道路排水設計及經濟效益分析

肖 悅 王 雄 封 威

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司,湖北 武漢 430010)

0 引言

在城市市政排水設計中，由于缺乏對設計范圍及項目周邊實際水文情況的調查，加上建成區面積不斷的擴大，會造成不透水面積累積和增加。在相同降雨量的情況下，城市河道的排水壓力會急劇增加，嚴重的情況下會發生內澇，威脅城市居民的安全。結合市政管理部門的實踐理論總結，為發展“低碳城市”，應充分結合低影響開發、綠色基礎設施的建筑和傳統的設計技術，以組合模式對道路的排水系統進行設計，從而滿足凈化污水及雨水、補充地下水等方面的作用。

1 工程簡介

某項目道路的橫斷面寬度為40 m，道路總長為3.2 km，是在當地市政道路建設中首次選用組合模式進行設計的城市市政道路排水系統。為有效進行整個系統工程中城市水污染整治，合理的規劃水環境，有效的防治洪澇災害等，探索了基于優化基礎設施為主的低影響開發(LID)、綠色建筑(GSI)和傳統的技術組合方式的道路排水系統設計方案。有效的探索和處理城市雨水的控制模式，為相關的工程提供一定的理論依據。

2 道路排水工藝設計

本項目的開展與實施，結合道路排水系統的設計規范，在傳統的設計工藝基礎上，引入了低影響開發和綠色基礎設施的建設理念，將三者進行有機的結合。由于本創新理念在國內外項目中應用的越來越多，因此結合本工藝的方案，將設計理念滲透到綠地凈化系統、滲排一體化系統及傳統的雨水管道系統設計中。首先在綠化凈水系統中，將污染嚴重的初期雨水進行匯流，選擇合適的隔離帶進行儲存水，因此在隔離設計時，應使兩側的綠化隔離帶在高程設計上低于市政路面0.2 m，在實際應用過程中，結合綠化帶的過濾系統及凈水系統的作用后，多余雨水經深井流入地下，補充地下水。具體的設計流程如圖1所示。

在整個道路系統排水設計中，道路的橫斷面設計等道路專業方面的設計也需要與相應的低影響開發技術配合工藝流程的設計相結合。從圖1中道路排水系統工藝設計流程看，在綠化隔離帶設計過程中使用LID技術，結合滲排一體化系統設計，實現水流滲入補充地下水，同時有一部分經過處理的雨水能夠流經市政雨水管道，排放至附近的水體。

3 工程設計及應用

3.1 道路橫斷面的設計

在道路的橫斷面設計中，應在機動車道和非機動車道之間設置綠化隔離帶，綠化隔離帶的高程應高于非機動車道，高差為0.2 m，綠化隔離帶的位置設置于馬路牙，每隔30 m進行開孔設置。其基本的設計目的是為了能夠滿足路面雨水或者積水能夠順著孔口流入到排水管線中，綠化隔離帶部分的排水系統設計為雨水口與滲漏一體型的環保設計。此外雨水口高程應高于綠化隔離帶路面50 mm，高差設計的目的是為了使雨水能夠經過相應的滲漏系統完成有效的凈化，并流入對應的滲透雨水井內。在道路雨水管道的設計上，應依據傳統的設計方法，雨水管道的埋深至少為2.5 m以上，高程要低于滲漏一體系統，為方便接收滲漏一體系統的排水。

3.2 滲排一體化系統設計

滲排一體化的系統設計主要由滲透井、滲透/滲流管和滲透溢井組成，其中滲透和滲流管的高程位于綠化隔離帶地面以下的1.5 m～2.0 m，管徑一般采用DN300。在雨水滲透管的應用中，應充分結合濾水土工包裹，并對雨水管道的礫石級配層進行輔助入滲處理，從而有效的增大整個礫石級配層厚度，使厚度達到200 mm～250 mm。在雨水初期處理的過程中，應結合綠化隔離帶的實際存儲及過濾和凈化能力，將雨水中大部分的雜質經過濾水系統處理后，帶走大部分的大粒徑的雜質。少量粒徑少的雜物經過滲透井進入到相應的截污筐中。對于集水滲透井中的截污筐，能夠對雨水系統中的雜物進行有效的截污，將小粒徑的雜物排入滲排一體化的系統中。但間隔一段時間以后，整個系統中的污水或者相應的污染物隨著時間的累積，會堵塞整個的截污筐，因此在處理的過程中應間隔一段時間就要清洗截污筐。

3.3 滲透雨水井設計

在本項目中，滲透雨水井口徑等參數的設計依據當地的雨水常年的統計量，同時結合水文地質條件。滲透雨水井包括集水滲透井和滲透溢流井兩部分，在其應用過程中，往往能夠促進雨水口雨水的匯集，同時能夠實現雨水的下滲。滲透井的間距一般為30 m，距離相近的兩口井之間由滲透管進行連接，以方便雨水或者污水的滲漏排出。滲透雨水井的兩邊采用φ20 mm～φ30 mm的礫石級配進行輔助滲透及作業，整個的過程中需要采用溢流管進行有效的連接，同時在設計的過程中應保持滲透管與溢流管的口徑一致。在實際的設計過程中，與溢流井相連的溢流管的高程應高于相對應的滲透管的管頂高程，并保證兩者0.5 m的高程差，以確保在雨水滲流的過程中，能夠順暢的進入到滲透管中。在滲透井的四周要用濾水的土工布進行包裹，在濾水土工布的內部應包裹符合防滲土工膜，同時在基坑壁上敷設相應的側壁結構，以確保整個滲透井滲透性和相應的功能符合設計的需求。

4 工程經濟指標及其實施的效益分析

4.1 工程經濟指標分析

結合傳統的市政道路排水系統的工程經濟指標與綠色基礎設施的建設經濟指標，匯總出本工程的主要經濟指標，包括滲透井、滲透管道、透水土工布和礫石級配的規格、數量和材料等。

工程的主要經濟指標如表1所示。

表1 工程主要經濟指標

在實際組合設計方案應用的過程中，會遭遇與傳統設計理念的沖擊，尤其是在選材和耗材方面。結合道路排水系統設計的相關理念，及現有的規范和當地標準，在運用組合式的設計模式時，此工程的經濟指標數值沒有發生較大的變化，因此只列出了第二部分的主要經濟指標，即GSI經濟指標。

4.2 工程實施過程中的實際效益分析

從雨水洪峰的流量及形成的時間兩個參數上進行分析，采用了“LID+GSI+傳統技術”的應用之后，洪峰的徑流時間明顯縮短，且市政管道的排水效率有所提升，排水量也明顯增大。在雨水的凈化參數中，對水質的耗氧量和需氧量及氨氮等指標進行水質分析，組合設計方案的水質明顯得到改善，由此產生較大的環境效益，按照1次降水產生的路面初雨水量為500 m3，本工程使用組合設計方法中計算得出：雨水中的COD—化學需氧量為213.5 kg，SS—固體懸浮物的含量為165.5 kg。

5 結語

結合實際工程應用，本文首先以項目實際的開展情況為背景，對道路排水的工藝內容進行分析，然后對采用的“LID+GSI+傳統技術”設計思想及理念進行介紹，主要包括道路橫斷面設計、道路滲排一體化設計和滲透雨水井設計，結合設計的內容提出了本工程施工過程中的經濟指標及環境效益。得出以下結論：

1)采用“LID+GSI+傳統技術”道路排水設計理念，需要公路等設計專業的配合，設計過程中應做好與相關專業的溝通。

2)當前，城市市政道路排水需求不斷增大，只促進管理部門提升排水系統的排水量是不夠的，還需結合“LID+GSI+傳統技術”進行設計。

3)采用“LID+GSI+傳統技術”道路排水設計理念，能夠增強雨水收集功能，提升環境效益。