道路排水設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)效益分析

肖 悅 王 雄 封 威

(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)

0 引言

在城市市政排水設(shè)計(jì)中，由于缺乏對(duì)設(shè)計(jì)范圍及項(xiàng)目周邊實(shí)際水文情況的調(diào)查，加上建成區(qū)面積不斷的擴(kuò)大，會(huì)造成不透水面積累積和增加。在相同降雨量的情況下，城市河道的排水壓力會(huì)急劇增加，嚴(yán)重的情況下會(huì)發(fā)生內(nèi)澇，威脅城市居民的安全。結(jié)合市政管理部門的實(shí)踐理論總結(jié)，為發(fā)展“低碳城市”，應(yīng)充分結(jié)合低影響開發(fā)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建筑和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，以組合模式對(duì)道路的排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而滿足凈化污水及雨水、補(bǔ)充地下水等方面的作用。

1 工程簡(jiǎn)介

某項(xiàng)目道路的橫斷面寬度為40 m，道路總長(zhǎng)為3.2 km，是在當(dāng)?shù)厥姓缆方ㄔO(shè)中首次選用組合模式進(jìn)行設(shè)計(jì)的城市市政道路排水系統(tǒng)。為有效進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)工程中城市水污染整治，合理的規(guī)劃水環(huán)境，有效的防治洪澇災(zāi)害等，探索了基于優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施為主的低影響開發(fā)(LID)、綠色建筑(GSI)和傳統(tǒng)的技術(shù)組合方式的道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。有效的探索和處理城市雨水的控制模式，為相關(guān)的工程提供一定的理論依據(jù)。

2 道路排水工藝設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的開展與實(shí)施，結(jié)合道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝基礎(chǔ)上，引入了低影響開發(fā)和綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)理念，將三者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。由于本創(chuàng)新理念在國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目中應(yīng)用的越來越多，因此結(jié)合本工藝的方案，將設(shè)計(jì)理念滲透到綠地凈化系統(tǒng)、滲排一體化系統(tǒng)及傳統(tǒng)的雨水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。首先在綠化凈水系統(tǒng)中，將污染嚴(yán)重的初期雨水進(jìn)行匯流，選擇合適的隔離帶進(jìn)行儲(chǔ)存水，因此在隔離設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使兩側(cè)的綠化隔離帶在高程設(shè)計(jì)上低于市政路面0.2 m，在實(shí)際應(yīng)用過程中，結(jié)合綠化帶的過濾系統(tǒng)及凈水系統(tǒng)的作用后，多余雨水經(jīng)深井流入地下，補(bǔ)充地下水。具體的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

在整個(gè)道路系統(tǒng)排水設(shè)計(jì)中，道路的橫斷面設(shè)計(jì)等道路專業(yè)方面的設(shè)計(jì)也需要與相應(yīng)的低影響開發(fā)技術(shù)配合工藝流程的設(shè)計(jì)相結(jié)合。從圖1中道路排水系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)流程看，在綠化隔離帶設(shè)計(jì)過程中使用LID技術(shù)，結(jié)合滲排一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水流滲入補(bǔ)充地下水，同時(shí)有一部分經(jīng)過處理的雨水能夠流經(jīng)市政雨水管道，排放至附近的水體。

3 工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1 道路橫斷面的設(shè)計(jì)

在道路的橫斷面設(shè)計(jì)中，應(yīng)在機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道之間設(shè)置綠化隔離帶，綠化隔離帶的高程應(yīng)高于非機(jī)動(dòng)車道，高差為0.2 m，綠化隔離帶的位置設(shè)置于馬路牙，每隔30 m進(jìn)行開孔設(shè)置。其基本的設(shè)計(jì)目的是為了能夠滿足路面雨水或者積水能夠順著孔口流入到排水管線中，綠化隔離帶部分的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為雨水口與滲漏一體型的環(huán)保設(shè)計(jì)。此外雨水口高程應(yīng)高于綠化隔離帶路面50 mm，高差設(shè)計(jì)的目的是為了使雨水能夠經(jīng)過相應(yīng)的滲漏系統(tǒng)完成有效的凈化，并流入對(duì)應(yīng)的滲透雨水井內(nèi)。在道路雨水管道的設(shè)計(jì)上，應(yīng)依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，雨水管道的埋深至少為2.5 m以上，高程要低于滲漏一體系統(tǒng)，為方便接收滲漏一體系統(tǒng)的排水。

3.2 滲排一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

滲排一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由滲透井、滲透/滲流管和滲透溢井組成，其中滲透和滲流管的高程位于綠化隔離帶地面以下的1.5 m～2.0 m，管徑一般采用DN300。在雨水滲透管的應(yīng)用中，應(yīng)充分結(jié)合濾水土工包裹，并對(duì)雨水管道的礫石級(jí)配層進(jìn)行輔助入滲處理，從而有效的增大整個(gè)礫石級(jí)配層厚度，使厚度達(dá)到200 mm～250 mm。在雨水初期處理的過程中，應(yīng)結(jié)合綠化隔離帶的實(shí)際存儲(chǔ)及過濾和凈化能力，將雨水中大部分的雜質(zhì)經(jīng)過濾水系統(tǒng)處理后，帶走大部分的大粒徑的雜質(zhì)。少量粒徑少的雜物經(jīng)過滲透井進(jìn)入到相應(yīng)的截污筐中。對(duì)于集水滲透井中的截污筐，能夠?qū)τ晁到y(tǒng)中的雜物進(jìn)行有效的截污，將小粒徑的雜物排入滲排一體化的系統(tǒng)中。但間隔一段時(shí)間以后，整個(gè)系統(tǒng)中的污水或者相應(yīng)的污染物隨著時(shí)間的累積，會(huì)堵塞整個(gè)的截污筐，因此在處理的過程中應(yīng)間隔一段時(shí)間就要清洗截污筐。

3.3 滲透雨水井設(shè)計(jì)

在本項(xiàng)目中，滲透雨水井口徑等參數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)當(dāng)?shù)氐挠晁Ｄ甑慕y(tǒng)計(jì)量，同時(shí)結(jié)合水文地質(zhì)條件。滲透雨水井包括集水滲透井和滲透溢流井兩部分，在其應(yīng)用過程中，往往能夠促進(jìn)雨水口雨水的匯集，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)雨水的下滲。滲透井的間距一般為30 m，距離相近的兩口井之間由滲透管進(jìn)行連接，以方便雨水或者污水的滲漏排出。滲透雨水井的兩邊采用φ20 mm～φ30 mm的礫石級(jí)配進(jìn)行輔助滲透及作業(yè)，整個(gè)的過程中需要采用溢流管進(jìn)行有效的連接，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)保持滲透管與溢流管的口徑一致。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，與溢流井相連的溢流管的高程應(yīng)高于相對(duì)應(yīng)的滲透管的管頂高程，并保證兩者0.5 m的高程差，以確保在雨水滲流的過程中，能夠順暢的進(jìn)入到滲透管中。在滲透井的四周要用濾水的土工布進(jìn)行包裹，在濾水土工布的內(nèi)部應(yīng)包裹符合防滲土工膜，同時(shí)在基坑壁上敷設(shè)相應(yīng)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，以確保整個(gè)滲透井滲透性和相應(yīng)的功能符合設(shè)計(jì)的需求。

4 工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其實(shí)施的效益分析

4.1 工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

結(jié)合傳統(tǒng)的市政道路排水系統(tǒng)的工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，匯總出本工程的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，包括滲透井、滲透管道、透水土工布和礫石級(jí)配的規(guī)格、數(shù)量和材料等。

工程的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。

表1 工程主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

在實(shí)際組合設(shè)計(jì)方案應(yīng)用的過程中，會(huì)遭遇與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的沖擊，尤其是在選材和耗材方面。結(jié)合道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)理念，及現(xiàn)有的規(guī)范和當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)用組合式的設(shè)計(jì)模式時(shí)，此工程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)值沒有發(fā)生較大的變化，因此只列出了第二部分的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，即GSI經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

4.2 工程實(shí)施過程中的實(shí)際效益分析

從雨水洪峰的流量及形成的時(shí)間兩個(gè)參數(shù)上進(jìn)行分析，采用了“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”的應(yīng)用之后，洪峰的徑流時(shí)間明顯縮短，且市政管道的排水效率有所提升，排水量也明顯增大。在雨水的凈化參數(shù)中，對(duì)水質(zhì)的耗氧量和需氧量及氨氮等指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)分析，組合設(shè)計(jì)方案的水質(zhì)明顯得到改善，由此產(chǎn)生較大的環(huán)境效益，按照1次降水產(chǎn)生的路面初雨水量為500 m3，本工程使用組合設(shè)計(jì)方法中計(jì)算得出：雨水中的COD—化學(xué)需氧量為213.5 kg，SS—固體懸浮物的含量為165.5 kg。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，本文首先以項(xiàng)目實(shí)際的開展情況為背景，對(duì)道路排水的工藝內(nèi)容進(jìn)行分析，然后對(duì)采用的“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”設(shè)計(jì)思想及理念進(jìn)行介紹，主要包括道路橫斷面設(shè)計(jì)、道路滲排一體化設(shè)計(jì)和滲透雨水井設(shè)計(jì)，結(jié)合設(shè)計(jì)的內(nèi)容提出了本工程施工過程中的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及環(huán)境效益。得出以下結(jié)論：

1)采用“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”道路排水設(shè)計(jì)理念，需要公路等設(shè)計(jì)專業(yè)的配合，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)做好與相關(guān)專業(yè)的溝通。

2)當(dāng)前，城市市政道路排水需求不斷增大，只促進(jìn)管理部門提升排水系統(tǒng)的排水量是不夠的，還需結(jié)合“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3)采用“LID+GSI+傳統(tǒng)技術(shù)”道路排水設(shè)計(jì)理念，能夠增強(qiáng)雨水收集功能，提升環(huán)境效益。