南寧市順江路海綿化工程設(shè)計案例研究

呂永藝

（中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司）

1 工程概況及海綿城市建設(shè)背景

隨著我國現(xiàn)代化的進程發(fā)展，人口向大都市、各省市首府集中，使得現(xiàn)有城市不斷向外擴張，土地的硬化范圍越來越廣，導(dǎo)致土地對雨水的收集能力減弱，出現(xiàn)內(nèi)澇。海綿城市正是通過技術(shù)措施使城市土地再次吸納、儲存雨水，凈化水質(zhì)。南寧市是廣西壯族自治區(qū)的中心城市，既是廣西重要的政治、經(jīng)濟中心，也是海綿城市的重要試點單位。

本次設(shè)計項目順江路位于南寧市青秀區(qū)長塘鎮(zhèn)牛灣島范圍內(nèi)。道路由西向東，沿南寧邕江河畔，是牛灣島環(huán)島路網(wǎng)中的南段城市主干路。根據(jù)順江路在南寧市的道路等級，同時針對南寧市經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)澇、積水情況，需對該道路進行海綿化設(shè)計。道路設(shè)計長2324.028m，道路紅線寬40m，后排綠地預(yù)留寬度10m。設(shè)計的橫斷面布置形式為4.75m人行道+5.5m 非機動車道+2m 側(cè)分帶+15.5m 機動車道+2m 側(cè)分帶+5.5m 非機動車道+4.75m 人行道=40m。本項目年徑流控制率為71.05%，年徑流污染削減率為60.39%，兼顧水力發(fā)電及其他的綜合利用工程。

2 主要技術(shù)標準

2.1 年徑流控制率

本工程主要采用的海綿化措施有：人行道采用透水鋪裝設(shè)計，生態(tài)樹池采用連續(xù)帶樹池，綠化帶設(shè)置復(fù)雜生物滯留設(shè)施。根據(jù)道路不同結(jié)構(gòu)、類型劃分，經(jīng)計算得出道路綜合徑流系數(shù)及雨水量控制目標。道路主要為瀝青路面、人行道透水鋪裝、生態(tài)樹池及綠地，其徑流系數(shù)ψ分別取0.9、0.2、0.15。外排綜合雨量徑流系數(shù)及控制雨量計算詳見表1。

本項目匯水面積為45491m2。根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，加權(quán)平均法計算道路的綜合雨量徑流系數(shù)Ψ=0.69。

1）規(guī)劃雨水調(diào)蓄容積計算：

式中，W調(diào)為雨水調(diào)蓄容積，m3；H為年徑流總量控制率對應(yīng)設(shè)計降雨量，mm；Ψz為綜合徑流系數(shù)；F為匯水面積，m2。根據(jù)上述計算，本項目所需要的雨水調(diào)蓄容積=1667.31m3。

2）實際調(diào)蓄容積復(fù)核：

式中，W為項目內(nèi)實際雨水調(diào)蓄容積，m3；Wi為各海綿措施雨水調(diào)蓄容積，m3；Fi為各海綿措施所占的面積，m2；hi為各措施蓄水厚度，m。本項目中，側(cè)分帶、樹池有效蓄水深度均取15cm。

表1 計算表

經(jīng)計算，側(cè)分帶實際有效蓄水面積6400.16m2，人行道樹池實際有效蓄水面積5402.77m2，則本項目實際調(diào)蓄容積為1770.44m3。按照實際措施調(diào)蓄容積為1770.44m3，反算得降雨量為24.10mm，故按照《南寧市多年平均徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量表》反算的場地內(nèi)年徑流總量控制率為71.05%。經(jīng)上述計算，本工程道路滿足年徑流總量控制率＞70%的要求。

2.2 雨水徑流污染物控制率計算

根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的構(gòu)建》計算不同低影響開發(fā)措施的污染物去除率，結(jié)合本項目中所涉及的低影響開發(fā)措施占比，進行加權(quán)平均計算。年SS 總量去除率=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。計算中，低影響開發(fā)設(shè)施對SS 的平均去除率為各海綿措施類型的加權(quán)平均值，其中機動車道雨水匯入側(cè)分帶下沉式綠地，其去除率按下沉式綠地考慮。本工程SS 總量去除率=71.05%×0.85=60.39%。

本工程年徑流污染削減率控制目標（一般以年SS 總量去除率計）為50%。本工程年徑流污染物去除率根據(jù)《南寧市海綿城市規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》低影響開發(fā)設(shè)施比選一覽表的不同單項設(shè)施的污染物去除率進行加權(quán)平均計算（見表2）。

經(jīng)計算，本項目污染物去除率為60.39%，滿足《南寧市海綿城市規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》關(guān)于年徑流污染削減率（一般以年SS 總量去除率計）不低于50%的要求。

3 設(shè)計原則

建設(shè)海綿城市可持續(xù)雨水管理的基本原則，首先將雨水作為一項寶貴資源：全球水資源有限，對雨水的綜合利用，可有限緩解城市用水緊張，可將收集的雨水用作灌溉植物的水源，也可用于清潔道路。再則要重視對流域水系統(tǒng)的影響：海綿城市的建設(shè)，對所在區(qū)域會產(chǎn)生積極的經(jīng)濟和環(huán)境影響，可以減少城市內(nèi)澇，改善區(qū)域生態(tài)水資源環(huán)境，促進水環(huán)境的綠色發(fā)展。然后和項目規(guī)劃設(shè)計結(jié)合：通過對基礎(chǔ)設(shè)施、小區(qū)、公園等整體性規(guī)劃設(shè)計，可使城市海綿設(shè)計從整體上和宏觀上保障其基本功能，減少管道設(shè)施的建設(shè)。接著，應(yīng)用種類多樣的技術(shù)措施，如市政道路采用多種措施，包括生態(tài)樹池，人行道鋪裝，以及下沉式綠地等工程措施，實現(xiàn)雨水系統(tǒng)低影響開發(fā)，保障海綿城市的實行。最后，根據(jù)現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合綠色發(fā)展的理念，共同打造符合人類宜居的綠色城市[1]。

4 工程海綿化技術(shù)措施

本項目區(qū)域內(nèi)影響海綿工程設(shè)計的主要因素為沿線特殊地質(zhì)、降雨量大、土壤滲透性較差。設(shè)計在優(yōu)化道路橫坡及道路與周邊規(guī)劃的豎向關(guān)系的前提下，設(shè)置低影響開發(fā)設(shè)施，以增加道路滲蓄容積，提高雨水徑流量控制率。

4.1 橫斷面

本項目道路紅線寬度40m，橫斷面雨水流向如下：機動車道雨水匯流至側(cè)分帶溢流式雨水口，非機動車道雨水匯流至人行道綠化帶，土層含水飽和后水位上升，當(dāng)水位高于溢流雨水口頂面標高時溢流入雨水口排入下游雨水管道系統(tǒng)排走。人行道結(jié)構(gòu)層透水，將雨水滲透至地下，通過反坡排至道路紅線外側(cè)的后排綠地。

4.2 人行道鋪裝

人行道鋪裝結(jié)構(gòu)下的土基性質(zhì)通常受當(dāng)?shù)貐^(qū)域地質(zhì)條件和填料性質(zhì)的影響，對于土基位于膨脹土、水源保護區(qū)或采用滲透性不好的粘性土填料時，水的進入會影響土基的承載能力、穩(wěn)定性及周邊水源安全性。因此，人行道鋪裝層的滲水不能直接進入土基，稱之為半透水型結(jié)構(gòu)；而對于位于滲透性較好的區(qū)域或采用砂性土等材料為填料時，人行道鋪裝層的滲水可以快速滲透，不影響土基承載力和穩(wěn)定性，稱之為全透水型結(jié)構(gòu)。所以在選擇透水性人行道鋪裝結(jié)構(gòu)型式時應(yīng)考慮土基條件。傳統(tǒng)的非透水人行道鋪裝存在以下問題：①人行道上雨水散排，易造成積水點，影響行人安全性和舒適性；②人行道為硬化面層，無法與地下土壤形成良好的循環(huán)關(guān)系，失去土壤溫度，濕度調(diào)節(jié) 能力。

使用全透水結(jié)構(gòu)人行道鋪裝，使雨水滲入土壤，進行自然積存、自然滲透、自然凈化，控制雨水徑流總量，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。本項目設(shè)計范圍內(nèi)透水鋪裝率不低于60%，采用60mm厚透水性步磚（透水率＞0.1mm/s），為保證一定程度的雨水深層滲透，人行道下路基填土采用砂類土，或?qū)β坊钔吝M行改良，使人行道下路基的滲透系數(shù)＞5×10-6mm/s。

4.3 生態(tài)樹池

樹池設(shè)置于人行道上，靈活性強，主要用于處置路面徑流，通過植物、土壤及微生物系統(tǒng)滲蓄、凈化徑流雨水，削峰減量及和諧景觀，體現(xiàn)海綿城市理念。樹池表面根據(jù)每條道路情況分別采用樹池蓋板、卵石（或透水混凝土）鋪面或栽植地被植物。樹池設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：①表面應(yīng)有一定深度的蓄水層；②種植土應(yīng)有較好的過濾性及滲透性，其厚度根據(jù)植物類型確定，草本植物一般＞250mm，木本植物一般為600mm ～1000mm；③設(shè)置砂層或透水土工布過濾層；④設(shè)置礫石排水層滲蓄及防止帶孔排水管堵塞。礫石排水層厚度一般為200mm ～300mm。排水層內(nèi)埋置φ10 帶孔排水管，其排水坡度一般＞0.5%。本項目樹池采用下沉式樹池，體現(xiàn)海綿城市理念，收集雨水、樹池外邊框尺寸為1.8m×1.8m。樹池內(nèi)植栽植耐澇多年生地被、卵石鋪面或設(shè)置樹篦子，完成種植后種植土面低于路緣石 10cm。

4.4 復(fù)雜生物滯留設(shè)施

側(cè)分帶設(shè)置生物滯留設(shè)施，主要接收道路雨水，路緣石開口以便雨水進入綠帶；綠帶內(nèi)設(shè)置溢流式雨水口，以便多余的雨水排入雨水系統(tǒng)；完成種植后，種植土面層比相鄰道路面低25cm，溢流口頂面標高低于路面標高10cm。避免周圍土侵入，結(jié)構(gòu)層外側(cè)及底部應(yīng)設(shè)置透水土工布。蓄水層深度為15cm，底部埋設(shè)10cm 的開孔排水管，管底鋪設(shè)礫石作為調(diào)蓄層。

5 結(jié)語

南寧市是全國首批海綿城市建設(shè)試點城市，順江路是南寧市城區(qū)新建城市主干路，因此該市政道路的海綿城市設(shè)計是本次設(shè)計重點。道路范圍內(nèi)采用了人行道鋪裝、生態(tài)樹池等技術(shù)措施，對本項目進行海綿化，達到了國家和地區(qū)要求的相應(yīng)指標，年徑流控制率71.05%，年徑流污染削減率60.39%，可以減緩城市排水防澇壓力、削減城市徑流污染負荷。