濱海區域典型市政道路雨水系統設計
——以高新區規劃西6 號線為例

王學鑫，姜秀艷，姜學良

（1.青島市市政工程設計研究院有限責任公司，山東 青島266000；2.中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢430010；3. 山東宏雁電子系統工程有限公司，山東 青島 266041）

0 引言

城鎮內澇是城鎮范圍內的強降雨或連續性降雨超過城鎮雨水設施的消納能力，導致城鎮地面產生積水的現象[1]。當2017年《城鎮內澇防治技術規范》（GB 51222—2017）發布，并且第一次以專業術語的形式明確了“城鎮內澇”的定義時，就表明這個問題已經足夠嚴重足以引起相關專業領域的重視。有了城鎮內澇，那么相應的內澇防治系統概念也隨之而來。城鎮內澇防治系統包含源頭減排、排水管渠和排澇除險等工程性措施，以及應急管理等非工程性措施，并需要與防洪設施相銜接。2021年4月25 日，國務院辦公廳印發《關于加強城市內澇治理的實施意見》，明確要求到2025年，各城市因地制宜基本形成“源頭減排、管網排放、蓄排并舉、超標應急”的城市排水防澇工程體系，排水防澇能力顯著提升[2]。本文從濱海城市一條典型市政道路項目為出發點，由點及面系統分析了濱海區域市政道路排水系統設計的思路及方式。

1 工程概況

本文規劃西6 號線位于青島高新區，是一條南北向的城市主干路，道路寬75 m，雙向6 車道，周邊區域基本為大型體育、商業、教育用地，項目位置見圖1；項目南側緊鄰膠州灣，是區域排水系統的末端；東側為規劃19# 排水溝，主槽底寬10 m，藍線寬度34 m，區域規劃防洪標準為50 a 一遇，排澇標準為20 a 一遇，防風暴潮標準100 a 一遇。

圖1 項目位置圖

2 設計思路

2.1 統籌考慮海綿、管渠、排澇三個系統，相互協調，保障區域水生態、水環境、水安全、水資源

結合內澇防治系統概念，在設計之初就統籌考慮海綿、管渠、排澇、防洪以及防風暴潮措施。通過人行道、非機動車道采用透水鋪裝+ 綠化帶內設置植草溝、雨水花園的形式構建市政道路海綿城市設施，實現0-1年重現期小雨徑流削減；采用雨水口+雨水管渠形式設計雨水管渠系統，保證中到大雨可以快速收集排放；排澇水系同步實施，打通排水管渠下游通道，避免雨季出現內澇，同時結合水系營造景觀效果，為周邊大型公建增添色彩；在排水溝入海口位置同步實施擋潮閘，避免海水頂托倒灌。

通過上述由小及大、由點及面的的系統構建（見圖2），整個項目的“大排水系統”完善無缺，可以實現較好的雨洪管理效果。

圖2 城鎮排澇除險系統構建圖

2.2 規劃水系先行，保障排水下游出路，避免內澇發生

水系作為“大雨水系統”的末端，在城鎮內澇防治系統中至關重要。本工程原本為市政道路配套項目，不包含路邊水系建設。為避免雨水管道下游無出路，積極同建設單位爭取19# 排水溝與道路配套同步實施。

水系流量采用暴雨強度公式法，水面線推求采用恒定非均勻流水面曲線基本方程計算。19# 水系匯水面積2.27 km2，設計流量75 m3/s；河底標高0～0.4 m，20 a 一遇水位線3.79～3.99 m，常水位標高2 m。19# 水系南側直排膠州灣，為防止極端降雨天氣疊加風暴潮頂托，在排海口設置擋潮閘。19# 排水溝匯水面積圖見圖3。

圖3 19# 排水溝匯水面積圖

2.3 海綿理念貫穿，小雨不積水，初雨可收集

海綿城市理念作為“大雨水系統”的起端，運行效果直接影響內澇防治系統后續措施效果。

本工程通過設置截留式棄流井收集車行道范圍內初期雨水并將棄流井出水管接至污水管道送至污水處理廠進行處理，極大削弱了車行道范圍內污染物濃度極高的初期雨水帶來的面源污染。本次設計核算初期雨水對污水管道產生影響時，取前5 min的平均流量，得到棄流量為Q=5.7 L/s。

人行道、非機動車道采用透水性鋪裝材料，并將傳統人行道坡向車行道的方式調改為坡向路側綠化帶，到從源頭將雨水留下來然后“滲”下去。人行道鋪裝采用生態砂基面層厚6 cm+ 中砂墊層厚5 cm+ 級配碎石厚15 cm；非機動車道采用油性保護劑+5 cm厚0.6 cm 粒徑彩色強固透水混凝土+15 cm 厚1.0 cm粒徑透水混凝土+15 cm 厚級配碎石壓實+素土壓實。

在路側綠化帶內設置植草溝、雨水花園等下凹式綠化，植草溝通過平面及豎向調整，人為拉長雨水徑流軌跡，最終匯至雨水花園，充分實現雨水的“滲、滯、蓄”；下凹式綠地內設置溢流口，當降雨量超過下凹綠地的滲水能力時，排入雨水管道。

通過上述海綿系統，規劃西6 號線年徑流總量控制率可以達到78%，遠超上位規劃中對市政道路年徑流總量控制率40%～75%的要求，市政道路海綿系統構建見圖4。

圖4 市政道路海綿系統構建

2.4 管道設計合理，中雨及時排入水系

本次雨水管道設計重現期取5 a 一遇，雙側布置，管道坡度與道路坡度一致取0.2%，雨水在相對低點位置匯集后排入19# 水系。東側雨水管道僅收集路面雨水，為管徑DN400-DN600；西側管道收集道路及西側地塊雨水，為管徑DN500-DN1200，管頂標高基本與20 a 一遇水位線持平。超過海綿設施消納的且重現期在5 a 之內的雨水通過管道及時排入水系，保證地塊及路面排水順暢。雨水管道匯水面積見圖5。

圖5 雨水管道匯水面積圖

2.5 區域積水點模擬為基礎，內澇風險大的點設置行泄通道

根據《城鎮內澇防治技術規范》（GB 51222—2017），應對城鎮內澇風險進行評估，內澇風險大的地區宜結合地理位置、地形特點等設置雨水行泄通道[1]。

在道路豎向設計階段，不局限于項目本身，利用鴻業暴雨排水及低影響開發軟件對項目所在的匯水區域內進行內澇模擬。模擬邊界條件：50 a 內澇防治重現期，雨水管渠壓力流排水。結合模擬結果在2 處道路低點設置雨水行泄通道，將超管道設計重現期雨水直接引入水系。為將道路西側超標雨水就近引入水系中，結合路緣石開口、雨水花園設置淺埋雨水暗渠，將道路西半幅雨水通過暗渠排水水系；淺埋暗渠排除50 a 內澇防治重現期下，雨水管渠壓力流狀態下排水能力不足部分的雨水，保證道路低點不積水。雨水行泄通道設計，見圖6。

圖6 雨水行泄通道設計圖

2.6 日常維護、應急管理等非工程措施落實于設計圖紙中，提示建設單位關注內澇防治非工程措施

在圖紙中明確提出19# 排水溝、5# 擋潮閘開閘放水控制水位等相關要求，并提出汛期的前、中、后期應及時對雨水口、雨水管道、排放口等關鍵設施進行清理疏通。建議要求建設單位建立日常維護管理制度及應急管理制度，以確保內澇防治非工程措施充分發揮作用。

3 結語

項目于2017年開始設計工作，2019年已竣工驗收，整個大排水系統經受過2020年第4 號臺風“黑格比”帶來的極端天氣的洗禮，展現出良好的海綿、排水、排澇效果。

通過設計階段，將“大雨水系統”理念灌輸給建設單位，從根本上重視系統構建，在“源頭減排、管網排放、蓄排并舉、超標應急”的城市排水防澇工程體系理念提出之前，就用實際行動構建了全過程雨洪管控模式，為高新區甚至濱海城市市政道路排水系統設計提供了借鑒。