海绵城市理念下的道路排水设计研究

张红旗

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550081)

1 海绵城市理念

“海绵”是一种多孔材料,具有良好的学性质、水分性质,前者主要表现在其可快速恢复形变,后者则是表现在其可吸水、持水、释水方面。“海绵城市”,顾名思义就是建设可以如同“海绵”一般吸水、蓄水、释水的城市,其在面对自然灾害时更具弹性,能够实现水资源的循环利用,既有利于缓解水资源短缺的情况,又有利于防止洪涝灾害的发生。

“海绵城市”是城市雨水管理理念的中国化表达,最早于《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中提出,后习近平总书记、李克强总理均多次强调推进海绵城市建设,2014年我国选取了30个试点城市,进一步探索海绵城市发展路径。

2 海绵城市概念下排水系统设计原则

2.1 要与城市规划体系相结合

排水系统是城市建设的重要基础,必须综合考虑城市水资源供需以及防洪、排涝、环境保护等等方面的要求,全面与城市规划体系结合,确保其满足城市未来发展要求。

2.2 要保证开发力度的科学性

海绵城市理念下的排水系统设计强调低影响性,应最大线路的利用既有城市排水系统,适度调整不透水面积比例,在尽可能的不影响人们生活的同时,完成海绵城市改造。

2.3 落实体系建设责任制

严格根据城市现有的基础设施情况,制定合理的排水方案,落实系统建设责任制,增加工作人员的责任感,提高建设效率。

2.4 要建立相关的数学模型

排水系统设计应合理选择相应的数学模型,开展模拟实验,实现对原有湿地、湖泊和河流良好保护的同时,满足相应的水资源供需要求,防止洪涝灾害的出现。

2.5 加强对城市规划设计的重视

海绵城市建设注重综合目标实现,要求加强对城市规划设计,强调自然水文条件保护,有效整合、统筹规划已有自然资源,充分利用城市绿地和水系空间,确定城市低影响开发地区,遵循设计基本原则,将具体要求与设计内容融入城市建设排水设计中,达到多重径流雨水控制目的,以此恢复城市良性水循环利用系统。

2.6 加强城市的专项规划设计

城市专项规划设计包括三种基础性设施：(1)水系统；(2)道路交通系统；(3)绿地系统。海绵城市建设中,必须要落实专项规划设计,水系统设计内容广泛,必须重视雨水收集、排放、净化等系统的全面规划设计。

3 工程实例

贵安新区天河潭路全长约14.2公里,其中西纵线至湖磊路段(K4+100～K14+207)位于核心区内,断面尺寸为60米。断面形式如下图1所示。

图1 天河潭路断面图

根据断面形式特点和海绵城市相关要求,西纵线至湖磊路段规划设计时采用了LID措施。

3.1 工程分析

现就天河潭路(K4+100-K14+207)进行讨论如下：

(1)研究范围：道路半幅宽度为30米；

(2)控制目标：根据《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建》(试行)中年径流总量控制率分布图,贵安新区属于Ⅲ区年径流总量控制率取80%,对应设计降雨量=26.3mm；

(3)综合径流系数：采用加权平均法计算如下(纵向取单位长度计)："φ=(φ绿地F绿地+φ车行道F车行道+φ透水砖步行道F透水砖步行道)/(F绿地+F车行道+F透水砖步行道)"

"=(0.15×12.5+0.9×14.5+0.4*3)/(12.5+14.5+3)"

"=0.5375"

3.2 相关计算

根据《海绵城市建设技术指南》第四章式(4-1),计算得到该道路应具有的调蓄容积即控制容积V(注：此处取纵向单位长度1m计,道路以半幅计)

"V=10HφF"

"=10*26.3*0.5375*30/10000"

"=0.424m3"

"纵向长度为1时,半幅道路需控制的调蓄容积为0.424m3。外侧绿化带和人车分离绿化带均做下沉形式,需控制调蓄容积为0.15m3、0.274m3(总控制调蓄容积为0.424m3),绿地下沉高度分别为0.15/" 6=0.025m,0.274/3=0.0913m,取值分别为3cm、10cm。设计外侧绿化带低于人行道15cm,雨水口低于人行道12cm；设计人车分离绿化带低于人行道20cm,雨水口低于人行道10cm。

3.3 LID措施

(1)沉砂井。每间隔10m路缘石开口1处,车行道雨水流入绿化带。沉砂井设置在每处路缘石开口处,进入侧分带的雨水均需流经沉砂池。既可以实现雨水沉砂净化,又可以防止雨水对绿化带造成冲刷。

(2)透水铺装。人行道铺装全部采用透水砖,下设透水混凝

土垫层。可以起到消减洪峰流量和净化雨水的作用。

(3)下沉式绿地。将3m绿化带和6m绿化带设计为下沉式绿地,下沉深度分别为30cm和10cm。使周围地面径流流入绿地,利用绿地良好的入渗性能增加入渗量,减少径流总量,补充地下水。将雨水检查井设计为溢流口设置于3m绿化带中,作为下沉式绿地溢流口,保证暴雨时径流的溢流排放；溢流口底部标高高于绿地150mm,间隔30～40米。

(4)挡水堰：①6m绿化带：设计挡水堰配合景观微地形,可以延长雨水径流时间,起到一定的渗、滞、蓄、净作用；挡水堰顶部标高高于绿化带15cm,间隔10米/个。②3m绿化带：设计挡水堰配合景观微可以延长雨水径流时间,起到一定的渗、滞、蓄、净作用；设计挡水堰顶部标高一般高于绿地20cm,当设计挡水堰紧贴设计雨水口布置时,设计挡水堰顶部标高一般高于绿地25cm；设计挡水堰间距随道路纵坡变化,约5米～15米设置1处。

(5)碎石层和渗管。设计碎石层布置于3m绿化带种植土之下,碎石层内铺设渗管接入雨水检查井,作为下渗雨水的排出通道；设计碎石层厚度30cm,渗管采用穿孔PE管,每个雨水检查井有1根10米渗管接入。碎石层和渗管可以起到消减洪峰流量,净化雨水的作用。

3.4 注意事项

(1)碎石层内渗管采用PE排水管(壁厚16mm),柔性接口；

(2)由于LID措施对蓄水能力的要求,施工单位应进行精细化施工；

(3)3m绿化带部分裸露的检查井、沉砂井、雨水口、挡水堰等需要园林绿化专业进行遮蔽处理；

(4)绿化带种植土渗透系数应大于5x10-4mm/s。

4 总结

海绵城市的理念和思想具有先进性,持续性和有效性,有利于在保证城市水生态安全基础上,推动我国城镇化建设传统观念的转变和城市现代化建设的可持续发展。为了更好地做好海绵城市给排水系统的设计,需要政府、市场以及社会民众的共同努力。在海绵城市的起步阶段,我们应不断积累经验,对贯彻落实中央城市工作会议精神,引领我国“海绵城市”的构建都具有积极而重大的意义。