深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院

摘要：城市道路雨水徑流帶來的污染負(fù)荷較高，城市道路雨水控制與利用對保護城市水環(huán)境意義重大。本文就道路生態(tài)排水系統(tǒng)設(shè)計進行了探究，以供參考。

關(guān)鍵詞：城市道路；排水系統(tǒng)；設(shè)計

1 工程概況

本文以某道路生態(tài)排水系統(tǒng)為例，介紹了雨水生物滯留帶—蓄水池集成技術(shù)的應(yīng)用，旨在探討道路雨水綜合利用的方式和設(shè)計方法。該道路屬城市支路，全長為 289 m，紅線寬度為 24 m，包括 14 m 寬的機動車道（雙向四車道）、兩側(cè)各 3 m寬的機非分隔綠化帶及 2 m 寬的人行道；道路縱坡為單一坡向，最大和最小縱坡坡度分別為 2.8% 和1.9%，道路橫坡坡度為 1.5%。

道路生態(tài)排水方案如下：將機非分隔綠化帶設(shè)置為具有雨水滯蓄功能的生物滯留帶，在道路末端綠化帶與人行道下設(shè)置地下蓄水池（包括儲水池和清水池），并配備綠化灌溉系統(tǒng)及市政自來水補水系統(tǒng)，通過生物滯留帶和蓄水池收集、儲存和凈化道路雨水，凈化后的雨水可回用于綠化帶灌溉用水。

2 實施方案及設(shè)計參數(shù)

2.1 實施方案

道路排水原設(shè)計方案為路中鋪設(shè) DN400 雨水干管排除路面雨水，設(shè)計重現(xiàn)期P =2年，不承擔(dān)周圍地塊雨水的排除。道路生態(tài)排水系統(tǒng)設(shè)計有兩個可選方案，方案一為在線式雨水處置模式，取消雨水管道排水系統(tǒng)；方案二為離線式雨水處置模式，保留雨水管道排水系統(tǒng)。工藝流程如圖 1 所示。

圖 1 道路雨水處置工藝流程

2.1.1 方案一（在線式）

雨水設(shè)施平面布置如圖 2 所示。

圖2 方案一的雨水設(shè)施平面布置

道路雨水由位于道路偏溝內(nèi)的截流池進入生物滯留帶，生物滯留帶內(nèi)設(shè)置擋水堰將其分隔為若干段，擋水堰可解決由于道路縱坡較大導(dǎo)致的滯留帶雨水滯蓄量不足的問題，超過滯留帶滯蓄能力的水由擋水堰溢流至下一段，最終由末端的溢流井進入儲水池，滯留帶滯蓄下滲的雨水經(jīng)底部穿孔收集管匯入清水池。

2.1.2 方案二（離線式）

雨水設(shè)施平面布置如圖 3 所示。

圖3 方案二的雨水設(shè)施平面布置

生物滯留帶由擋水坎分隔成若干段，道路雨水由路緣石豁口進入生物滯留帶，每段滯留帶沿道路縱坡方向的起端和末端分別設(shè)置一豁口，超過滯留帶滯蓄能力的雨水由末端豁口流出，再經(jīng)道路雨水口匯入雨水管道，最終進入儲水池。

2.2 設(shè)計參數(shù)

2.2.1 路緣石豁口

路緣石豁口起到截流道路雨水的作用，設(shè)計間距和開口寬度與道路縱坡坡度、橫坡坡度及設(shè)計過水流量有關(guān)，計算得到路緣石豁口間距為10m，開口寬度為 0.5m。

2.2.2 截流池

截流池起到道路雨水截流和預(yù)沉淀的作用，截流池溢水可由側(cè)壁洞口和路緣石豁口進入生物滯留帶，截流池底部設(shè)置排空管與滯留帶連通，可防止池內(nèi)積水。截流池間距不應(yīng)大于雨水口設(shè)置間距，本案例中截流池的間距為30～35m。

2.2.3 生物滯留帶

生物滯留帶構(gòu)造包括蓄水層（方案一、方案二的最大蓄水深度分別為 0.15、0.30m）、0.7m 厚的種植土層、0.3m 厚的人工填料介質(zhì)層、0.25m 厚的礫石排水層（其中設(shè)置 DN150的 PVC 穿孔收集管與清水池連接）、滯留帶底部及側(cè)壁防滲。種植土厚度與滯留帶內(nèi)的植物種類有關(guān)，本案例選種當(dāng)?shù)啬蛪A（防融雪劑侵害）、耐旱且短時耐淹的灌木類。

由于道路縱坡坡度大于橫坡坡度，影響生物滯留帶的雨水滯蓄量，因此在滯留帶內(nèi)間隔設(shè)置擋水堰（方案一）和擋水坎（方案二），設(shè)置間距根據(jù)道路縱坡坡度和長度確定，本案例中擋水堰的間距為8m。生物滯留帶的構(gòu)造如圖4所示。

圖4 方案一的生物滯留帶斷面

2.2.4 蓄水池

蓄水池為地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，道路兩側(cè)各設(shè)一座。蓄水池由儲水池和清水池構(gòu)成，儲水池規(guī)模由近30年的降水資料統(tǒng)計確定，在儲水池年均降水收集率不低于85%時，儲水池應(yīng)能收集日降水量 H =15mm 產(chǎn)生的徑流量，對應(yīng)儲水池容積經(jīng)計算為70m3；清水池容積根據(jù)綠化用水量和雨前旱期長短規(guī)律確定，滿足1個月綠化用水量[灌水周期為4d，綠化用水定額為2.5 L/（m2·d），儲水池容積經(jīng)計算為30 m3。

與蓄水池相鄰的一段30m長的生物滯留帶為雨水循環(huán)凈化段，儲水池內(nèi)收集的雨水經(jīng)泵送至該生物滯留帶進行滲濾凈化，該生物滯留帶的種植土層為人工填料介質(zhì)，種植苗木選用鳶尾。

3 道路雨水控制利用模型模擬

采用SWMM暴雨管理模型對方案一模式下道路（半幅路）生態(tài)排水系統(tǒng)進行模擬，如圖 5 所示，模型中生物滯留帶由具有下滲功能的蓄水單元（Storage Unit）表達(dá)，擋水堰由堰（Weir）表達(dá)，降雨雨型選用芝加哥模型，降雨歷時為2h，其余參數(shù)依據(jù)暴雨強度公式設(shè)定。模擬結(jié)果表明，在重現(xiàn)期P=10年（降雨量為24.8mm）的降雨情景下，方案一中生物滯留帶—蓄水池運行正常，擋水堰過流能力滿足道路峰值流量，生物滯留帶未出現(xiàn)溢水現(xiàn)象，道路產(chǎn)流量（65m3）全部由生物滯留帶—蓄水池系統(tǒng)收集。

圖5 方案一道路生態(tài)排水系統(tǒng)模型構(gòu)建

同樣利用SWMM模型分別對方案二中傳統(tǒng)管網(wǎng)排水系統(tǒng)及其與生態(tài)排水的組合系統(tǒng)進行模擬，結(jié)果表明，在重現(xiàn)期P= 20年的降雨情景下，組合排水系統(tǒng)可正常運行，管網(wǎng)排水系統(tǒng)的下游管段基本達(dá)到滿管流狀態(tài)；而在傳統(tǒng)管網(wǎng)排水系統(tǒng)獨立運行的情況下，下游管段在重現(xiàn)期P=4 年的降雨情景下即達(dá)到滿管流，即兩種排水系統(tǒng)的設(shè)計排水標(biāo)準(zhǔn)分別為P =20年和P =4年。

4 效益評價

4.1 節(jié)水帶來的經(jīng)濟效益

根據(jù)地區(qū)日降水資料統(tǒng)計規(guī)律，當(dāng)日降水量≤2mm 的降雨不計算在內(nèi)時，年均降水量為269mm，生物滯留帶—蓄水池年均降水收集率約為85%，則年綠化節(jié)水量為1.5×104m3。

4.2 因減少污染而帶來的經(jīng)濟效益

由于生態(tài)排水系統(tǒng)有效利用了雨水，減少了因雨水排放而帶來的水環(huán)境污染。以排污費為 1.05元/m3作為因消除污染而投入的費用，則每年因減少污染治理而帶來的經(jīng)濟效益為 1.6萬元。

道路傳統(tǒng)管道排水工程及生態(tài)排水系統(tǒng)設(shè)計預(yù)算分別為58.4 和68.9萬元，即方案一和方案二的總投資分別為58.4 和127.3萬元，鑒于本道路雨水管道不承擔(dān)客水排除任務(wù)，綜合考慮道路排水安全和雨水綜合利用帶來的經(jīng)濟效益，選擇方案一作為最終實施方案。

5 結(jié)束語

本案例依據(jù)雨水低沖擊開發(fā)理念，針對城市的氣候特點及缺水現(xiàn)狀，提出了利用城市道路綠化帶進行雨水控制利用的有效方式，針對性地解決了工程實施過程遇到的實際問題，總結(jié)如下：

① 利用道路綠化帶對雨水進行滯蓄利用時，根據(jù)綠化帶與雨水管道的銜接關(guān)系不同（雨水口位于綠化帶內(nèi)或位于道路邊溝內(nèi)），雨水處置模式可分為在線式和離線式。為提高綠化帶對道路雨水的截流效率，特別是當(dāng)?shù)缆房v坡坡度大于橫坡坡度時，應(yīng)采取有效的道路雨水截流方式，如本案例中利用截流池與路緣石豁口截流道路偏溝徑流雨水。

② 當(dāng)?shù)缆房v坡坡度≥1%時，綠化帶內(nèi)應(yīng)設(shè)置擋水堰以增加綠化帶的雨水滯蓄量，擋水堰間距<10m。

③為防止綠化帶下滲雨水對道路路基造成破壞，綠化帶的側(cè)壁應(yīng)采取防滲措施，當(dāng)對下滲雨水進行收集利用或排放時，側(cè)壁和底部可都做防滲。

參考文獻：

[1] 王佳，王思思，車伍. 低影響開發(fā)與綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施的植物選擇與設(shè)計[J]. 中國給水排水，2012，28（21）：45 -47，50.

[2] 李俊奇，王文亮，邊靜，等. 城市道路雨水生態(tài)處置技術(shù)及其案例分析[J]. 中國給水排水，2010，26（16）：60- 64.

[3] 李彤. 城市道路下的生態(tài)排水措施分析[J]. 中國給水排水，2012，28（16）：5 -8.

[4] 潘國慶，車伍，李俊奇，等. 城鎮(zhèn)雨水收集利用儲存池優(yōu)化規(guī)模的探討[J]. 給水排水，2008，34（12）：42 -47.