生态树池在收集和处理道路初期雨水中的应用

褚同伟

湖南省建筑设计院有限公司，湖南长沙 410011

城市地表径流是影响城市水环境质量的第二大污染源，路面径流是地表径流中污染效应最强的部分，对受纳水体影响严重，也是PAHs等有毒有机物进入水体的重要途径，具有范围大、区域广和控制难度较大的特点。

降雨初期，雨水溶解了空气中的大量污染性气体，降落地面后，又由于冲刷沥青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。初期雨水的污染程度较高，有一些污染物的含量接近甚至超过了普通城市污水。如果将初期雨水直接排入自然受纳水体，将会对水体造成较大的污染。

市政工程雨水利用主要以削减地表径流和控制面源污染为主，减少对受纳水体的污染，以雨水收集利用为辅。初期雨水收集是“两型社会”和“绿色市政”对道路建设提出的新要求。

1 工程概况

1.1 道路设计概况

长沙市赏月路位于梅溪湖国际新城西片区，南起梅溪湖西延线，北至东方红路，全长1290.509m，设计标准路幅宽36.0m。

1.2 自然条件

1.2.1 气象水文

该区域属亚热带季风湿润气候区，温和湿润，季节变化明显。冬寒夏热，四季分明，充分体现了亚热带大陆性季风气候的典型特点。年平均气温17℃左右。雨量较充沛，降雨时间分布不均匀，分析国家气象中心长沙1987～2002年（16年）降雨量记录数据，长沙市年平均降水量1543.5mm，年平均降雨日155.3个。长沙降雨量以3～7月最多，降雨量之和占全年总量的62.6%，3～5月平均降雨天数有52.8d，约占全年总降雨天数的35%，降雨次数以3～6月最多，降雨量之和占全年总量的66.5%。；夏季降水不均，旱涝无定，秋冬雨水明显减少，年最小、最大降雨量分别为1018.20mm和1751.20mm，平均为1394.60mm。；一年一遇24h最大降雨量为58mm。

1.2.2 地表水

拟建赏月路位于长沙市大河西先导区内，该区域属湘江流域，道路雨水管道主要排入肖河和龙王港河。

1.2.3 地下水

根据该区域类似工程地质勘查情况，区域地下水类型主要为上层滞水。上层滞水主要赋存于素填土及杂填土中，受大气降水及地表水补给，分布不均匀，水量小，未形成稳定连续水位面，水位因季节而异，一般春夏较高，秋冬较低，甚至局部消失。

2 市政工程雨水利用形式

雨水利用采用入渗、调蓄排放、收集回用等形式及组合。

（1）绿地（含道路绿化隔离带）、人行道、机动车道雨水利用形式应以入渗为主；

（2）下凹式道路雨水利用形式应以调蓄排放为主；

（3）独立的市政工程场站的雨水利用形式应以收集回用为主；

（4）初期雨水弃流量：雨水弃流量控制在8～12mm；

（5）绿地入渗：市政工程范围内的绿地根据地势设置下凹式绿地，且下凹式绿地率不宜低于50%。下凹式绿地低于硬化地面50～100mm。道路绿化隔离带设置下凹式绿地，主要收集非机动车道、人行道和机动车道雨水，经净化处理后排入市政雨水管道。

（6）透水铺装路面：采用透水水泥混凝土路面、透水沥青路面、透水砖路面；

（7）调蓄排放工程：雨水蓄水池蓄水容积不大于1000m3/座，分散储存。应结合雨水排除工程设置，位于中、下游，或在排入自然水体前，其出水供绿化灌溉、道路冲洗和消防用水。

3 本道路雨水利用方案

3.1 初期雨水处理利用（见图1）

道路雨水初期径流污染较大，考虑到车行道与人行道之间无绿化隔离带，设计采用生态树池方案。拟对机动车道初期雨水单独收集，并经过处理后排放，初期雨水弃流量控制在8～12mm，取10mm。后期雨水进入市政管道，然后排入肖河。

图1 行道树回流自灌工艺流程

机动车道雨水按10mm降雨量控制径流。根据道路形式，利用行道树，设置生态树池，满足对行道树回流自灌的要求，同时可利用行道树土壤对初期雨水过滤消除面源污染。

3.2 生态树池技术要点（见图2）

在低冲击道路开发经验基础上，考虑本工程自身特点，结合行道树的位置及用水要求，表面采用装饰型构造，不影响道路景观绿化及结构防水需求。

排水路径：雨水经过路面表层及人行道表层汇流，利用特制开孔平石及竖石引入生态树池内，利用树池内的土壤完成雨水的初步过滤和入渗，并且降低雨水流速，溢流雨水进入雨水收集口，通过收集管道进入渗透式环形储水池内，进一步储存处理初期径流雨水，后期洁净雨水溢流至市政雨水管道。

图2 生态树池示意图

3.3 生态树池设计

按36m宽道路计算，行道树间距按8m计算，每处需要的储水量为：

3.4 雨水综合利用经济效益及生态效益

3.4.1 生态效益

雨水经地面汇集后，受地面污染影响，初期雨水径流中含有大量重金属、悬浮颗粒等，主要指标为CODcr、BOD5、SS、NH3-N、重金属、磷、石油类物质等。直接排入市政雨水管道或河道，使市政管道以及河道污染负荷增大。生态树池具有较好的入渗功能，利用生态树池的渗透功能将周边道路雨水引入地下，可大量减少雨水中污染物含量，满足初期雨水处理要求。

3.4.2 其它作用

部分降雨不形成径流流入市政雨水管道，可增加雨水径流时间，减少地面径流量。如市政管网按原管径设计，延缓洪峰径流形成的时间，削减洪峰流量，从而减小雨水管道系统的防洪压力，提高设计区域的防洪标准，减少洪灾造成的损失。

3.5 对地块建设的建议

各地块均按区域标准要求设雨水利用设施，有效降低区域雨水径流，提高排水能力。收集雨水回用于道路、场地清洒及灌溉、水景等补水达到节水目的。积极考虑屋顶绿化，根据建筑形式，在条件允许的情况下，在设计时考虑屋顶绿化或垂直绿化的实施空间，减少降雨峰值排水量。根据地面特点雨水采用就地入渗，就近利用自然净化技术，改善区域环境；利用自然地形等设施收集储存雨水，蓄排结合，实现雨洪利用目标。充分利用市政再生水，节约清洁自来水资源，实现绿色低碳的同时节省运行成本。

4 结语

生态树池能有效地处理路面初期雨水，改善城市生态环境；同时延缓洪峰径流形成的时间，削减洪峰流量，从而减小雨水管道系统的防洪压力；旱季时生态树池可反补行道树，节约水资源。生态树池相较于下凹式绿化带、雨水花园、植被浅沟等低影响开发技术措施，其占地面积较小，应用灵活性强，可分散设置，适用于无绿化带道路及用地较紧张的场地建设。

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[2] 向璐璐. 雨水生物滞留技术设计方法与应用研究[D].北京：北京建筑大学，2009.

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