海绵城市在道路建设工程的应用

摘要：近年来，城市暴雨带来的自然灾害问题日益显著。海绵城市是新一代的城市雨洪管理概念，通过吸、蓄、渗、净的方式，使城市能够像海绵一样，在应对雨水灾害等方面具有更好的弹性。文章以珠海某市政道路改造工程为例，结合当地海绵城市建设要求，提出有效可行的海绵城市建设方案，对减少地表径流、缓解城市内涝具有重要的意义。

关键词：海绵城市；市政道路；低影响开发；植草沟

1工程概况

本项目位于广东省珠海保税区，属于市政道路改造工程。道路断面为“3m人行道+16m车行道+3m人行道”，道路两侧有绿化退缩带，总长度为860m。珠海属于南方滨海城市，河网分布密集、规划绿地面积比例大，其自然条件适合建设海绵城市。珠海气候具有降水丰富、暴雨强度大的特点，其海绵城市建设的其中一个主要目的是防治内涝。

2设计依据

《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建》（试行）；《室外排水设计规范》（GB50014－2006）（2016年版）；《雨水控制与利用工程设计规范》（DB11/658）；《珠海市海绵城市专项规划》（2015-2020）；《珠海市海绵城市规划设计标准与导则》；《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》；《关于进一步加强“一书两证”、施工图审查阶段海绵城市管控的通知》。

3海绵设计目标

根据珠海市住房和城乡规划建设局《关于进一步加强“一书两证”、施工图审查阶段海绵城市管控的通知》，结合《珠海市海绵城市专项规划》、《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》、排水系统方案及相关规范，由于本项目属于改建、扩建项目，研究范围的规划用地性质为工业用地、物流仓储用地，本项目设计目标如下：年径流总量控制率设计目标：60%；年径流污染去除率（以TSS计）设计目标：50%；管网设计重现期为5年一遇。

4海绵计算方法

4.1排水标准。（1）雨水量计算公式。根据《室外排水设计规范》，设计雨水量按目前我国普遍采用的公式计算，即：Q＝qψF。式中，雨水设计流量Q（L/s）、设计暴雨强度q（L/s•hm2）、径流系数ψ、汇水面积F（hm2）。其中，设计暴雨强度根据设计重现期P和设计降雨历时t确定。（2）设计重现期及设计暴雨强度。本项目属于新建项目、新建区域和成片重建改造的区域，按重现期5年标准建设。根据《珠海市暴雨强度公式及计算图表（2015年）》，重现期为5年的暴雨强度计算公式为：q=1750.494/（t+8.978）0.477。（3）降雨历时。降雨历时t按以下公式计算：t=t1+t2。式中，t为降雨历时（min）、t1为地面集水时间（min）、t2为管渠内雨水流行时间（min）；按《室外排水设计规范》，地面降水时间t1一般采用5～15min。4.2雨水量计算参数。（1）海绵城市设计目标。本项目位于珠海保税区，该流域的规划控制目标为年径流总量控制率达到60%。（2）设计调蓄容积计算。根据《海绵城市建设技术指南》（第四章，第八节，2.1容积法）计算汇水分区的设计调蓄容积。计算公式为：V=10HΦF；式中：设计调蓄容积V（m3）；设计降雨量H（mm）；综合雨量径流系数Φ；汇水面积F（hm2）。用加权平均法计算道路的综合雨量径流系数φ，径流系数取值参照《室外排水设计规范》和《雨水控制与利用工程设计规范》4.3雨水年径流总量控制率的计算。Φ=（Φ绿地×F绿地+Φ硬化道路×F硬化道路+Φ透水铺装人行道×F透水铺装人行道）/（F绿地+F硬化道路+F透水铺装人行道）。根据住房城乡建设部印发的《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》，年径流总控制率为60%，对应设计降雨量H=21.6mm。由总控制容积公式V=10HΦF反推可得设计降雨量H。当H≥21.6mm，则达到海绵设计目标。4.4面源污染控制率的计算。本项目仅植草沟具有污染物削减效用。生物滞留草沟的污染物削减率为0.8，则年径流污染物削减率=年总径流控制率×0.8。

5低影响开发（LID）方案

5.1所需调蓄容积。由总控制容积公式V=10HΦF可得所需总调蓄容积V，以达到本项目的海绵城市设计目标，详见表1。由表1计算结果可知，本项目需要新建海绵设施，使其设计调蓄容积大于355.65m3，才能实现雨水年径流总量控制率60%的海绵设计要求。5.2LID方案。本项目利用道路两侧绿化带分别设置3m宽的植草沟。人行道坡向车行道，人行道雨水直接进入植草沟。人行道下方设置溢流井和排水连接管，车行道雨水通过雨水口收集后，溢流进入植草沟。雨水量较少时，雨水通过自然下渗被吸收；雨水量较大时，雨水进入植草沟内的溢流口，回流至雨水口排入市政雨水管道。从而实现海绵城市的建设目的。5.3植草沟设计。植草沟自上而下主要包括蓄水层、种植土层、砾石层。其中，植草沟下凹处标高低于路面标高45cm，植草沟内溢流口高于植草沟表面25cm。种植土层深度根据植物要求确定，本次取25cm。砾石层厚度取30cm，埋设一根DN200开孔渗水管（外包透水土工布），收集植草沟下渗吸附后的雨水。要求种植土的入渗率不小于150mm/h，并满足《海绵城市建设技术指南》相关要求。植草沟沟槽两侧及底部均以一层土工布包裹，种植土层与砾石排水层之间以两层土工布隔开。植草沟剖面图见图2，控制容量见表2。5.4雨水年径流总量控制率与面源污染控制率。道路双侧建设3m植草沟后，由总控制容积公式V=10HΦF反推可得设计降雨量H为60.00mm，即年径流总量控制率为87%。年径流污染物削减率为：87%×0.8=69.6%。5.5纵坡分析。根据道路纵断面设计图，本项目道路纵坡大于0.50%，道路纵坡较大，应考虑纵坡对LID设施调蓄体积的影响，建议在道路纵坡i≥0.5%路段的植草沟设置挡水堰，布置间距为10m。

6结论

本项目海绵设施选用3m植草沟，建设在道路两侧绿化带。道路雨水均进入植草沟内，先经过下渗被土壤吸收净化，待植草沟吸水饱和后，再进入市政排水管道，从而达到控制径流、净化雨水的目的。本项目建成后，在道路范围内，雨水年径流总量控制率为87%，年径流污染物削减率为69.6%，达到珠海市海绵城市的设计目标。

参考文献：

[1]杭欢.“海绵城市”理念在道路工程设计的应用———以沈浦泾路-清泉路为例[J].建材与装饰，2018（13）：64-65.

[2]高火林.城市道路设计中海绵城市理念的应用研究[J].建筑技术开发，2018（04）：50-51.

[3]金炼坚.“海绵城市”理念在市政道路设计中的应用[J].绿色环保建材，2019（09）：77-78.

作者:李智 单位:广州市市政工程设计研究总院有限公司