《天津市海綿城市建設技術導則》要點應用解析

根據城市排水現狀，天津市計劃打造“海綿城市”兩大試點將于2019年建成，天津市的雨水資源利用已經逐步發展起來。根據天津市海綿城市的發展，編寫了《天津市海綿城市建設技術導則》，制定了海綿城市設計主要控制參數。導則中解析了多種技術措施，用來對設計參數進行調整，使新建工程的年徑流總量控制率、徑流污染控制率、綜合徑流系數等滿足海綿城市的規定。如增加下凹式綠地和滲透設置，降低年徑流總量控制率；通過更改下墊面層的類型，改變新建工程綜合徑流系數；在建設中采取初期雨水收集處理，在合流制地區增設調蓄池，對雨水進行處理，加強管道養護措施等降低年徑流污染控制率（SS）總量去除率。

下邊結合實際工程案例對上述技術措施運用到海綿城市中進行詳細的計算分析。

1 工程概況

翠濤道位于天津市北辰區，修筑范圍是均富路—宏園路，全長0.7 km。翠濤道規劃道路紅線寬度為16 m，規劃路斷面、設計路斷面均為3 m+10 m+3 m，翠濤道規劃兩側有10 m綠化帶，按設計斷面實施。道路沿線場地地勢總體較平坦。

工程建設用地面積25 200 m2，其中瀝青路面面積7 000 m2，占總用地面積的27.8%；人行道硬質鋪裝面積4 200 m2，占總用地面積的16.7%；市政綠地面積14 000 m2，占總用地面積的55.5%。

2 現狀分析

2.1 綜合徑流系數

根據《天津市海綿城市建設技術導則》，確定不同匯水面徑流系數，見表1。

表1 匯水面徑流系數

根據表1計算求出設施建設前本項目綜合徑流系數=0.9×27.8%+0.6×16.7%+0.15×55.5%=0.43。

2.2 豎向排水條件

綠化側分帶等均采用下凹式綠地，機動車道雨水通過設置在側分帶內的收水井排入雨水管道。人行道標高高于車行道，人行道采用1%坡向綠化帶，車行道采用1.5%坡向道路兩側收水井，同時根據縱向排水需求設置0.22%～0.110%的縱坡。

2.3 土壤和地下水條件

根據勘察報告，翠濤道淺部地層土滲透系數建議值及滲透性見表2。

勘察期間測得場地地下潛水水位：初見水埋深1.60～1.70 m，標高－0.30～0.20 m；穩定水位深1.40～1.70 m，標高－0.10～0.69 m。

表2 地基土滲透系數及滲透性

3 海綿設施設計總體方案

鑒于本區域尚無海綿城市規劃，規劃指標結合《天津市海綿城市建設技術導則》以及周邊區域海綿城市的建設標準確定。

天津地區年徑流總量控制率75%～85%，本區域取年徑流總量控制率為80%，根據《天津市海綿城市建設技術導則》中年徑流總量控制率與設計降雨量之間的關系，確定相對應降雨量為30.4 mm。見表3。

表3 年徑流總量控制率對應的設計降雨量值

《天津市海綿城市建設技術導則》對于年徑流污染控制率（SS）總量去除率的規定：新建、改建區域（項目）年徑流污染控制率宜＞40%。考慮道路工程的特殊性，本區域道路工程年徑流污染控制率（SS）總量去除率≥40%，徑流系數控制目標≤0.65。

1）透水鋪裝。《天津市海綿城市建設技術導則》規定，城鎮道路人行道應采用透水鋪裝，透水鋪裝率不應低于70%。本工程人行道面積4 200 m2，均采用透水鋪裝。采用透水鋪裝后匯翠濤道綜合徑流系數=0.9×27.8%+0.2×16.7%+0.15×55.5%=0.37，滿足《天津市海綿城市建設技術導則》徑流系數控制目標≤0.65規定。

2）下凹式綠地。人行道路面層排水已設計排水坡度1.5%，通過道路表面徑流的方式進入綠化帶，綠化帶內綠地整體下降20 cm對雨水進行有效滯蓄。綠地內設置溢流井，雨水通過溢流井排入市政雨水管道，溢流井頂部標高低于人行道標高5 cm。下凹式綠地寬度以滿足徑流控制為宜。

下凹式綠地選用《天津市海綿城市建設技術導則》附錄C中規定的耐短期水淹的天津市本地樹種。

3）截污型雨水口。采用環保型雨水口。

4）綠化排鹽設計。在遵循海綿設計的前提下實施。

以上幾種技術措施結合的排水方案形式：

1）人行道雨水徑流→下凹式綠地→溢流井溢流→市政雨水管道；

2）人行道雨水徑流→沿透水鋪裝下滲→市政雨水管道；

3）車行道雨水徑流→環保型雨水口→市政雨水管道。

4 雨水徑流計算

4.1 徑流總量控制計算

場地需要控制的徑流總量

式中：V——需要控制的徑流總量，m3；

Ψzc——雨量徑流系數，與綜合徑流系數相同；

hy——年徑流總量控制率目標下對應的日降雨量，取30.4 mm；

F——匯水面積，hm2。

本工程徑流控制總量V=10×0.37×30.4×2.52=283.45（m3），應設最小調蓄容積為 1.05V=1.05×283.45=297.62（m3）。

4.2 徑流污染控制計算

環保型雨水口對污染物有較強的去除效果，其去除率按照70%選取。透水磚鋪裝污染物去除率（以SS計算）為80%～90%，本工程按照80%選取，下凹式綠地具有一定的生物滯留作用，污染物去除率為70%～95%，本工程按照70%選取。

年徑流污染控制率（SS）總量去除率=年徑流總量控制率×低影響開發設施對SS的平均去除率=80%×（70%×27.8%+80%×16.7%+70%×55.5%）=57.4%。

《天津市海綿城市建設技術導則》對雨水徑流污水控制規定為年徑流污染控制率（SS）總量去除率應≥40%，本工程滿足規定。

4.3 有效滯蓄水量

本工程綠化帶面積14 000 m2，采用下凹式綠地滯蓄人行道雨水，有效水深按照溢流口以下深度計，下凹式綠地的滯蓄容積V3=14 000×0.15=2 100（m3）。

4.4 計算結論

經計算，本工程徑流雨水總量Ve=V3=2 100 m3＞297.62 m3。鑒于綠地面積遠大于其所需調蓄容積，下凹式綠地在綠地內所占的比例＞14.2%即可滿足規定，單側綠化帶長度為700 m，推算出下凹式綠地寬度≮3 m即能夠滿足規定，按3 m計算。

4.5 排水分區徑流計算校核

根據道路縱坡以及地勢劃分為三個排水分區。

1）分區一。道路長度210 m；匯水面積7 560 m2，其中，車行道面積2 100 m2，人行道面積1 260 m2，綠化帶面積4 200 m2。方案實施后，應設調蓄容積89.28 m3，實設調蓄容積94.5 m3，滿足徑流總量控制目標。年徑流污染控制率（SS）總量去除率57.4%，滿足年徑流污染控制率（SS）總量去除率應≥40%的規定。

2）分區二。道路長度272 m；匯水面積9 792 m2，其中，車行道面積2 720 m2，人行道面積1 632 m2，綠化帶面積5 440 m2。方案實施后，應設調蓄容積115.65 m3，實設調蓄容積122.4 m3，滿足徑流總量控制目標。年徑流污染控制率（SS）總量去除率57.4%，滿足年徑流污染控制率（SS）總量去除率應≥40%的規定。

3）分區三。道路長度263 m；匯水面積為9 468 m2，其中，車行道面積 2 630 m2，人行道面積 1 578 m2，綠化帶面積5 260 m2。方案實施后，綜應設調蓄容積111.83 m3，實設調蓄容積118.35 m3，滿足徑流總量控制目標。年徑流污染控制率（SS）總量去除率57.4%，滿足年徑流污染控制率（SS）總量去除率≥40%的規定。

5 結論

根據《天津市海綿城市建設技術導則》對宜興埠翠濤道進行海綿城市設計，改變了排水管網原本簡單的排水形式，以雨水徑流控制為手段，采取從末端治理到全過程治理的綜合手段，系統的解決排水問題并能夠獲得好的環境效益和社會效益。