基于海綿城市理念的道路排水設計

張 波

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

海綿城市建設重點在于最大限度提高綠地系統的雨水調蓄、水體凈化功能。作為城市中最重要的“海綿體”之一，城市道路排水設計的重要性可見一斑。本文將結合工程案例論述基于海綿城市理念的道路排水設計。

1 工程概況

1.1 道路方案設計概況

項目位于朔州市市區以西，道路等級為城市主干路。道路路線呈東西走向，西起工業園道路與洗朔線交叉口，東至大西高鐵預留的下穿框架橋前，路線全長約為5.3 km。項目路線下穿環城高速，并且與環城高速采用雙喇叭互通立體交叉連接。

路線平面線形順直、縱坡平緩，道路橫斷面組成為：8 m 綠化帶+5 m 非機動車道+5 m 綠化分隔帶+12 m 機動車道+5 m 中央分隔帶+12 m 機動車道+5 m 綠化分隔帶+5 m 非機動車道+8 m 綠化帶=65 m。

1.2 道路排水方案設計要求

項目所在區域西高東低、地勢平坦，距離附近河流較遠，沒有可供連接的已建雨水管道，雨水出水困難。

項目基于海綿城市理念進行道路排水設計，充分利用道路范圍內綠化帶及人工濕地對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，從而達到改善水環境、節約水資源、消減徑流污染的目的。

項目所在區域存在諸多農田灌溉渠，水環境敏感，要求雨水利用設施的徑流污染控制要盡可能降低水環境污染。

2 排水系統設計

2.1 排水整體方案

項目所處區域多為耕地，地面縱坡較為平緩。路中、路側、路邊設置下沉式綠地，可以有效收集路面降水徑流及路基兩側坡向道路一側的坡面降水徑流。

在互通圍合區域內設置人工濕地，一方面對整個互通范圍內景觀有美化與提升，另一方面與下沉式綠地相連通，發揮其調蓄功能。同時可以吸納整個互通立交范圍內的路基坡面水。

圖1 人工濕地與下沉式綠地相連接效果圖

道路縱斷面設計最低點在下穿環城高速以西，在該處設置溢流雨水口和橫向雨水管，將主線下沉式綠地與互通范圍內人工濕地相連接，如圖1 所示，形成本項目雨水積蓄系統。在人工濕地范圍內布置建筑小品并進行園林點綴提升區域景觀效果，圖2為一處典型的人工濕地景觀效果。

圖2 人工濕地實例圖

2.2 下沉式綠地設計

結合道路橫斷面情況，將綠化帶設計為下沉式綠地，目的是收集、滯留路基外側以及機動車道、非機動車道的匯水。下沉式綠地一般低于道路路面200～300 mm，以形成蓄水層，具體尺寸應根據匯水量、選用材料滲透系數、土壤滲透系數確定。道路橫斷面應配合下沉式綠地，有利于收集區域匯水，本項目橫斷面設計如圖3 所示。

圖3 道路橫斷面排水設計示意圖

在下沉式綠地內設置溢流口，防止在暴雨天氣雨水發生溢流。溢流口一般高于下沉式綠地100～200 mm。

雨水經過下沉式綠地時發生物理化學及生物作用；經過層層凈化后，進入土壤補充地下水。超量雨水將通過溢流口，溢流至橫向雨水管，進而流向人工濕地。利用人工濕地對雨水進行調蓄。避免出現未經凈化的雨水直接流入周邊水體，發生水污染的情況。下沉式綠地中布置的過濾材料可根據實驗效果確定，圖4 為一種典型的下沉式綠地過濾材料組合形式。

圖4 下沉式綠地設計示意圖

2.3 人工濕地設計

本次人工濕地設置在雙喇叭互通所圍合的區域內，避免新增占地，實現土地資源的高效利用。人工濕地以雨水為主要補水水源，結合綠地、園林景觀設計為多功能調蓄水體，即同時兼具景觀休閑功能與雨水調蓄功能。下沉式綠地及人工濕地內所種植物應具備耐淹及凈化功能[1]。圖5 為本項目人工濕地設計示意圖，重點考慮其調蓄能力是否滿足設計要求。

圖5 人工濕地設計示意圖

3 調蓄能力校核

針對本次下沉式綠地與人工濕地相結合的雨水調蓄系統的調蓄能力進行校核。具體選用指標為：溢流量=進水量-（系統最大蓄水量+滲透量）。溢流量越小，說明溢流外排的雨水量越少。當溢流量為負值時，說明本次雨水調蓄系統設計能夠滿足設計需要，即控制區域內雨水不外排。

區域內綜合徑流系數經計算分析后取0.7。根據計算可知，整個排水系統滿足設計降雨量條件下雨水不溢流，避免行車道上的污水對周邊水環境造成污染。

表1 調蓄能力校核計算表

4 雨水調蓄系統維護

要保證整個雨水調蓄系統正常運行，維護工作必不可少。維護工作重點主要有：

a）對道路范圍內的雜物和垃圾進行清理，避免因為雜物、垃圾覆蓋對雨水下滲產生阻礙，該項工作應在日常清掃中進行，一般在雨季之前應重點檢查。

b）檢查下沉式綠地雨水溢流口、雨水管道及人工濕地進水口是否存在淤積堵塞，維護周期一般為1 年1 次，在雨季之前應重點檢查。

c）對雨水調蓄系統內的植物進行修剪補種，維護周期一般為1 年3 次或根據景觀要求設定周期。

d）對人工濕地內雨水調蓄空間進行清淤，避免因沉積物過多造成調蓄空間不足。維護周期一般為1 年1 次，在雨季之前應重點檢查。

e）對下沉式綠地內雨水排空時間進行監測，通過與預計雨水排空時間或初次雨水排空時間相對比判斷是否出現雨水下滲不暢的情況。一般在暴雨后進行，若雨水排空時間超過預計雨水排空時間或初次雨水排空時間的2 倍，則認為雨水下滲不暢。此時應具體對下沉式綠地各組件進行具體檢修。

f）對人工濕地進水口水質進行監測，若出水水質出現明顯渾濁，則可能是由于下沉式綠地土工布出現破損或覆蓋層填料出現流失，應對相應部件予以更換。

5 結語

本次設計改變了以往只考慮利用明溝、管網快排雨水的傳統設計理念，結合本項目的實際情況，通過采用下沉式綠地設計、人工濕地等工程設施將雨水留住利用起來，有效保護了生態環境。為城市道路排水設計提供一定的借鑒作用。