海綿城市理念在池州人民東路改造設(shè)計中的應(yīng)用

胡良紅，魏思銳，胡潤 （中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230032）

1 海綿城市理念

海綿城市顧名思義指城市就像一塊海綿，能夠靈活的面對自然災(zāi)害，對環(huán)境變化的適應(yīng)力也高，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，在需要的時候就將儲存的水從海綿里擠出來使用。它可以充分發(fā)揮降水的滲透作用，將降水通過大自然特有的自然元素過濾凈化后，自主適應(yīng)環(huán)境變化。大部分雨水被自然元素留住，就可以減輕自然災(zāi)害的侵襲，生態(tài)環(huán)境可以發(fā)揮其最大效益[1]，海綿城市建設(shè)既要通過大自然的力量轉(zhuǎn)換雨水，還要結(jié)合人工途徑，要具體情況具體分析，既要確保城市排水防澇的安全，又要盡可能實現(xiàn)雨水在城市里的積留、凈化和滲透，提高雨水的循環(huán)利用和維護自然環(huán)境。海綿城市技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以有效的解決城市的內(nèi)澇問題，還能有效的解決城市干旱問題。

2 項目概況與設(shè)計指標(biāo)

池州市人民東路改造工程位于規(guī)劃的森林公園內(nèi)，是池州首批老路改造海綿城市試點項目之一，也是池州市“海綿城市”與“城市綠道”相結(jié)合的重點工程。該道路設(shè)計紅線寬40.0m，全長約1.3km，屬于城市主干路，設(shè)計時速50km/h。

2.1 道路部分

2.1.1 機動車道

①4cm細(xì)粒式透水瀝青混凝土PAC-13C；

②8cm中粒式透水瀝青混凝土PAC-20C；

③18cm骨架空隙型水泥穩(wěn)定碎石；

④18cm骨架空隙型水泥穩(wěn)定碎石；

⑤20cm級配碎石。

2.1.2 非機動車道

①4cm細(xì)粒式透水彩色瀝青混凝土PAC-13C（鐵紅色）；

②5cm中粒式透水瀝青混凝土PAC-16C；

③20cm骨架空隙型水泥穩(wěn)定碎石；

④20cm級配碎石。

2.1.3 人行道

①5cm人行道透水磚；

②3cm干硬性水泥砂漿；

③15cm骨架空隙型水泥穩(wěn)定碎石；

④15cm級配碎石。

2.2 排水部分

2.2.1 暴雨強度公式

池州市暴雨強度公式：

q=785.524（1+0.58lgP）/(t+1.82)0.461

其中：q—暴雨強度（升每秒·公頃）

p—重現(xiàn)期（采用2年）

t—降雨歷時（min）

t=t1+t2

t1—地面集水時間（取t1=10min）

t2—管渠內(nèi)雨水流行時間（min）

徑流系數(shù)ψ的采用：路面徑流系數(shù)取0.9。

2.2.2 開口立緣石收集雨水計算公式

開口立緣石流量計算公式：

Q=KCA（2gH）0.5

其中：Q—設(shè)計流量（升每秒·公頃）

K—孔口阻塞系數(shù)，取2/3

C—孔口流綜合流量系數(shù)，取0.67

A—過水面積（m2）

H—開口立緣石前水深（m）

路緣石開口高為0.4，寬為0.3，進水孔口有效面積為0.03。

路緣石開口的泄水能力Q為13L/s，本次開口立緣石設(shè)置間隔為20m。本次工程共設(shè)置開口立緣石250處。

2.2.3 單位面積控制容積

單位面積控制容積：

V單位面積=10Hφ

其中：V單位面積—單位面積的設(shè)計調(diào)蓄容積（m3）

H—設(shè)計降雨量（mm），參照附近天堂湖區(qū)域，按80%控制率。

φ—綜合雨量徑流系數(shù)

根據(jù)80%的年徑流總量控制率目標(biāo)，查本上表得到對應(yīng)的設(shè)計降雨量H=32.5mm。

道路橫斷分兩段排水，車行道與非機動車道排入綠化帶，人行道排入植草溝。

用加權(quán)平均法計算道路的綜合雨量徑流系數(shù)φ，再通過上述公式計算控制容積，計算過程如下。

池州市年徑流總量控制率和設(shè)計降雨量值一覽表

圖1 雨水口位置標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

4 道路設(shè)計中海綿城市技術(shù)的應(yīng)用

在設(shè)計時，海綿城市的設(shè)計理念包括以下幾個方面。

①“滲”。在此次人民東路改造設(shè)計中，大量的使用了強度好和透水性優(yōu)良的透水性鋪裝材料，在機動車道部分和非機動車道部分均采用了不同形式的透水性瀝青混凝土和空隙型水泥穩(wěn)定碎石，在人行道則采用了透水磚（如圖2所示），透水性道路表面的雨水會直接滲透到地下,這樣可以直接流入江河湖海而不需要市政排水系統(tǒng)，雨水在流入地下時,經(jīng)過土層的層層過濾作用還能夠使雨水變干凈，從而補充土壤里面的地下水分,有效緩解城市不透水硬化地面對于城市水資源的不良影響。通過滲水鋪裝及路面，可以充分增加雨水徑流時間，從而使雨水進入綠化帶的時間增長，避免綠化帶的內(nèi)澇。

圖2 道路鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

②“滯”。通過透水鋪裝不僅可以實現(xiàn)“滲”的理念，同樣可以削弱降雨徑流，延緩洪峰，避免短時間的暴雨使周邊水位急速飛漲，進而體現(xiàn)海綿城市設(shè)計理念中的“滯”。同樣本次設(shè)計采用了下沉式綠化、現(xiàn)狀綠化帶設(shè)置植草溝等方式來實現(xiàn)海綿城市中的“滯”工程。在本次人民東路改造設(shè)計中，沿道路兩側(cè)路肩外的邊溝設(shè)置植草溝（見圖3），植草溝寬0.8m，深約0.3m（以路面為基準(zhǔn)高度）（見圖4）。不僅可以增大雨水的阻力，也可以降低雨水徑流的流速，雨水匯流的時間就會增加，雨水最大流量的出現(xiàn)時間也會相對變緩慢，起到消減最大流量的作用。現(xiàn)在，我國大多數(shù)城市綠化工程項目的操作過程中，其路面高度大多數(shù)低于綠地高度，這樣做沒辦法充分地吸收利用自然的雨水。而海綿城市的建設(shè)，需要具備較好的吸水性，所以為了保證海綿城市建設(shè)的運行效果，其下沉式綠地是一種相對有效的措施[6]。在人民東路改造中，道路中的綠地高程低于路面（見圖5）。通過綠地的吸收以及植草對雨水徑流的阻攔，實現(xiàn)了削減降雨徑流和降低水量高峰的用途。對于機非動道路隔離帶及道路外側(cè)綠化帶，如果兩側(cè)的地塊稍高，導(dǎo)致了綠化帶內(nèi)的雨水無法排出，可在溝內(nèi)設(shè)置雨水口溢流設(shè)施，將多余的雨水通過溢流雨水口排至雨水管道中。

③“蓄”。人民東路改造項目內(nèi)存在一個濕地公園，公園的現(xiàn)狀水系及規(guī)劃水系十分豐富，公園通過人工挖掘，形成土壤中間凹陷而四周凸起的地形，通過凈化后雨水可直接續(xù)存公園內(nèi)。既可以充分發(fā)揮地形，因地制宜的儲存雨水，也可以充分的將雨水用于公園植被的維護中，充分利用水資源，從而節(jié)約了生活用水。

④“凈”。通過透水路面的雨水，經(jīng)過土壤層層過濾和吸附，可以有效減少雨水中的雜質(zhì)。土壤中還含有大量的微生物，通過微生物的降解功能能夠?qū)崿F(xiàn)對水體的高效凈化，即減少了水體污染，還能夠補充地下水。而通過設(shè)置下沉式綠化以及綠化帶設(shè)置植草溝，利用綠化帶里種植的植物實現(xiàn)雨水的“凈化”目的。本設(shè)計還在雨水口和檢查井處設(shè)置截污掛籃，它們能夠攔截雨水?dāng)y帶的固體顆粒以及懸浮性物質(zhì)，起到了對雨水的初步凈化作用，對于城市生態(tài)環(huán)境保護有重要意義。

圖3 道路主體橫斷面圖

圖4 植草溝大樣細(xì)部圖

圖5 綠地大樣圖

⑤“排”。在傳統(tǒng)城市中，一旦面臨暴雨，城市的排洪能力十分低下，造成了城市內(nèi)的大面積積水，給人們生活帶來了十分嚴(yán)重的困擾。而通過大力發(fā)展海綿城市，可以很好的將雨水這個“包袱”轉(zhuǎn)為城市“解渴”的財富。在人民東路改造設(shè)計中，至始至終都在貫徹海綿城市的理念，對于排水方面的處理，一方面通過降低綠化帶標(biāo)高、路緣石開口改造等方式將道路徑流引到綠化空間，通過設(shè)置植草溝排向水系或濕地，減少城市內(nèi)澇。另一個方面是按照常規(guī)的設(shè)計沿道路網(wǎng)鋪設(shè)雨水管網(wǎng)，從而將暴雨及時排出。

5 結(jié)論

通過對老路改造，新建透水瀝青路面、透水人行道、雨水末端處理等進行凈化雨水。安徽地區(qū)在此工程之前尚無成功的老路改造設(shè)計和施工經(jīng)驗。同時本項目也是池州首批城市綠道項目之一。本工程的成功實施，為池州乃至安徽江南地區(qū)積累了一定的海綿城市及城市綠道經(jīng)驗，為今后類似的項目提供參考。