基于SWMM模型的低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

文/易靜 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司浙江分公司 浙江杭州 310000

1、工程概況

該工程主要位于某地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，總共涉及面積大概在900㎡左右，按照項(xiàng)目規(guī)劃方案，該區(qū)域內(nèi)共規(guī)劃14條市政道路，其中主干道有2條，次干道為4條，支路為8條，區(qū)域總體長(zhǎng)度大概在9.86千米。此次研究的范圍當(dāng)中現(xiàn)狀道路有八段道路，長(zhǎng)度大概在5.52千米，該區(qū)域內(nèi)有少量路段已經(jīng)改造成非透水瀝青罩面，剩余路段還沒有改造。按照該區(qū)域道路分布情況，因此此次是對(duì)非機(jī)動(dòng)車道和綠化帶進(jìn)行改造，采用透水瀝青罩面方式，對(duì)于現(xiàn)狀道路進(jìn)行重新建設(shè)。

對(duì)該項(xiàng)目地質(zhì)情況進(jìn)行勘測(cè)，區(qū)域內(nèi)土壤表層主要為人工素填土，成分為粘性土，第二層主要是砂質(zhì)粘性土，其中還少量夾雜著沙礫。項(xiàng)目范圍那地下水埋深大約在3.5米左右，主要是徑流側(cè)向補(bǔ)水和大氣降水。

2、總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

此次設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包含控制徑流峰值和控制徑流總量。為了實(shí)現(xiàn)控制徑流總量，主要是通過控制年徑流總量，應(yīng)該按照道路斷面形式以及實(shí)際構(gòu)造情況，針對(duì)不同等級(jí)道路使用不同的年徑流總量控制：對(duì)城市主干道進(jìn)行新建或者重建，使其年徑流總量控制率可以維持在70%左右，對(duì)城市次干道進(jìn)行重建或新建，使其年徑流總量控制率可以維持在75%左右，對(duì)城市支路進(jìn)行新建和重建，使其年徑流總量控制率可以維持在80%左右。

2.2 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)的總體思路主要是先對(duì)傳統(tǒng)雨水徑流快排模式進(jìn)行改變，按照實(shí)際情況布置低影響開發(fā)設(shè)施，在此基礎(chǔ)上借助道路綠化帶蓄滯雨水徑流，不斷延長(zhǎng)水流路徑，這樣能夠在一定程度上能夠減少?gòu)搅骺偭浚婵刂泼嬖次廴尽?/p>

按照實(shí)際設(shè)計(jì)方案，采用透水瀝青對(duì)到路車行道進(jìn)行重建，使其能夠續(xù)存雨水，有效減少?gòu)搅鞣逯怠?duì)于改造范圍內(nèi)的自行車道使用全透水瀝青路面進(jìn)行改造，并且在此基礎(chǔ)上鋪設(shè)透水磚，這樣可以滯留雨水徑流。此外，將綠化隔離帶設(shè)置為生物滯留設(shè)施，這樣能夠?qū)Φ叵滤M(jìn)行有效補(bǔ)充，最大限度地降低外排雨水總量。下圖為雨水徑流排放路徑。

圖1 雨水徑流排放路徑

2.3 模型建立方式

此次研究在評(píng)價(jià)市政道路滯蓄檢排效果時(shí)主要是采用專業(yè)的低影響開發(fā)軟件進(jìn)行模擬評(píng)價(jià)。對(duì)典型年降雨進(jìn)行模擬，這樣能夠得到年徑流總量的控制目標(biāo)，對(duì)單場(chǎng)設(shè)計(jì)降雨進(jìn)行模擬，這樣可以得到峰值流量控制目標(biāo)。此次在選取典型年降雨時(shí)間段時(shí)主要設(shè)定在2015年。

此次研究分別構(gòu)建了低影響開發(fā)市政道路模型和傳統(tǒng)市政道路模型，并且對(duì)以上兩種道路模型進(jìn)行對(duì)比分析，這樣能夠直觀顯示出影響開發(fā)設(shè)施的水文效應(yīng)。為了提升市政道路低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的表達(dá)準(zhǔn)確性。圖2 為SWMM模型構(gòu)建界面。在構(gòu)建模型時(shí)主要采用的是詳細(xì)模型，在工程范圍內(nèi)的人行道，車行道以及影響開發(fā)設(shè)施等設(shè)置匯水區(qū)，在整個(gè)道路模型中總共建立了48個(gè)匯水區(qū)。有效結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)，并且使用迭代式算法，對(duì)低影響開發(fā)設(shè)施的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，直至各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

圖2 SWMM模型構(gòu)建界面

3、驗(yàn)證模型

因?yàn)镾WMM模型沒有相應(yīng)的低影響開發(fā)設(shè)施當(dāng)中的水質(zhì)模塊。此次研究沒有涉及到評(píng)估低影響開發(fā)設(shè)施雨水徑流水質(zhì)控制效果。

3.1 徑流總量控制

在應(yīng)用影響開發(fā)設(shè)施之后，設(shè)計(jì)范圍的主干道道路年經(jīng)流總量控制率與設(shè)計(jì)目標(biāo)數(shù)據(jù)一致，支路年徑流總量控制率比設(shè)計(jì)目標(biāo)高，探究產(chǎn)生的原因主要是由于車行道面積不大，影響開發(fā)設(shè)施能夠充分控制雨水徑流量，工程范圍內(nèi)的次干道道路已經(jīng)全部使用非透水瀝青路面進(jìn)行重建，這就相應(yīng)降低了，年凈流總量控制率。由于該區(qū)域某些主干道具備較寬的綠化帶，因此，年徑流總量控制率可以超過80%以上，通過一項(xiàng)數(shù)據(jù)可以看出道路綠化帶能夠較好的控制雨水徑流量。

3.2 峰值流量控制

在應(yīng)用低影響開發(fā)設(shè)施之后，該工程范圍內(nèi)大多數(shù)道路的峰值流量較改造之前明顯降低。對(duì)于非透水瀝青路面重建的道路，相比于其他重建道路，該路段在五年一遇峰值比較接近于傳統(tǒng)兩年一遇峰值，從以上對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，非透水瀝青路面可以在一定程度上減低徑流峰值，對(duì)于進(jìn)行全透水重建的道路，其具有非常好的峰值流量減低效果。根據(jù)此次研究結(jié)果可以看出，市政道路低影響開發(fā)設(shè)計(jì)能夠有效改善城市排水設(shè)計(jì)。

結(jié)語：

綜上所述，市政道路SWMM模式低影響開發(fā)設(shè)計(jì)能夠有效評(píng)價(jià)的影響開發(fā)設(shè)施對(duì)于水徑流的控制效果，并且能夠?qū)υO(shè)施參數(shù)進(jìn)行確定和計(jì)算，以此作為低影響開發(fā)設(shè)施工程設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)。采用低影響開發(fā)設(shè)施能夠?qū)κ姓缆放潘到y(tǒng)進(jìn)行合理布局設(shè)計(jì)，并且能夠?qū)Φ缆窂搅鬟M(jìn)行有效組織，降低徑流峰值，控制年徑流總量，提升市政道路排水實(shí)效性。

[1]湯偉真,任心欣,Michael A.Port,等.基于SWMM的市政道路低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水,2016,32(03)：109-112.

[2]劉海紅,黃丹,范浩宇.“海綿城市”理念下,構(gòu)建低影響雨水開發(fā)系統(tǒng)的研究綜述[J].商 ,2016,12(27)：104.

[3]張翼.低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪 ,2016,10(09)：158-160+16.