淺析某市政道路的海綿城市給排水設(shè)計(jì)

黃璐璐

(廈門鷺通勤水務(wù)工程有限公司,福建 廈門 361000)

源頭改造作為海綿城市建設(shè)的重要措施之一,除了能延緩峰值時(shí)間,削減流量峰值,還能確保安全溢流,高效控制面源污染。源頭改造應(yīng)做到分層滯留、就地消納,包括住宅小區(qū)改造,公共建筑改造,公園綠地改造和市政道路改造等。城市的地表徑流雨水及其污染物產(chǎn)生的主要場(chǎng)所之一在市政道路,有效控制市政道路的徑流雨水顯得尤為重要,故如何采取切實(shí)有效的措施,進(jìn)行對(duì)市政道路的海綿城市給排水設(shè)計(jì),從而改善城市居住環(huán)境,提高城市居民居住質(zhì)量,是擺在給排水設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)課題。

1 項(xiàng)目背景

本項(xiàng)目位于某海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)域,為在建道路,是一條集交通和生活功能為一體的綜合性城市主干路,是重要的路網(wǎng)骨架之一。該道路標(biāo)準(zhǔn)路幅寬為46m,道路總長(zhǎng)3353.03m。

本次針對(duì)項(xiàng)目自身的特點(diǎn)及海綿城市建設(shè)要求對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行局部調(diào)整,一方面考慮節(jié)約造價(jià),減少對(duì)已施工內(nèi)容的影響,并減少工程浪費(fèi)；一方面考慮方案合理有效,爭(zhēng)取達(dá)到最優(yōu)效果。

本道路改造設(shè)計(jì)在道路工程施工圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上根據(jù)海綿城市建設(shè)理念,綜合運(yùn)用透水鋪裝、下凹綠地、植草溝、雨水花園、路緣石開口等措施來對(duì)道路進(jìn)行改造,有效提高道路的雨水徑流量控制和面源污染控制,達(dá)到海綿城市建設(shè)要求。

市政道路設(shè)計(jì)首先要滿足道路交通功能,在保證交通安全的原則下,進(jìn)行低影響開發(fā)改造,達(dá)到規(guī)劃要求的指標(biāo)要求。本次設(shè)計(jì)在實(shí)施建設(shè)過程中考慮最大程度減少對(duì)城市原有水系統(tǒng)和水環(huán)境的影響,市政道路類新、改建項(xiàng)目可按類別代碼S1城市道路用地選取,其綜合雨量徑流系數(shù)按≤0.60進(jìn)行控制,并采取促進(jìn)雨水下滲的有效措施,以實(shí)現(xiàn)雨水資源綜合利用的同時(shí)不增加徑流量的低沖擊開發(fā)模式。

2 改造方案

透水鋪裝：通過透水鋪裝改造,起到降低雨水徑流、增加雨水滲透、凈化雨水水質(zhì)等一系列的生態(tài)效益。

下凹式綠地：下凹式綠地為綠地高程低于路面的綠化方式,綠地內(nèi)設(shè)置雨水口溢流設(shè)施,溢流面高程介于下凹綠地高程與路面高程之間。通過綠地的吸收、滯滲作用實(shí)現(xiàn)削峰調(diào)蓄,超標(biāo)雨水則可通過溢流雨水口收集排泄至市政雨水管渠。雨水通過開口路緣石進(jìn)入下凹綠地,再通過溢流雨水口回市政管道中。

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)該區(qū)域海綿城市建設(shè)實(shí)施方案與行動(dòng)計(jì)劃的要求,確定本次設(shè)計(jì)的雨水年徑流總量控制率達(dá)到75%,對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為32毫米。城市道路綜合雨量徑流系數(shù)≤0.60。設(shè)計(jì)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)按照50年一遇,設(shè)計(jì)排澇標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇。

2.2 計(jì)算公式：設(shè)計(jì)暴雨量計(jì)算

本次設(shè)計(jì)雨水根據(jù)分散就地排放原則設(shè)計(jì),各段匯水面積較小,采用城市暴雨公式計(jì)算流量。設(shè)計(jì)暴雨徑流量計(jì)算：

Q=φ×q×F(升/秒)

式中：ψ為徑流系數(shù),取值0.67-0.78,本工程綜合徑流系數(shù)取0.70；F為匯水面積(公頃)；q為暴雨強(qiáng)度。

式中：P為重現(xiàn)期：采用3年。

t=t1+t2

式中：t1為地面集水時(shí)間(5～15分鐘),t2為管道內(nèi)水流時(shí)間(分鐘)。

2.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

本項(xiàng)目為在建道路,本次改造主要根據(jù)其可行性、合理性進(jìn)行改造。本次改造主要包含橫斷面改造及路面結(jié)構(gòu)改造兩方面內(nèi)容。橫斷面改造主要將綠化帶調(diào)整為下凹式綠地,路面結(jié)構(gòu)改造主要將非機(jī)動(dòng)車道調(diào)整為透水結(jié)構(gòu)。

本次設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為道路范圍內(nèi)兩側(cè)綠化帶、側(cè)分帶、中央分隔帶及道路退線綠地內(nèi)沉砂池、溢流雨水口、下凹綠地、雨水口連接管、植草溝、雨水花園等,原設(shè)計(jì)道路下雨水主干管不做調(diào)整。

道路兩側(cè)綠化帶采用下凹綠地。人行道及輔道雨水先排至下凹綠地后再溢流排至雨水主管,通過“蓄、滯、凈、排”綜合作用,起到海綿城市效應(yīng)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)圖

2.3.1 下凹綠地設(shè)計(jì)

道路車行道兩側(cè)綠化帶和側(cè)分帶均設(shè)計(jì)成下凹綠地,進(jìn)水口低于設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)車道邊緣5厘米,綠化帶面層低于機(jī)動(dòng)車道邊緣約20厘米。①每隔12米設(shè)置立緣石開口,車行道內(nèi)雨水分段匯集進(jìn)入下凹綠地內(nèi),在每個(gè)排水單元末端設(shè)置溢流式雨水口,將來不及入滲的雨水溢流排入市政雨水管道系統(tǒng),下凹綠地內(nèi)溢流式雨水口井座底標(biāo)高高于下凹綠地10厘米。②在溢流式雨水口下游位置設(shè)置一道擋水堰,堰頂高程高于下凹綠地底面10厘米,擋水堰頂部鋪設(shè)一層5cm厚鵝卵石。③下凹綠地碎石層中鋪設(shè)PVC穿孔管,管徑DN200,開孔率不少于2%。

雨水徑流進(jìn)入下凹綠地后經(jīng)過下凹綠地滯留、植物過濾截留和地下滲透等作用,可以降低地表徑流流速,減少徑流流量,從而起到調(diào)蓄峰流量的作用,同時(shí)可以增加雨水土壤入滲量和凈化雨水水質(zhì)的作用。下凹綠地選擇適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快、生物量大同時(shí)喜濕、耐淹的植物。主要功能：蓄水、滯留、凈化、排放雨水。

2.3.2 雨水花園

遠(yuǎn)期在道路兩側(cè)退線綠化帶中設(shè)植雨水花園,布置寬度按3～5米考慮,,消納滯留道路和綠化退線內(nèi)的雨水。退線綠化內(nèi)雨水花園間距為200m左右設(shè)一座,雨水花園蓄水有效水深

0.4m,面積15～20。雨水花園溢流口標(biāo)高比雨水花園池底高50cm,比人行道標(biāo)高低10cm。主要功能：蓄水、滯留、凈化、排放雨水。

2.3.3 植草溝

植草溝不僅可以作為輸送雨水的流道,其中的植被對(duì)雨水還有滯留作用。土壤具有雨水滲透和過濾的作用,增大雨水阻力的同時(shí)也可以降低雨水徑流的流速,延長(zhǎng)雨水匯流時(shí)間,達(dá)到延緩洪峰出現(xiàn)時(shí)間,消減洪峰流量的作用。同時(shí),植草溝構(gòu)成的植被、土壤、微生物系統(tǒng),可以有效去除雨水中的懸浮固體顆粒和部分溶解性的污染物。主要的功能為滯留、凈化、排放雨水。

2.4 控制指標(biāo)計(jì)算

2.4.1 綜合雨量徑流系數(shù)

本次設(shè)計(jì)道路主要由人行道、非機(jī)動(dòng)車道、機(jī)動(dòng)車道、輔道、綠化帶、側(cè)分帶、中央分隔帶、退線綠化等組成,綜合雨量徑流系數(shù)通過加權(quán)平均計(jì)算得到。

2.4.2 雨水調(diào)蓄量計(jì)算

根據(jù)75%年徑流總量控制率為目標(biāo),本工程地區(qū)設(shè)計(jì)降雨量32mm,市政道路綜合雨量徑流系數(shù)0.6,故年徑流控制總量(即下凹綠地和生物滯留帶應(yīng)具有的調(diào)蓄容積)為：V=10HφF=10x32x0.6x16.34=3137m3。

本次設(shè)計(jì)道路的下凹綠地總面積30170,有效調(diào)蓄水深為0.1m,調(diào)蓄容積約3017m3；

雨水花園總面積為888,有效調(diào)蓄水深為0.4m,調(diào)蓄容積約355m3；

則本次設(shè)計(jì)海綿城市措施總調(diào)蓄容積為3372m3,能滿足75%年徑流總量控制率的目標(biāo)。

3 結(jié)論

本文結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)市政道路海綿城市的給排水設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和介紹,得到以下結(jié)論：對(duì)于道路海綿城市的給排水設(shè)計(jì),應(yīng)綜合運(yùn)用透水鋪裝、下凹綠地、植草溝、雨水花園、路緣石開口等措施來對(duì)道路進(jìn)行改造,使其在雨水徑流量控制和面源污染控制方面得到有效提高,達(dá)到海綿城市建設(shè)要求。