摘要 海綿城市理念是將生態(tài)環(huán)境保護(hù)與城市建設(shè)緊密結(jié)合的綠色發(fā)展理念。市政道路是海綿城市建設(shè)的重要載體，該文以長治市威遠(yuǎn)門路新建工程為例，對(duì)海綿城市道路技術(shù)路線、LID設(shè)施設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述，旨在為市政道路海綿城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供參考，提升市政道路海綿城市設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 市政道路；海綿城市；設(shè)計(jì)方案

中圖分類號(hào) U417.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0033-03

0 引言

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”。海綿城市的建設(shè)優(yōu)先利用植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來組織排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設(shè)計(jì)理念，既避免了洪澇，又有效地收集了雨水[1]。

威遠(yuǎn)門路海綿城市道路建設(shè)項(xiàng)目位于長治市，是市域海綿城市重點(diǎn)建設(shè)示范項(xiàng)目，其將海綿城市結(jié)合市政道路設(shè)計(jì)，有助于推廣海綿城市建設(shè)理念和工程實(shí)踐，并可將實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在其他項(xiàng)目應(yīng)用，引領(lǐng)全市逐步開展海綿城市建設(shè)。項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括雨水花園、生態(tài)樹池、透水鋪裝、行泄通道等低影響開發(fā)設(shè)施和雨水調(diào)蓄設(shè)施，通過“滲滯為主、蓄排結(jié)合、凈用相輔”的雨水綜合利用技術(shù)，將海綿設(shè)施與道路景觀、公園綠地等相結(jié)合，對(duì)改善道路景觀品質(zhì)，提升整個(gè)道路區(qū)域的生態(tài)環(huán)境有重要意義，且使威遠(yuǎn)門路成為一條綠色、生態(tài)、環(huán)保的示范性道路。

1 項(xiàng)目海綿城市建設(shè)目標(biāo)及技術(shù)路線

海綿城市設(shè)計(jì)需緊密結(jié)合道路、綠化工程和排水工程方案，通過透水鋪裝、雨水花園、生態(tài)樹池、雨水行泄通道等海綿城市技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)其建設(shè)目標(biāo)。綜合考慮行人舒適性及道路斷面要求，人行道采用透水鋪裝，可減少地表徑流產(chǎn)生。道路路面雨水通過橫坡進(jìn)入道路兩側(cè)綠化帶內(nèi)的雨水花園，經(jīng)過蓄存、下滲后排放，從而實(shí)現(xiàn)減排、緩排、截污等作用。

根據(jù)《長治市系統(tǒng)化全域推進(jìn)海綿城市示范城市建設(shè)2021—2023年行動(dòng)計(jì)劃》規(guī)定，威遠(yuǎn)門路為海綿城市示范項(xiàng)目，其海綿城市建設(shè)控制目標(biāo)為年徑流總量控制率達(dá)到80%；年徑流污染削減率大于45%；雨水資源利用率大于2%；2年一遇不積水，30年一遇不內(nèi)澇，雨污分流率100%。針對(duì)項(xiàng)目特色制定了海綿城市建設(shè)技術(shù)路線，如圖1所示，初步確定通過道路機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道和人行道雨水的傳輸、下滲等措施實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)目標(biāo)[2]。

2 項(xiàng)目海綿城市設(shè)施設(shè)計(jì)方案

2.1 海綿城市總體方案

威遠(yuǎn)門路道路寬度50 m，綠化帶寬度3 m，且周邊無退界綠化，人行道兩側(cè)有建設(shè)海綿設(shè)施的條件，設(shè)計(jì)方案擬布置雨水花園、透水鋪裝和生態(tài)樹池等海綿設(shè)施。項(xiàng)目海綿化設(shè)計(jì)將道路兩側(cè)的下凹式綠化帶作為消納與滯留雨水的調(diào)蓄設(shè)施，人行道鋪裝及機(jī)動(dòng)車道排水均排向綠化帶，結(jié)合道路雨水管網(wǎng)分布現(xiàn)狀與降雨情況，進(jìn)行合理布局。

道路兩側(cè)機(jī)非分隔帶為下凹式設(shè)計(jì)，通過道路橫坡及路緣石開孔引流雨水，將機(jī)動(dòng)車道路面徑流雨水引至兩側(cè)綠化帶中，人行道及非機(jī)動(dòng)車道雨水可通過橫坡匯至下凹式綠地中。綠化帶內(nèi)每隔一定距離設(shè)置溢流式雨水口，雨水口高度低于車行道，隨著收納雨量增加，綠化帶達(dá)到蓄水容積上限后，多余的雨水通過溢流式雨水口排至市政雨水管道。下凹式綠地種植土下設(shè)有300 mm厚礫石濾水層，滯留區(qū)濾水層底部敷設(shè)de160 mm盲管，盲管與市政雨水管道聯(lián)通，用以將綠帶內(nèi)蓄積雨水緩慢排出，防止根系長時(shí)間浸泡在水中導(dǎo)致植物死亡[3]。

2.2 雨水花園設(shè)計(jì)方案

利用道路兩側(cè)的機(jī)非分隔帶，將其設(shè)計(jì)為雨水花園（轉(zhuǎn)輸區(qū)+滯留區(qū)）形式，通過雨水花園收集、減緩、凈化并滲透路面的雨水徑流。

通過45 m雨水口試算，方案采用轉(zhuǎn)輸與滯留相互結(jié)合的雨水花園，每段雨水花園總長度為45 m。其中，轉(zhuǎn)輸區(qū)長度為15 m，滯留區(qū)長度為30 m，開孔路緣石（6個(gè)一組）位于轉(zhuǎn)輸區(qū)起段，開孔路緣石（3個(gè)一組）位于滯留區(qū)末端，溢流雨水口（2個(gè)一組）位于滯留區(qū)末端，穿孔盲管敷設(shè)于滯留區(qū)與溢流雨水口相接。同時(shí)，雨水花園內(nèi)設(shè)有1 m寬的S型生態(tài)濾溝，便于雨水的轉(zhuǎn)輸和滯留。開孔路緣石后設(shè)有攔渣消能槽，便于雨水中過大雜物的攔除和雨水入口處的消能。每個(gè)雨水花園之間采用不高于路緣石的微地形土埂進(jìn)行分割，既便于雨水的滯留和充分的下滲，又避免了雨量和縱坡較大時(shí)雨水全部匯流到下游綠化帶形成積水。

雨水花園內(nèi)的S形生態(tài)濾溝內(nèi)可種植低被，生態(tài)濾溝兩側(cè)的高地可種植高被和胸徑較小的樹木。雨水經(jīng)調(diào)蓄下滲后，徑流污染在下滲過程中經(jīng)過濾去除；超過調(diào)蓄容積的雨水通過溢流井溢流至雨水管，溢流井內(nèi)設(shè)置篩網(wǎng)攔截污染物。雨水花園表面調(diào)蓄深度0.2 m，下部結(jié)構(gòu)層深度0.6 m，結(jié)構(gòu)層由上至下分別為改良種植土、填料層、透水土工布、級(jí)配碎石層、防滲土工膜、素土夯實(shí)[4] 、

雨水花園轉(zhuǎn)輸區(qū)、雨水花園滯留區(qū)結(jié)構(gòu)。

2.3 生態(tài)樹池設(shè)計(jì)方案

將兩側(cè)人行道上的樹池設(shè)計(jì)為下凹式生態(tài)樹池，使其作為消納與滯留部分人行道雨水的調(diào)蓄設(shè)施，人行道透水鋪裝部分未下滲雨水順坡向流至生態(tài)樹池，通過樹池對(duì)部分雨水進(jìn)行下滲和調(diào)蓄，達(dá)到源頭削減、滯留和調(diào)蓄雨水的目的，多余的雨水通過盲管進(jìn)入市政雨水管道。生態(tài)樹池開口尺寸為1.5 m×1.5 m，池深1 m，樹池蓋板下凹15 cm用于蓄水，四周培行道樹配方專用土，底部設(shè)有排水溝和排水盲管。

2.4 透水鋪裝設(shè)計(jì)方案

威遠(yuǎn)門路人行道全部采用透水混凝土，透水混凝土材料按《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 135—2009）的相關(guān)要求執(zhí)行，人行道透水鋪裝結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)為6 cm厚砂基海綿透水磚、3 cm厚中粗砂、15 cm厚5～12 mm粒徑C25普通透水混凝土、20 cm厚集配碎石、素土夯實(shí)。人行道結(jié)構(gòu)底部設(shè)有防滲土工布和收水盲管，通過收水盲管將過量下滲雨水轉(zhuǎn)輸至雨水管網(wǎng)。

2.5 行泄通道設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)中充分利用道路坡向和毗鄰黑水河的地理位置，當(dāng)降雨持續(xù)一定時(shí)間且降雨量超過管網(wǎng)排水能力時(shí)，將道路最低點(diǎn)人行道路面設(shè)計(jì)為雨水行泄通道，用于排放超出管網(wǎng)承載能力的雨水，避免雨水進(jìn)入主城區(qū)。雨水行泄通道處人行道與道路標(biāo)高齊平，超量雨水通過漫流方式進(jìn)入消能凈化設(shè)施，經(jīng)過三級(jí)消能凈化的雨水部分下滲儲(chǔ)蓄在微型雨水花園中，其余雨水將排放至相鄰河道黑水河，具體設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

3 項(xiàng)目海綿城市設(shè)計(jì)設(shè)施參數(shù)計(jì)算分析

3.1 雨量徑流系數(shù)計(jì)算

項(xiàng)目海綿城市設(shè)計(jì)匯水面積只考慮道路紅線范圍，不考慮紅線外外圍客水匯入。威遠(yuǎn)門路道路紅線寬50 m，長度1 363 m。根據(jù)建設(shè)控制目標(biāo)，工程年徑流總量控制率80%，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量H=19.4 mm。

采用容積法進(jìn)行計(jì)算：

V=10·H·ψ·F" " " " " " " " " " " " " " " （1）

式中：V——設(shè)計(jì)調(diào)容積，m3；

H——設(shè)計(jì)降雨量，mm，降雨徑流控制率為80%時(shí)，取19.4 mm；

ψ——綜合雨量徑流系數(shù)；

F——匯水面積，hm2。

結(jié)合海綿化設(shè)施的布置方案，采用加權(quán)平均法計(jì)算場地的綜合雨量徑流系數(shù)，經(jīng)過計(jì)算道路紅線范圍內(nèi)徑流系數(shù)如表1所示：

根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果，項(xiàng)目綜合雨量徑流系數(shù)約為0.72，雨水徑流總量約935.63 m3。

3.2 年徑流總量控制率

該項(xiàng)目雨水花園及生態(tài)樹池的調(diào)蓄控制量蓄水深度按照0.15 m考慮，即調(diào)蓄控制量W1=生態(tài)設(shè)施總面積×蓄水深度，再結(jié)合海綿城市設(shè)施雨水滲透量計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2：

W2=β·K·J·AS·tS" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2）

式中：W2——滲透設(shè)施滲透量，m3； β——安全系數(shù)，取1；K——土壤入滲率，種植土取80～100 mm/h，原土取0.002 mm/s；J——水力坡降，取1.0；AS——有效滲透面積〔雨水花園（滯留區(qū)）〕，m2；ts——滲透時(shí)間（h），取2 h。

根據(jù)計(jì)算，項(xiàng)目徑流控制總量為970.08 m3（＞935.63 m3），能滿足80%雨水徑流控制率的指標(biāo)。

3.3 年徑流污染控制率

通過雨水花園控制的雨水徑流，下滲后排入雨水管道，其中雨水徑流中攜帶的SS等污染物可通過過濾去除，雨水徑流污染可得到有效控制；超過海綿設(shè)施調(diào)蓄能力的雨水在溢流至雨水管道前，可通過雨水花園中溢流井中的截污掛籃去除部分SS等污染物。海綿設(shè)施加權(quán)平均污染物去除率公式如下：

其中：μ平——LID設(shè)施加權(quán)平均污染去除率（以TSS計(jì)）；μLID設(shè)施i——第i種LID設(shè)施污染物去除率（以TSS計(jì)）；VLID設(shè)施——區(qū)域內(nèi)第i種LID設(shè)施調(diào)蓄容積，m3；V總調(diào)蓄——區(qū)域內(nèi)各LID設(shè)施調(diào)蓄容積總和，m3；n——區(qū)域內(nèi)LID設(shè)施種類總數(shù)。

年雨水徑流污染消減率計(jì)算公式如下：

其中：μ總——年雨水徑流污染消減率（以TSS計(jì)）；μ平——LID設(shè)施污染物加權(quán)平均去除率（以TSS計(jì)）；ω——年徑流總量控制率。

年徑流污染控制率計(jì)算結(jié)果如表3所示。

經(jīng)計(jì)算，該工程年徑流污染消減控制率為56%，大于45%控制目標(biāo)，滿足目標(biāo)要求。

3.4 雨水資源利用率

通過雨水花園和生態(tài)樹池對(duì)雨水的調(diào)蓄控制，使得部分雨水用于綠化帶和生態(tài)樹池內(nèi)的植物補(bǔ)水。同時(shí)多余的雨水通過雨水管道進(jìn)入黑水河和南護(hù)城河河道，會(huì)用于河道補(bǔ)水，使其雨水資源得到充分利用。

3.5 不積水不內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)

雨水管道管徑均按照2年一遇暴雨強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算確定。當(dāng)發(fā)生2年一遇暴雨時(shí)，路面雨水會(huì)通過開孔路緣石迅速流入雨水花園和雨水溢流口，進(jìn)入設(shè)計(jì)雨水管道，從而實(shí)現(xiàn)2年一遇不積水的標(biāo)準(zhǔn)。

通過計(jì)算分析，該項(xiàng)目海綿城市設(shè)施設(shè)計(jì)方案能滿足年徑流總量控制率達(dá)到80%，年徑流污染削減率大于45%，雨水資源利用率大于2%，2年一遇不積水，30年一遇不內(nèi)澇，雨污分流率100%的海綿城市建設(shè)目標(biāo)[5]。

4 結(jié)語

該文以威遠(yuǎn)門路海綿城市設(shè)計(jì)為例，通過“滲滯為主、蓄排結(jié)合、凈用相輔”的雨水綜合利用技術(shù)，在一定程度上削減雨季的雨水徑流量、徑流峰值，增加城市地下水的補(bǔ)給，大幅降低城市發(fā)生內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)，提高雨水控制能力。采用雨水花園、生態(tài)樹池、透水鋪裝、植草溝和城市水系建設(shè)等一系列設(shè)計(jì)方案，改善了城市道路建設(shè)硬化地面比例高、生態(tài)服務(wù)功能低的現(xiàn)狀。通過海綿和景觀設(shè)計(jì)相融合，無論是城市道路的景觀性還是實(shí)用性均得到了深層次的提升。

參考文獻(xiàn)

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[2] 胡亞萍，許晨陽.基于海綿城市理念的市政道路排水設(shè)計(jì)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2023（7）：103-105.

[3] 胡雨晨.海綿城市建設(shè)理念下的市政道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析：以北京楊坨四街為例[J].工程技術(shù)研究，2022（6）：168-170+186.

[4] 張赟，孫勝杰.海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].中華建設(shè)，2022（11）：7-89.

[5] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T51345—2018[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2019.

收稿日期：2024-02-02

作者簡介：田鵬江（1990—），男，碩士，工程師，主要從事市政道路交通設(shè)計(jì)工作。