關(guān)于某項目海綿城市及給排水設(shè)計分析

薛 洋

中恩工程技術(shù)有限公司 廣東 廣州 510000

1 海綿城市設(shè)計

1.1 暴雨強度公式

q：暴雨強度l/s·hm2；t：t=t1+t2，t1地面集水時間；t2為管渠內(nèi)雨水流行時間。

1.2 設(shè)計降雨量

基于《汕頭市海綿城市建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》設(shè)計降雨量，計算可得：

表1 年徑流總量控制率與設(shè)計降水量對應(yīng)表

根據(jù)上述所得：當年徑流總量控制率為70%時，設(shè)計日降雨量為30.34mm。

1.3 綜合雨量徑流系數(shù)

由上文可知綜合徑流系數(shù)的相關(guān)計算內(nèi)容，現(xiàn)狀場地綜合徑流系數(shù)為0.74，由于本工程建設(shè)過程破除與修復(fù)現(xiàn)狀路面按原樣恢復(fù)，且各個施工點位面積小，沒有條件增加海綿設(shè)施，所以施工前后場地下墊面基本無變化，故改造后場地綜合徑流系數(shù)為0.74。

1.4 設(shè)計調(diào)蓄容積

根據(jù)本工程進行劃分的匯水分區(qū)及每個匯水分區(qū)的下墊面情況，針對于匯水分區(qū)設(shè)計調(diào)蓄容積，采用《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》中規(guī)定的容積法合理計算。計算公式如下：

式中：V、H、φ、F分別為設(shè)計調(diào)蓄容積（m3）、設(shè)計降雨量（mm）、綜合雨量徑流系數(shù)、匯水面積（m2）。

表2 計算所需的調(diào)蓄容積如下表

植草溝面積共170m2，其中蓄水層取0.1m，級配砂石層厚度0.2m，砂石孔隙率30%；

表3 調(diào)蓄容積如下表

由上表可知，所需的調(diào)蓄容積63466m3的控制雨量為30.34mm，本工程調(diào)蓄總量為51.0m3，對應(yīng)的控制降雨量為0.02mm，年徑流控制率為0.05%。

1.5 年徑流污染控制率計算

（1）控制徑流污染措施

雨水中的污染物質(zhì)主要包括：有機污染物（COD）、懸浮物（SS）、總氮（TN）以及總磷（TP）等，其中有機污染物（COD）和懸浮物（SS）在總的污染物的總量占據(jù)主導(dǎo)。特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：污染物變化具有較強的隨機性，且呈變化幅度較大；隨著降雨時間的延長，污染物濃度隨之逐漸下降，初期降雨時，雨水中含有的污染物超標，尤其是SS、COD等污染物質(zhì)指標，超標較為嚴重，水質(zhì)總體來說較差；懸浮物SS作為污染物之一，其由多種顆粒組成，其它污染物容易在其顆粒附著[1]。既從源頭上減少雨水徑流總量，還能適當控制面源污染。

（2）校核徑流污染控制率

場地年SS年徑流污染去除率應(yīng)按照下列公式計算：

年SS徑流污染去除率=年徑流總量控制率×低影響開發(fā)設(shè)施對SS的平均去除率；

其中還應(yīng)準確計算低影響開發(fā)設(shè)施對SS的平均去除率，其計算公式為

式中，V——單一低影響開發(fā)設(shè)施的徑流污染控制容積，m3；η——單一低影響開發(fā)設(shè)施的污染物去除率，以ss計算，%。

表4 海綿措施污染物去除率如下表

如上所可知，在本工程中，年徑流控制率可達0.02 %，透水鋪裝、植草溝對SS的平均去除率分別為80%、70%，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可計算年SS總控制率，具體為

即徑流污染控制率=年徑流總量控制率*年SS去除率=0.05 %×[(51×70 %+5707×80 %)/(51+5707)] =0.04 %。

2 海綿城市給排水設(shè)計措施

2.1 植物選擇原則

（1）優(yōu)先選擇本土植物，適當引進外來物種

優(yōu)選選擇適宜當?shù)刈匀粴夂蛞约巴寥罈l件的本土植物，這主要是因為本土植物具有良好的適應(yīng)能力，可以保證本土植物的種植效果，以此更好的發(fā)揮本土植物在雨水花園中的去污能力，與此同時合理的引進外來物種，構(gòu)建更好的花園景觀，展現(xiàn)地方特色。

（2）選用根系發(fā)達、莖葉繁茂、凈化能力強的植物

植物在雨水中污染物質(zhì)的降解和去除中能夠發(fā)揮重要的作用，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：在光合作用下，植物能夠吸收污染物質(zhì)，如氮、磷等物質(zhì)；二是植物根系具備傳輸氧氣的功能，基質(zhì)中接收到被傳輸?shù)难鯕夂?，圍繞植物根系在其周邊形成供好氧、缺氧和厭氧微生物生存的有氧區(qū)和缺氧區(qū)微處理單元；三是蘆葦、香蒲以及香根草等部分的植物根系具有攔截和吸附污染物質(zhì)的作用，尤其是對于重金屬，能夠起到較強的攔截和吸附的作用。

（3）選用抗旱能力強、耐澇的植物

對于雨水花園的構(gòu)建，其水量的多少主要受降雨的影響，如果降雨量過大，會使得雨水花園處于滿水期，反之則是枯水期，因此會出現(xiàn)二者交替出現(xiàn)現(xiàn)象，所以對種植的植物的抗旱能力以及耐勞性提出了一定的要求。通常情況馬蹄金、細芒草、旱傘草等植物根系發(fā)達、且莖葉肥大，因此可以滿足種植要求。

（4）選擇兼具去污性和觀賞性且能夠相互搭配種植的植物

不同植物，其具有不同的功能，因此在選用植物時，可以合理搭配不同的植物，使其發(fā)揮不同的作用。例如對于根系泌氧性強的植物，可以搭配種植泌氧性弱的植物，二者搭配構(gòu)成的復(fù)合式植物床所提供的環(huán)境，能夠使得有氧微區(qū)和缺氧微區(qū)共存，這樣可以有效降解總氮；對于常綠草本植物，可以搭配種植落葉草本植物，二者搭配能夠增強冬季雨水花園的凈水能力；對于草本植物，可以搭配種植木本植物，二者的搭配一方面能夠增加植物群落結(jié)構(gòu)的層次性，另一方面能夠增加植物群落結(jié)果的觀賞性，如：燈芯草、水芹、睡蓮等[2]。

2.2 生態(tài)植草溝設(shè)計

植草溝寬度為0.5m，其剖面自上至下為植物滯水層、種植土層、礫石排水層（內(nèi)含DN160穿孔排水管），詳見植草溝大樣圖。植草溝深度：

式中：h1——設(shè)計蓄水層深度，取0.1m，其中0.05m超高；

h2——為了滿足花草生長需求，種植土厚度取0.1m；

h3——礫石層厚度，取0.2m；

本次設(shè)計中，植草溝主要負責收集、處理徑流雨水以及為道路現(xiàn)狀雨水口增加新通道，降低周邊道路內(nèi)澇風險。對于植草溝，如果進一步增大蓄水高度，通過溢流井（溢流口高出持水區(qū)底部5cm），可以使得超量雨水直接溢流至雨水檢查井。

（1）生態(tài)植草溝功能

在退縮帶寬度有限制的情況下，沒有足夠的空間時可考慮使用植草溝。生態(tài)植草溝的作用就有較強的針對性，主要在雨洪處理的收集與運輸階段起到更加重要的作用，它既可以作為雨水花園的輸入通道，又可以是雨水花園的輸出通道。

植草溝結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，容易維護，主要起到的作用表現(xiàn)在高效緩解雨洪排蓄、補充地下水以及削減徑流污染物等。一般情況下，將植草溝分為兩種，一種是轉(zhuǎn)輸型植草溝，起到的作用是收集以及傳輸雨水，另一種為滲透型植草溝主要起到的作用是滲透、滯蓄、凈化雨水徑流。

（2）植草溝的設(shè)計原則

首先要滿足排水的需求，其次是其觀賞價值，在植草溝的設(shè)計中尤其要注意以下幾點：1）斷面缺口。為了避免路面積水，通過斷面缺口設(shè)計，植草溝可以快速導(dǎo)入雨水，植草溝設(shè)計過程中，可以結(jié)合街道景觀設(shè)計成綠化帶，用于分割機動車與步行道路，以便于過濾和沉淀路面的污染物。2）彈性的儲水空間。相較于人工溝渠式的草溝，自然草溝在儲水方面具有更加的彈性空間，與此同時草坡具有良好的滲透率，具有快速下滲和導(dǎo)流雨水的作用，一般情況下，草坡面積越大，其起到的凈化水體的作用更大。但要注意一點，在植草溝設(shè)計中需要結(jié)合場地本身的空間限制條件選擇適合的做法，以便產(chǎn)生最大生態(tài)效益。比如，利用缺口形成的人工草溝更加節(jié)省空間。

（3）系統(tǒng)性排水網(wǎng)絡(luò)

植草溝設(shè)計往往要依附于完整的排水體系，才能更好的發(fā)揮植草溝的功能。這主要是因為植草溝無法實現(xiàn)大量的儲水，所以還需要增設(shè)雨水花園、蓄水池等雨水管理設(shè)施來儲存植草溝所收集的雨水。因此需要注意設(shè)計植草溝時，要注意各段草溝之間的連接以及與其它雨水管理設(shè)施的連接。

（4）季節(jié)性景觀

雨洪管理的措施都會涉及季節(jié)性的設(shè)計問題，當有暴雨產(chǎn)生的時候，需要考慮植物是否適應(yīng)有水的環(huán)境，水流是否會形成具有觀賞價值的景觀等。同時也需要考慮，在旱季的時候，沒有了水元素，草溝只是作為一般性的景觀元素存在時，是否也具有欣賞性。

利用項目沿線較寬退縮帶設(shè)計海綿城市生態(tài)草溝，用綠化手段實現(xiàn)自然雨水循環(huán)條件的目的。采用倒拋物線形的植草溝斷面，植草溝的邊坡和縱坡規(guī)格分別為i≤1:3、i＜4 %，坡向溢流口。

2.3 透水鋪裝設(shè)計

小區(qū)道路改造時，可改造為透水鋪裝或適當抬高并坡向周邊綠地，使路面雨水滲透削減或流入綠地，減少路面積水對居民生活的影響。同時，對于透水鋪裝一方面可以吸收水分，另一方面可以熱量，因此可以起到調(diào)節(jié)溫度是和雨洪壓力的作用。

根據(jù)工程要求，由于錯混接工程為道路小范圍點位改造工程，破除現(xiàn)狀道路格局后應(yīng)按原樣恢復(fù)，以保持整體性，避免新舊路面層觀感不協(xié)調(diào)，所以現(xiàn)狀道路采用透水鋪裝的范圍應(yīng)按原樣恢復(fù)。

透水鋪裝具體要求如下：人行步道透水路面要采用適宜的面層材料，包括透水磚、透水水泥混凝土、透水瀝青等，材質(zhì)視現(xiàn)狀情況而定。透水路面按荷載條件分為人群荷載和輕型荷載，商業(yè)街、城市道路人行道等步行道按輕型荷載設(shè)計。人行步道透水路面下的土基，按照規(guī)定要求，要具有良好的透水性能，其滲透系數(shù)不小于1.0×10-3mm/s，且控制好土基頂面與地下水位之間的距離，一般應(yīng)大于1.0m。當土基、土壤滲透系數(shù)及地下水高程等條件不滿足要求時，應(yīng)增加路基排水設(shè)施。下列地區(qū)的人行步道不應(yīng)采用透水路面：鹽漬土、軟土、膨脹土、有滑坡風險地區(qū)、水源保護區(qū)[3]。

透水磚技術(shù)要求：抗壓強度不小于C50，飽和抗壓強度≥50 MPa，抗折強度≥Cf4.0，有效孔隙率不小于15%，滲透系數(shù)不小于0.1mm/s，對于防滑等級，確定為R3，對于防滑性能指標，確定為BPN≥65，磨坑長度不大于35mm。

透水混凝土選擇粒徑在2.4mm～13.2mm的碎石料，且滿足潔凈、質(zhì)地堅硬、耐久等要求。對于透水混凝土磨坑長度，要控制35mm范圍之內(nèi)；空隙率≥15%；透水系數(shù)≥0.5mm/s；透水混凝土28d抗壓強度要≥25MPa；透水混凝土28d彎拉強度要≥2.5MPa。

3 海綿城市施工

3.1 石材鋪裝及混凝土基礎(chǔ)分縫處理

對于石材鋪裝縱向每隔4m設(shè)置一道伸縮縫，按照規(guī)定，縫寬保持1cm，并且采用硅酮密封膠進行密封。水泥混凝土基礎(chǔ)為了防止熱脹冷縮破壞材料的穩(wěn)定，在橫向設(shè)置縮縫，縮縫采用假縫的形式，分縫間隔與石材分縫間隔一致，切割4cm深，0.8cm寬的縫，用瀝青馬蹄脂填充。

3.2 人行道鋪裝要求

（1）對于人行道鋪裝面層，按照規(guī)定要求，必須達到抗滑、平順、耐磨、美觀等；

（2）人行道鋪裝在樹池處，為避免切割石材，樹池尺寸可根據(jù)石材的大小模數(shù)做適當調(diào)整，鋪裝的樣式及花紋要與圖紙一致；

（3）植物品種：嚴格按設(shè)計中所標植物品種種植，規(guī)格要符合設(shè)計要求。

3.3 種植要點

（1）綠化地整地以及清理：A按照預(yù)算定額，對種植地表進行整地，要將30cm高差以內(nèi)平整綠化地面至設(shè)計放坡要求，與此同時還應(yīng)對種植地面進行，將礫石雜草雜物進行全面清除。B與路邊或路牙相鄰的綠地地面，在設(shè)計時其50-100cm寬度范圍內(nèi)的綠地地面應(yīng)低于路邊或路牙，一般要求要低5cm，這樣可以更好排除地面水。

（2）綠化種植土平均換填50cm，種植土換填工程量不包含用地范圍基本土方平衡。種植時，要檢查各種植點，基肥是否施足，是否與泥土充分拌勻等，應(yīng)保證符合要求。

（3）在花樹木種種過程中，采用的是園林綠化常規(guī)方法，在施入基肥時，要保證基肥能夠充分、均勻的混入到碎土中；在種植喬木時，按照一條直線方式種植橋木；自然點植的花草樹木應(yīng)自然種植，高低錯落有致。

（4）種植的綠地地面土質(zhì)必須符合土質(zhì)要求，清凈雜物，平整至所需坡度，均勻撒施基肥，與土拌勻，然后將塊狀草皮連續(xù)鋪種，草塊間縫小于2cm，之后澆足水，待半干后打?qū)?，使草與土壤充分接觸。隔天連續(xù)拍打3次以上，使草地拍埋實、平整。

（5）按常規(guī)方法，進行其他草木的種植，完成種植，對草木進行修整冠型，以此保證良好的設(shè)計效果；根據(jù)不同的草木品種，科學、合理的確定挖深深度，并混入基肥種植。

（6）為保證施工能充分體現(xiàn)植物造景，要求施工種植時應(yīng)有的放矢，依設(shè)計認真配植；對自然叢植樹，應(yīng)高低搭配有致，反映樹叢的自然生長景觀；對密植花木，應(yīng)小心冠與冠之間的連接、錯落和裸土的覆蓋，以此達到最佳綠化效果。

（7）挖穴時，要先了解地下管線走向，如果在挖穴時，遇到地下異物時，要遵循一定的原則，即“一探、二試、三挖”，保證不挖壞地下管線和構(gòu)筑物。

4 總結(jié)

要科學、合理的確定設(shè)計海綿城市的相關(guān)參數(shù)，以充分保證海綿城市設(shè)計功能的發(fā)揮。與此同時在具體的設(shè)計過程中，應(yīng)遵循一定的設(shè)計原則，做好透水鋪裝設(shè)計、生態(tài)植草溝設(shè)計等設(shè)施的設(shè)計，并且嚴格按照設(shè)計要求，加強施工，確保施工質(zhì)量。