(jì)流量75 m3/s；河底標(biāo)高0～0.4 m，20 a 一遇水位線3.79～3.99 m，常水位標(biāo)高2 m。19# 水系南側(cè)直排膠州灣，為防止極端降雨天氣疊加風(fēng)暴潮頂托，在排?？谠O(shè)置擋潮閘。19# 排水溝匯水面積圖見圖3。

圖3 19# 排水溝匯水面積圖

2.3 海綿理念貫穿，小雨不積水，初雨可收集

海綿城市理念作為“大雨水系統(tǒng)”的起端，運(yùn)行效果直接影響內(nèi)澇防治系統(tǒng)后續(xù)措施效果。

本工程通過設(shè)置截留式棄流井收集車行道范圍內(nèi)初期雨水并將棄流井出水管接至污水管道送至污水處理廠進(jìn)行處理，極大削弱了車行道范圍內(nèi)污染物濃度極高的初期雨水帶來的面源污染。本次設(shè)計(jì)核算初期雨水對(duì)污水管道產(chǎn)生影響時(shí)，取前5 min的平均流量，得到棄流量為Q=5.7 L/s。

人行道、非機(jī)動(dòng)車道采用透水性鋪裝材料，并將傳統(tǒng)人行道坡向車行道的方式調(diào)改為坡向路側(cè)綠化帶，到從源頭將雨水留下來然后“滲”下去。人行道鋪裝采用生態(tài)砂基面層厚6 cm+ 中砂墊層厚5 cm+ 級(jí)配碎石厚15 cm；非機(jī)動(dòng)車道采用油性保護(hù)劑+5 cm厚0.6 cm 粒徑彩色強(qiáng)固透水混凝土+15 cm 厚1.0 cm粒徑透水混凝土+15 cm 厚級(jí)配碎石壓實(shí)+素土壓實(shí)。

在路側(cè)綠化帶內(nèi)設(shè)置植草溝、雨水花園等下凹式綠化，植草溝通過平面及豎向調(diào)整，人為拉長(zhǎng)雨水徑流軌跡，最終匯至雨水花園，充分實(shí)現(xiàn)雨水的“滲、滯、蓄”；下凹式綠地內(nèi)設(shè)置溢流口，當(dāng)降雨量超過下凹綠地的滲水能力時(shí)，排入雨水管道。

通過上述海綿系統(tǒng)，規(guī)劃西6 號(hào)線年徑流總量控制率可以達(dá)到78%，遠(yuǎn)超上位規(guī)劃中對(duì)市政道路年徑流總量控制率40%～75%的要求，市政道路海綿系統(tǒng)構(gòu)建見圖4。

圖4 市政道路海綿系統(tǒng)構(gòu)建

2.4 管道設(shè)計(jì)合理，中雨及時(shí)排入水系

本次雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取5 a 一遇，雙側(cè)布置，管道坡度與道路坡度一致取0.2%，雨水在相對(duì)低點(diǎn)位置匯集后排入19# 水系。東側(cè)雨水管道僅收集路面雨水，為管徑DN400-DN600；西側(cè)管道收集道路及西側(cè)地塊雨水，為管徑DN500-DN1200，管頂標(biāo)高基本與20 a 一遇水位線持平。超過海綿設(shè)施消納的且重現(xiàn)期在5 a 之內(nèi)的雨水通過管道及時(shí)排入水系，保證地塊及路面排水順暢。雨水管道匯水面積見圖5。

圖5 雨水管道匯水面積圖

2.5 區(qū)域積水點(diǎn)模擬為基礎(chǔ)，內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)大的點(diǎn)設(shè)置行泄通道

根據(jù)《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》（GB 51222—2017），應(yīng)對(duì)城鎮(zhèn)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)大的地區(qū)宜結(jié)合地理位置、地形特點(diǎn)等設(shè)置雨水行泄通道[1]。

在道路豎向設(shè)計(jì)階段，不局限于項(xiàng)目本身，利用鴻業(yè)暴雨排水及低影響開發(fā)軟件對(duì)項(xiàng)目所在的匯水區(qū)域內(nèi)進(jìn)行內(nèi)澇模擬。模擬邊界條件：50 a 內(nèi)澇防治重現(xiàn)期，雨水管渠壓力流排水。結(jié)合模擬結(jié)果在2 處道路低點(diǎn)設(shè)置雨水行泄通道，將超管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期雨水直接引入水系。為將道路西側(cè)超標(biāo)雨水就近引入水系中，結(jié)合路緣石開口、雨水花園設(shè)置淺埋雨水暗渠，將道路西半幅雨水通過暗渠排水水系；淺埋暗渠排除50 a 內(nèi)澇防治重現(xiàn)期下，雨水管渠壓力流狀態(tài)下排水能力不足部分的雨水，保證道路低點(diǎn)不積水。雨水行泄通道設(shè)計(jì)，見圖6。

圖6 雨水行泄通道設(shè)計(jì)圖

2.6 日常維護(hù)、應(yīng)急管理等非工程措施落實(shí)于設(shè)計(jì)圖紙中，提示建設(shè)單位關(guān)注內(nèi)澇防治非工程措施

在圖紙中明確提出19# 排水溝、5# 擋潮閘開閘放水控制水位等相關(guān)要求，并提出汛期的前、中、后期應(yīng)及時(shí)對(duì)雨水口、雨水管道、排放口等關(guān)鍵設(shè)施進(jìn)行清理疏通。建議要求建設(shè)單位建立日常維護(hù)管理制度及應(yīng)急管理制度，以確保內(nèi)澇防治非工程措施充分發(fā)揮作用。

3 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目于2017年開始設(shè)計(jì)工作，2019年已竣工驗(yàn)收，整個(gè)大排水系統(tǒng)經(jīng)受過2020年第4 號(hào)臺(tái)風(fēng)“黑格比”帶來的極端天氣的洗禮，展現(xiàn)出良好的海綿、排水、排澇效果。

通過設(shè)計(jì)階段，將“大雨水系統(tǒng)”理念灌輸給建設(shè)單位，從根本上重視系統(tǒng)構(gòu)建，在“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系理念提出之前，就用實(shí)際行動(dòng)構(gòu)建了全過程雨洪管控模式，為高新區(qū)甚至濱海城市市政道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了借鑒。