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        淺析基于海綿城市理念的城市道路設(shè)計(jì)

        2019-03-08 00:59:58黃永偉
        城市道橋與防洪 2019年1期
        關(guān)鍵詞:凹式調(diào)蓄城市道路

        黃永偉

        (合肥市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,安徽 合肥 230000)

        0 引言

        城市道路是城市空間的重要組成部分,在城市建設(shè)中占有很重要的地位。目前在城市道路建設(shè)中,傳統(tǒng)城市雨水排放以雨水盡快匯集至收集系統(tǒng)、經(jīng)收集輸送后快速排除為目標(biāo),忽略了對生態(tài)環(huán)境的影響[1]。隨著城市化程度的提高,高強(qiáng)度人類活動改變城市地表環(huán)境的結(jié)構(gòu)與功能,使得相當(dāng)比例的軟性透水性下墊面變?yōu)椴煌杆砻嫠采w,削弱了雨水的滲透,雨季降水量大時(shí)容易形成洪峰,導(dǎo)致城市部分區(qū)域積水;同時(shí),城市道路不透水面的大量存在,也助長了城市熱島效應(yīng)[2];此外,城市道路是徑流雨水及其污染物產(chǎn)生的主要場所之一。因此,對城市道路徑流雨水的控制尤為重要。

        以合肥市某城市道路為研究對象,圍繞城市道路海綿城市建設(shè)理念,明確城市道路海綿城市設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)解析海綿城市系統(tǒng)設(shè)計(jì)和具體工程措施設(shè)計(jì)。

        1 工程概況

        1.1 項(xiàng)目概況

        該城市道路位于合肥市,總體呈東西走向,本次設(shè)計(jì)長度4.3 km,紅線寬60 m,周邊用地主要為商業(yè)、住宅、綠化用地。

        本次雨水設(shè)計(jì)圍繞海綿城市建設(shè)理念,改變傳統(tǒng)的雨水收集排放系統(tǒng),綜合運(yùn)用透水鋪裝、下凹式生物滯留設(shè)施、雨水調(diào)蓄利用系統(tǒng)等工程措施,將路面的雨水通過低影響開發(fā)設(shè)施,以控制雨水徑流總量、削減地表徑流污染和實(shí)現(xiàn)雨水資源化利用。

        1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

        (1)雨水年徑流總量控制。通過海綿城市設(shè)計(jì),使本條城市道路年徑流總量控制率達(dá)到75%,對應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為21.3 mm。

        (2)雨水徑流污染控制。綜合考慮合肥市初期雨水污染實(shí)際和排水收納水體環(huán)境容量,參考國內(nèi)外城鎮(zhèn)初期雨水截流量,雨水利用設(shè)施的徑流污染控制以盡可能降低水環(huán)境污染為目標(biāo),同時(shí)考慮初期雨水處理設(shè)施規(guī)模。本次設(shè)計(jì)初期雨水截流標(biāo)準(zhǔn)為5 mm的降雨量。

        2 海綿城市設(shè)計(jì)

        2.1 總體設(shè)計(jì)

        雨水管道均位于兩側(cè)非機(jī)動車道下,本次設(shè)計(jì)保留現(xiàn)狀雨水主管及檢查井,檢查井蓋標(biāo)高同路面設(shè)計(jì)標(biāo)高。道路紅線寬度60 m=人行道4 m×2+非機(jī)動車道3.5 m×2+機(jī)非分隔帶4.5 m×2+機(jī)動車道14.5 m×2+中央分隔帶7 m,中央分隔帶內(nèi)布置高架橋墩。本次海綿城市工程技術(shù)措施主要有:人行道采用透水鋪裝,道路兩側(cè)機(jī)非分隔帶采用下凹式生物滯留帶,中央分隔帶下設(shè)置雨水調(diào)蓄池,改造斷面見圖1。

        圖1 海綿城市改造斷面(單位:m)

        2.2 人行道透水鋪裝

        為提高路面透水能力以及節(jié)能環(huán)保,本工程人行道采用透水結(jié)構(gòu),自上而下主要結(jié)構(gòu)分別為:6 cm透水磚(透水率不小于2.5 mm/s)、3 cm粗砂干拌、20 cm C20無砂大孔混凝土、20 cm級配碎石墊層、一層防滲土工布、素土夯實(shí),人行道結(jié)構(gòu)見圖2。

        圖2 人行道透水結(jié)構(gòu)圖

        人行道透水鋪裝具有透水性,可以令雨雪后的路面不出現(xiàn)積水、打滑現(xiàn)象,增加了人們出行的安全保障。透水磚可利用空隙實(shí)現(xiàn)蓄養(yǎng)水源,溫度升高時(shí),磚下水分蒸發(fā),吸收地表溫度,起到了調(diào)節(jié)局部溫濕、緩解熱島效應(yīng)的作用。透水鋪裝地面削減污染物的去除效果明顯,相關(guān)研究表明對COD、BOD5、NH3-N、TP、TN、SS 均有良好的去除效果,能達(dá)到地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

        2.3 下凹式生物滯留帶

        將兩側(cè)4.5 m機(jī)非分隔帶改造為下凹式生物滯留帶,道路側(cè)石開口,匯集車行道路面雨水,通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)凈化徑流雨水,以達(dá)到減少初期雨水污染,保護(hù)水體環(huán)境,涵養(yǎng)土壤水源的目的;另一方面,下凹式生物滯留帶可起到調(diào)蓄、滯留雨水,減輕市政管網(wǎng)壓力。

        生物滯留帶結(jié)構(gòu)剖面自上而下分別為:20 cm蓄水層/雨水溢流井/擋水堰、35 cm種植土層、25 cm填料層、25 cm礫石層、軟式透水管、防滲土工布、素土夯實(shí),下凹式生物滯留帶結(jié)構(gòu)見圖3。

        圖3 下凹式生物滯留帶結(jié)構(gòu)圖

        種植土層采用種植土與中粗砂拌和,以便于滲透雨水。礫石層由碎石或礫石組成,粒徑10~30。填料層采用砂礫石,砂礫石應(yīng)符合表1中的級配要求,液限應(yīng)小于28%,塑性指數(shù)在9以下。

        表1 填料層的砂礫石級配范圍表

        2.4 雨水調(diào)蓄池

        構(gòu)建橋面雨水收集——利用系統(tǒng),利用高架橋下的9 m中央綠化帶設(shè)置雨水調(diào)蓄池,橋面雨水由雨水口、雨落管收集后,經(jīng)初雨棄流后排至蓄水池,水池蓄滿后溢流排入市政雨水管。棄流的初期雨水排至市政污水管道,蓄水池中的雨水可用于道路、綠化澆灑。調(diào)蓄池的調(diào)蓄容積采用海綿城市低影響開發(fā)設(shè)施調(diào)蓄容積法計(jì)算。

        式中:V為設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積,m3;H為設(shè)計(jì)降雨量,mm;ψ為綜合雨量徑流系數(shù);F為匯水面積,hm2。

        高架橋下沿線共設(shè)置六座雨水調(diào)蓄池,調(diào)蓄池凈尺寸為16 m×7 m×3 m。

        2.5 附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

        2.5.1 路側(cè)石開口

        機(jī)動車道路面雨水通過路側(cè)石開口進(jìn)入下凹式生物滯留帶,根據(jù)雨水口的泄水能力,確定道路每隔17.5 m設(shè)置1.5 m的路側(cè)石開口。設(shè)計(jì)路側(cè)石為花崗巖,側(cè)石規(guī)格尺寸為80 cm×40 cm×12 cm,開口尺寸為50 cm×20 cm,每處下凹式生物滯留帶進(jìn)水口采用3塊開口路側(cè)石組成,路側(cè)石開口結(jié)構(gòu)見圖4。

        圖4 下凹式生物滯留帶路側(cè)石開口結(jié)構(gòu)圖(單位:cm)

        2.5.2 沉淀設(shè)施

        路側(cè)石開口后側(cè)設(shè)置沉淀設(shè)施,并設(shè)置格柵攔截異物,路面雨水經(jīng)沉淀后進(jìn)入下凹式生物滯留帶,防止泥沙等雜物進(jìn)入綠地。沉淀池尺寸為210 cm×20 cm×33 cm,沉淀池出水側(cè)設(shè)置消能卵石層,減小出水對綠地的沖刷,沉淀設(shè)施結(jié)構(gòu)見圖5。

        2.5.3 溢流型雨水口

        下凹式生物滯留帶內(nèi)每隔35 m設(shè)置一處溢流型雨水口,雨水口做法參考平箅式雨水口設(shè)計(jì),雨水口的箅面標(biāo)高根據(jù)雨水蓄水設(shè)計(jì)要求確定,設(shè)計(jì)箅面比下凹綠地高15 cm,當(dāng)雨水超過蓄水深度時(shí),通過溢流雨水口排至市政管網(wǎng)。

        圖5 下凹式生物滯留帶路側(cè)石開口結(jié)構(gòu)圖(單位:cm)

        2.5.4 擋水堰

        擋水堰采用卵石堆砌,頂寬為20 cm,底寬40 cm,高度25 cm,基礎(chǔ)50 cm細(xì)石混凝土墊層[3]。擋水堰設(shè)置于溢流雨水口下游,避免雨水全部匯集至道路低點(diǎn),擋水堰設(shè)置間距同溢流雨水口設(shè)置間距,約35 m。

        3 結(jié)語

        結(jié)合城市高架橋道路工程特點(diǎn),引入海綿城市設(shè)計(jì)理念,設(shè)置透水鋪裝、下凹式生物滯留帶、調(diào)蓄池等低影響開發(fā)設(shè)施,將道路雨水進(jìn)行滲透、蓄存、利用,實(shí)現(xiàn)雨水徑流總量控制和徑流污染控制,促進(jìn)雨水資源化的利用,具有明顯的社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。

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