廈門集美軟件園市政道路LI D技術(shù)指標(biāo)Pear s on分析與研究

關(guān)廣祿

（廈門中平公路勘察設(shè)計院，福建 廈門 361000）

1 引言

目前，我國大多數(shù)城市均存在內(nèi)澇現(xiàn)象，而城市雨洪內(nèi)澇災(zāi)害與城市水文環(huán)境和水循環(huán)過程密不可分[1-2]。水文地理環(huán)境是低影響開發(fā)（LID）空間的基礎(chǔ)依據(jù)，因此，在開發(fā)建設(shè)過程中應(yīng)根據(jù)城市水文空間系統(tǒng)與城市地理空間系統(tǒng)的對應(yīng)關(guān)系，分析城市用地高程、自然匯水空間與地表徑流特征，確定LID開發(fā)過程規(guī)模及空間[3]。在遵循生態(tài)優(yōu)先等原則下，將自然途徑與人工措施相結(jié)合，在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)[4-5]。

2 項目概況

廈門集美區(qū)位于地處東經(jīng)117°57′~118°04′，北緯24°25′~24°26′，集美軟件園三期地處集美灌口-后溪生態(tài)綠楔最南端，集美新城中心區(qū)北側(cè)，廈門北站片區(qū)西側(cè)，灌口小城鎮(zhèn)東側(cè)（見圖1）。年平均降雨量在1 200 mm左右，風(fēng)力一般3~4級，常向主導(dǎo)風(fēng)力為東北風(fēng)。片區(qū)道路綜合運用下凹式綠地、透水鋪裝、路緣石開口等方式對片區(qū)道路進(jìn)行LID設(shè)計。

圖1 地理位置圖

3 技術(shù)研究

3.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

集美軟件園三期片區(qū)已進(jìn)行海綿建設(shè)詳細(xì)規(guī)劃，共計劃分10個徑流控制單元，徑流總量控制率范圍為65%~75%，具體各分區(qū)控制指標(biāo)詳見圖2。

3.2 排水組織

車行道雨水流經(jīng)路緣石開口[6-7]進(jìn)入下凹式綠地，超標(biāo)雨水則經(jīng)溢流口泄入市政雨水管道；人行道及非機動車道主要由自身透水鋪裝部分下滲，或排入側(cè)分帶，超標(biāo)雨水亦由溢流井排入雨水管道。排水組織分析詳見圖3。

圖2 規(guī)劃徑流控制單元

3.3 路面透水鋪裝

透水鋪裝在調(diào)蓄徑流總量控制率及污染控制率方面具有較大貢獻(xiàn)，其中污染控制率（以SS計）高達(dá)80%~90%[8]，鑒于機動車道透水鋪裝設(shè)計復(fù)雜，施工難度大，路基存在滲水隱患，本工程僅于人行道及非機動車道處設(shè)透水鋪裝。路面結(jié)構(gòu)詳設(shè)計見圖4和圖5。

圖3 排水組織分析圖（單位：cm）

圖4 非機動車道結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（單位：cm）

圖5 人行道結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（單位：cm）

3.4 下凹式綠地

污染物在下凹式綠地中的去除主要是通過過濾沉淀作用，對SS、COD和重金屬均有較好的去除效果，可以滯留雨水中93%的SS，當(dāng)坡度較緩時，效果則更好[9]。鉛離子的平均去除率能達(dá)到17%~41%，銅離子的平均去除率能達(dá)到34%，鋅離子的平均去除率能達(dá)到75%~91%[10-11]，Deletic[12]的研究表明，下凹式綠地對TN和TP去除率為60%以上。本工程設(shè)計綠化帶結(jié)構(gòu)從上至下依次為60 cm種植土層、10 cm砂層、40 cm礫石層，種植土層一般由60%~85%砂子，5%~10%有機成分，不超過5%黏土（滲透系數(shù)不小于1×10-5m/s）等成分混合而成，并于礫石層底部設(shè)穿孔PVC管以排除超標(biāo)滲透雨水，詳細(xì)結(jié)構(gòu)層詳見圖6。

4 討論與分析

4.1 設(shè)計結(jié)果相關(guān)性分析

依據(jù)《廈門市海綿城市建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（試行）徑流控制率相關(guān)計算公式[13]，本次設(shè)計根據(jù)道路寬度及位置選取10條代表性道路進(jìn)行計算分析，結(jié)果詳見表1。

根據(jù)上述結(jié)果，徑流總量控制率范圍為62%~79%，基本滿足規(guī)劃要求。對上述結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，可得結(jié)果詳見表2。

由Pearson相關(guān)性結(jié)果可得，徑流總量控制率與路線長度及寬度存在一定的相關(guān)關(guān)系，無顯著性相關(guān)特征，與透水鋪裝面積在顯著性水平α=0.01上極顯著性相關(guān)，與綠化帶面積在α=0.05水平上顯著性相關(guān)。該結(jié)果表明，在道路LID建設(shè)過程中，相對綠化帶而言，透水鋪裝部分在徑流總量進(jìn)行調(diào)蓄時貢獻(xiàn)較大，該現(xiàn)象主要形成原因是片區(qū)道路透水鋪部分厚度為42 cm，同時寬度為7~12 m，且孔隙率為10%~30%，在下滲過程中形成了一定容積的下滲調(diào)蓄空間，導(dǎo)致其調(diào)蓄空間相對3~4 m寬下凹綠地（設(shè)計積水10 cm）更大。徑流污染控制率與透水鋪裝面積及綠化帶面積均在α=0.01水平上極顯著性相關(guān)，與路線長度及路基寬度無顯著性相關(guān)關(guān)系，表明徑流污染主要受道路透水鋪裝及下凹綠地鋪設(shè)范圍影響，該研究結(jié)果與《廈門市海綿城市建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖集（試行）》（廈2016-J-1）中透水鋪裝污染控制率（以SS計）80%~90%，雨水濕地50%~80%相一致，且與Deletic的綠地徑流污染去除率60%以上研究結(jié)果相符合。

同時，徑流污染控制率與徑流總量控制率極顯著性相關(guān)結(jié)果表明，在工程實際中，能夠以徑流總量控制率作為市政道路LID設(shè)計控制指標(biāo)，即與相關(guān)規(guī)范中以徑流總量控制率為主要控制目標(biāo)相一致。

圖6 下凹式綠地結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（單位：cm）

表1 指標(biāo)計算結(jié)果一覽表

表2 道路參數(shù)與徑流控制率Pear s on相關(guān)性分析

4.2 工程合理性分析

本次為對片區(qū)設(shè)計結(jié)果進(jìn)行合理性分析，主要選取徑流控制率偏低的支路支四路、支五路、支六路、橫三路延伸段、次干路軟三橫路、誠毅大街6條道路為例進(jìn)行分析，與周邊地塊屬性統(tǒng)籌設(shè)計，依據(jù)片區(qū)土地利用規(guī)劃，設(shè)計結(jié)果詳見表3。

表3 規(guī)劃片區(qū)年徑流總量控制率計算指標(biāo)一覽表

表3結(jié)果表明，其中支六路徑流控制率結(jié)果較高，參考4.1節(jié)研究成果，主要與其道路橫斷面組成有關(guān)，透水鋪裝與綠化帶部分占道路面積比例達(dá)到60%以上；其余支路綠化設(shè)施主要為樹池，本次為避免樹池后續(xù)運行造成點源污染，未進(jìn)行生態(tài)設(shè)計，故橫三路延伸段、支四路西段、支五路、支五路等道路僅由透水鋪裝部分及樹池自身下滲進(jìn)行調(diào)節(jié)，其徑流控制率體現(xiàn)較低水平，僅為23%~25%，在與徑流控制單元綠地統(tǒng)籌加權(quán)設(shè)計后，加權(quán)設(shè)計結(jié)果滿足各徑流控制單元徑流總量控制率要求，達(dá)到了80%以上，結(jié)果詳見表3。

綜上所述，設(shè)計片區(qū)內(nèi)各道路與周邊綠地統(tǒng)籌規(guī)劃實施后，均可達(dá)到其控制單元內(nèi)徑流總量控制率要求，結(jié)合4.1節(jié)研究成果，設(shè)計成果與規(guī)范[13]及相關(guān)文獻(xiàn)[12]基本保持一致，故本工程LID設(shè)計成果具備一定工程合理性，對相關(guān)道路LID建設(shè)具有一定借鑒意義。

5 結(jié)論

1）集美軟件園三期片區(qū)市政道路LID建設(shè)過程中，以透水鋪裝及下凹式綠地設(shè)計為主，透水鋪裝由上至下依次為透水磚或透水瀝青面層，透水混凝土，級配碎石。

2）流污染控制率與徑流總量控制率在α=0.01水平極顯著性相關(guān)，徑流總量控制率與透水鋪裝寬度在α=0.01水平上極顯著性相關(guān)，與綠化帶寬度在α=0.05水平上顯著性相關(guān)，相對綠化帶而言，透水鋪裝部分在徑流總量進(jìn)行調(diào)蓄時貢獻(xiàn)較大。

3）集美軟件園三期片區(qū)內(nèi)各道路與周邊綠地統(tǒng)籌規(guī)劃實施后，徑流總量控制率達(dá)到了80%左右，滿足其控制單元內(nèi)徑流總量控制率65%~75%的要求，具備工程合理性，對市政道路LID建設(shè)具有一定工程借鑒意義。