淺談武定縣海綿城市

曾宇

摘要： 該文介紹了武定縣建設(shè)海綿城市中雨水生態(tài)調(diào)蓄池的設(shè)計方案，首先介紹了項目的概況與雨水調(diào)蓄池的設(shè)計目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行雨水調(diào)蓄池的計算，確定調(diào)蓄池容積及工藝流程，并對調(diào)蓄池平面、高程、池底防滲、駁岸、進(jìn)出口及綠化如何設(shè)計，總結(jié)了一些經(jīng)驗。

Abstract： This paper introduces the design scheme of the construction of city ecological rainwater storage tanks in Wuding county. Firstly， it introduces the general situation of the project and design goal， and according to the goal to establish a mathematical model for calculating the rainwater storage tank， determines storage tank volume and the process flow. And it has summed up some experiences about how to design the reservoir plane， elevation， bottom seepage， revetment， the export and import as well as green.

關(guān)鍵詞： 武定縣；海綿城市；雨水調(diào)蓄池；設(shè)計

Key words： Wuding County；sponge city；rainwater storage tank；design

中圖分類號：TL353+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）14-0198-03

0 引言

武定縣在建設(shè)北部新城過程中，需要融入海綿城市的先進(jìn)理念；在解決片區(qū)開發(fā)硬化后雨水徑流洪峰問題及初期雨水污染問題的同時打造片區(qū)相應(yīng)生態(tài)景觀；這便是建設(shè)雨水調(diào)蓄池設(shè)計的初衷。如何在低影響開發(fā)的前提下建設(shè)生態(tài)的具有一定景觀功能的雨水調(diào)蓄池在當(dāng)今國內(nèi)城市建設(shè)中并不多見，本文通過項目實踐設(shè)計，提供了一些低影響開發(fā)條件下生態(tài)雨水調(diào)蓄池的設(shè)計思路和計算方法，并對相關(guān)關(guān)鍵性節(jié)點如何處理做了介紹。

1 項目概況

武定縣位于云南省的中部，楚雄州的東北部，東鄰昆明市祿勸縣，南與祿豐、富民毗鄰，西與元謀接壤，北與四川會理縣金沙江相望，全縣國土面積3322km2。

武定縣按照政府主導(dǎo)規(guī)劃，通過實施市政基礎(chǔ)建設(shè)使土地增值，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)縣城北片區(qū)。該片區(qū)的建設(shè)使縣城從現(xiàn)有的3.8km2基礎(chǔ)上擴大3km2，達(dá)6.8km2。區(qū)域范圍內(nèi)涉及8條道路和2條村莊進(jìn)出口通道及一條河道與一座雨水調(diào)蓄池。雨水調(diào)蓄池屬于海綿城市的一個部分，對片區(qū)徑流雨水進(jìn)行吸納，蓄滲和緩釋，能有效控制雨水徑流，對初期雨水的凈化也有一定作用。

新建雨水調(diào)蓄池位于北城大道以東，濱河路以西，烏龍河以北，武禪路以南規(guī)劃區(qū)域范圍之內(nèi)，總占地約33.177畝，現(xiàn)狀多為耕地與荒地。（見圖1）現(xiàn)狀地坪標(biāo)高為1708～1709.5m，在1707.0m以上為耕作土：主要由灰褐色粘性土及少量植物根系組成，結(jié)構(gòu)松散，稍濕。耕土之下3m左右為粉質(zhì)黏土：灰褐色，褐紅色，硬塑狀態(tài)，稍濕，稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強度及韌性中等，局部含5～10%礫石。

2 設(shè)計方案

2.1 設(shè)計目標(biāo)

雨水調(diào)蓄池是城市低影響開發(fā)技術(shù)的一種終端措施，其通過雨水入滲調(diào)控和地表徑流調(diào)控，實現(xiàn)雨水的資源化，可使水文循環(huán)向著有利于城市生態(tài)的方向發(fā)展。將雨水調(diào)蓄池這種綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用于城市雨水管理，可實現(xiàn)削減污染保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)雨水資源利用、削減城市地表徑流、美化景觀人文環(huán)境、培養(yǎng)公眾環(huán)保意識等多重功能，是生態(tài)、和諧、科學(xué)發(fā)展理念的生動體現(xiàn)。雨水調(diào)蓄池的功能具體體現(xiàn)如下：①凈化初期雨水。②用于削減城市地表徑流的峰值流量。③旱季蓄水再利用。④提高城市的景觀、生態(tài)環(huán)境。

2.2 計算過程

當(dāng)用于削減峰值流量時，雨水調(diào)蓄設(shè)施的調(diào)蓄量應(yīng)根據(jù)內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)和地區(qū)徑流量控制標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過比較雨水調(diào)蓄工程上下游的流量過程線，采用下列數(shù)學(xué)模型確定：

V=？蘩■■[Qi（t）-Qo（t）]dt

式中：

V——調(diào)蓄量或調(diào)蓄池有效容積（m3）；

Qi——調(diào)蓄設(shè)施上游設(shè)計流量（m3/s）；本調(diào)蓄池匯水面積約為：55hm2，按2年一遇重現(xiàn)期計算；

Qo——調(diào)蓄設(shè)施下游設(shè)計流量（m3/s）；下游出口流量擬按雙排d600管道滿流進(jìn)行假定，排水坡度0.005；

T——降雨歷時（min）。

根據(jù)計算，得出V=15660m3。

2.3 工藝流程

雨水調(diào)蓄池工藝流程為：市政管網(wǎng)—進(jìn)水（設(shè)置細(xì)格柵條）—緩沖沉淀池—平流式潛流濕地—調(diào)蓄池—出水—烏龍河。雨水調(diào)蓄池設(shè)計考慮三段式設(shè)計，第一段為緩沖沉淀池，主要功能為削減初期徑流雨水動能，沉淀消減SS；第二段為平流式潛流濕地，通過碎石填料與植物根莖的凈化作用消減初期雨水中的污染物；第三段為調(diào)蓄區(qū)，主要功能為消減洪峰調(diào)蓄并兼顧景觀功能。

2.4 調(diào)蓄池平面設(shè)計

調(diào)蓄池布置于武定縣武禪路、北城大道、烏龍河與濱河路邊界范圍內(nèi)，正常水面面積為13969m2，池底面積為12057m2。第一段為緩沖沉淀區(qū)，水面面積為1400m2，有效水深為1.0-1.5m；第二段為平流潛流濕地，水面面積3927m2，有效水深1.0-1.5m；第三段為調(diào)蓄區(qū)，水面面積為8642m2，有效水深1.5-1.8m。調(diào)蓄池有效容積為23540m3。平面布置，結(jié)合道路與河道平面規(guī)劃，最大化設(shè)置水面面積，合理銜接調(diào)蓄池與周邊道路及河道邊界。利用規(guī)劃邊界面積，考慮曲折繞行布置，增加調(diào)蓄池內(nèi)水力停留時間。

擬建調(diào)蓄池設(shè)計容積為23540m3，計算調(diào)蓄池需要最小容積為15660m3；23540m3>15660m3，滿足容積要求。

2.5 調(diào)蓄池豎向設(shè)計

豎向控制因素主要為：市政進(jìn)水雨水管道標(biāo)高、烏龍河河底標(biāo)高、烏龍河水位標(biāo)高控制。本次設(shè)計主軸線縱斷高程控制為：市政管網(wǎng)—進(jìn)水—緩沖沉淀池（0.003坡度控制）—平流式潛流濕地（0.003控制）—調(diào)蓄池（低于潛流濕地0.3m，平坡）—出水—烏龍河。調(diào)蓄池高程設(shè)計盡量平緩自然，避免折角棱角出現(xiàn)。（見圖2）

2.6 進(jìn)水口消能設(shè)計

進(jìn)水由武禪路d1650管道提供，雨水進(jìn)入調(diào)蓄池考慮設(shè)置八字型出口。出水口端布置鋼筋混凝土仿木樁，樁徑為Φ290-Φ310mm之間，小端制成30cm長的尖頭，樁長2-2.5m；利用挖機鏟背貫入設(shè)計地面至持力層。仿木樁地上高度控制在60cm左右。仿木樁貫入之后，考慮60cm的手?jǐn)[換填片石，片石體積不大于30cm×30cm。

2.7 出水口水位控制設(shè)計

出水口設(shè)計考慮分高程出水，按高、中、低三種高度分級。最低級為放空管道，作用是排空調(diào)蓄池內(nèi)水體，最低級雙排d600管底標(biāo)高；第二級為常水位控制出口；第三級為最高水位控制出口。

2.8 駁岸設(shè)計

考慮兩種形式的駁岸設(shè)計，駁岸A為三維生態(tài)護(hù)坡袋駁岸，駁岸B為自然放坡駁岸，駁岸A考慮設(shè)置在坡比小于1：1.5情況下采用，駁岸B為自然放坡，坡比不小于1：2.5，結(jié)合現(xiàn)場不同情況，周邊地形進(jìn)行放坡。

①三維生態(tài)護(hù)坡是集土木工程結(jié)構(gòu)、綠化、環(huán)保、節(jié)能降耗于一體，由具備特殊功能及特定技術(shù)參數(shù)要求的組件構(gòu)成。組件主要包括：生態(tài)袋、扎口帶、縫袋線及滿足多向排水功能與強度要求的網(wǎng)肋型聯(lián)結(jié)扣等。

②生態(tài)袋：以聚丙烯為主要原料，具有抗紫外線、抗酸堿鹽、抗微生物侵蝕、透水不透土等功能。采用無紡針刺工藝經(jīng)單面燒結(jié)制成，袋體材料不含對環(huán)境有危害性影響的聯(lián)苯胺等23種禁用的可分解芳香胺成分；生態(tài)袋材料質(zhì)量≥100g/m2，對植物非常友善，植物根莖能自由穿透袋體快速生長。

2.9 池底防滲設(shè)計

池底防滲做法分三段，以潛流濕地進(jìn)出水擋墻為界進(jìn)行劃分，分為沉淀池防滲、潛流濕地防滲、主調(diào)蓄池防滲。

根據(jù)表1內(nèi)容比選分析，結(jié)合武定實際情況，選定調(diào)蓄池池底防滲做法。

①沉淀池防滲自上而下做法為：

卵礫石30cm；HDPE土工膜；厚粗砂10cm；黏土夯實80cm（壓實度93%）。

②潛流濕地防滲自上而下做法為：

HDPE土工膜；厚粗砂10cm；黏土夯實80cm（壓實度93%）。

③主調(diào)蓄池防滲自上而下做法為：

卵礫石30cm；厚粗砂10cm；黏土夯實80cm（壓實度93%）。

2.10 植物選擇

植物設(shè)計充分考慮其四維特點，即景隨四季，四季有景。依據(jù)片區(qū)的景觀格局分布，植物配置劃分為色葉植物區(qū)、觀花植物區(qū)、香花植物區(qū)、水生植物區(qū)等。在主入口處以色葉植物為主，入口廣場景觀在季節(jié)的轉(zhuǎn)換中形成時空的律動。水生植物區(qū)與自然融合，在潛流濕地去采用彩色水生植物形成斑斕的花帶，展現(xiàn)喧囂城市中一座“靜謐花園”的主題。

①基調(diào)樹種：香樟、水杉、雞嗉子、楓香；

②骨干樹種：四季桂、藍(lán)花楹、烏桕、二喬玉蘭、紫薇；

③灌木及地被：大花美人蕉、紅葉石楠、紫鴨跖草；

④水生植物：蒲葦、水生美人蕉、千屈菜、黃菖蒲、再力花。

3 結(jié)束語

武定雨水調(diào)蓄池的設(shè)計，是海綿城市建設(shè)的一種體現(xiàn)，亦屬于海綿城市的一個內(nèi)容。它能夠一定限度地消減徑流，提高片區(qū)排水能力，同時還能改善初期徑流雨水的污染。因此，片區(qū)雨水調(diào)蓄池實施是十分必要的。通過武定縣城生態(tài)雨水調(diào)蓄池的建設(shè)，就像片區(qū)建設(shè)的一塊海綿，能吸水、滯水、凈水也能排水。

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