馬玉

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究（總院）集團(tuán)有限公司，上海市 200092）

0 引言

2016年4月，上海市入選國(guó)家第二批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市。試點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠謻|新區(qū)臨港地區(qū)。臨港主城區(qū)位于東南沿海，易受臺(tái)風(fēng)影響，短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨大于上海主城區(qū)。試點(diǎn)區(qū)年降雨量均值為1228.1mm，年雨日約134 d，降雨年內(nèi)分配不均，6～8月為汛期，降雨量較多，約占全年的41.9%。上海市地處長(zhǎng)江三角洲前緣河口和杭州灣之間，除表層土壤為人工填土層外，自上而下依次為褐黃色黏土、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、灰色淤泥質(zhì)黏土、灰色黏性土、暗綠色黏性土和粉性土。上海臨港地區(qū)體現(xiàn)了上海地區(qū)“三高一低”（地下水位高、土地利用率高、不透水面積高和土壤入滲率低）的特點(diǎn)。

路面徑流是城市地表徑流的一種，是污染效應(yīng)最強(qiáng)的部分。路面和雨水口積累的高負(fù)荷污染物在降雨時(shí)會(huì)隨著徑流沖刷而進(jìn)入受納水體，是城市受納水體的主要污染源之一[1，2]。基于海綿城市理念，必須控制道路徑流量和徑流污染。

1 工程概況

1.1 工程概況

上海海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)內(nèi)某道路海綿化改造示范工程位于臨港新城蘆潮港社區(qū)，改造長(zhǎng)度440m，機(jī)動(dòng)車雙向2車道，橫斷面布置為：3.0m（人行道）+14.0 m（機(jī)動(dòng)車道）+3.0 m（人行道）=20.0m（紅線寬度）。道路北側(cè)為住宅小區(qū)，道路南側(cè)為綠地和河道。

1.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）年徑流總量控制率：根據(jù)臨港試點(diǎn)區(qū)規(guī)劃要求，該改造道路年徑流總量控制率為85%，即32.96mm雨水不外排。

（2）年徑流污染控制率：年徑流污染控制率為55%。

（3）排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：5 a一遇不積水，100 a一遇不內(nèi)澇。

2 海綿城市方案設(shè)計(jì)

2.1 整體方案

道路海綿化改造平面圖和斷面圖見圖1、圖2。

圖1 道路海綿化改造平面圖

圖2 道路海綿化改造斷面圖（單位：m）

根據(jù)道路特點(diǎn)及雨水徑流方向，確保道路安全的情況下，并與周邊綠地或開放空間相銜接，通過(guò)源頭消減、中途轉(zhuǎn)輸、末端調(diào)蓄多種手段，采用綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施和灰色雨水基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合的海綿改造方案，主要運(yùn)用透水鋪裝、雨水花園、旱溪、人工濕地、調(diào)蓄池、生態(tài)多孔纖維棉調(diào)蓄模塊等工程措施，通過(guò)低影響開發(fā)設(shè)施使道路雨水徑流、面源污染、排水標(biāo)準(zhǔn)滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 雨水花園、旱溪

下沉式道路綠化帶能消減路面徑流，凈化有機(jī)污染物，減輕路面污染，節(jié)約綠地灌溉用水，補(bǔ)充土壤和地下水資源[3]。

根據(jù)現(xiàn)狀雨水口的位置，每隔30m在道路南側(cè)紅線外綠化帶內(nèi)設(shè)計(jì)3.0m寬下凹式雨水花園，將道路原雨水箅子封堵，設(shè)計(jì)蓋板溝將道路雨水引入到雨水花園內(nèi)。雨水花園具有一定的調(diào)蓄容積，可以利用植物、微生物、土壤、礫石層的吸收、滲透，凈化道路雨水。

雨水花園結(jié)構(gòu)斷面見圖3。自上而下分別為5 cm厚樹皮覆蓋、30 cm厚種植土、透水土工布、30 cm厚礫石層、400 g/m2防滲膜。雨水花園內(nèi)收集的雨水先經(jīng)過(guò)土壤、礫石層下滲，礫石層內(nèi)設(shè)置穿孔盲管收集下滲雨水。超過(guò)下滲能力的雨水在雨水花園內(nèi)進(jìn)行調(diào)蓄，雨水花園設(shè)置溢流雨水口，超過(guò)雨水花園調(diào)蓄容積的雨水通過(guò)溢流雨水口排到道路雨水管網(wǎng)系統(tǒng)。

圖3 雨水花園斷面圖（單位：mm）

旱溪適用于小區(qū)、公園內(nèi)道路的周邊，晴天作為景觀，雨天可以存水。該工程在紅線外綠化設(shè)計(jì)3m寬旱溪（見圖4），自上而下結(jié)構(gòu)層分別為30 cm厚卵石層、透水土工布、30 cm礫石層、400 g/m2防滲膜。雨水花園通過(guò)旱溪相連接，轉(zhuǎn)輸調(diào)蓄雨水花園超量雨水。旱溪兩側(cè)設(shè)置雨水花園和綠化帶，既能調(diào)蓄、凈化道路雨水，又能提升整個(gè)道路的景觀效果。

圖4 旱溪斷面圖（單位：mm）

2.3 人行道透水鋪裝

改造道路下土基滲透系數(shù)小于10-6cm/s，無(wú)法滿足全透型道路滲透系數(shù)不小于7×10-5cm/s的要求，且臨港地區(qū)地下水位高，因此，人行道透水鋪裝采用半透型結(jié)構(gòu)型式。該項(xiàng)目人行道采用透水磚鋪面（見圖5），自上而下分別為6 cm透水磚、3 cm中粗砂、15 cm再生骨料透水水泥混凝土、15 cm級(jí)配碎石。級(jí)配碎石下面鋪防滲膜防止雨水下滲到路基。級(jí)配碎石層設(shè)置D N100透水盲管，將透水層下滲雨水導(dǎo)流到現(xiàn)狀雨水井內(nèi)。

圖5 透水人行道斷面圖（單位：mm）

透水人行道鋪裝可以提高人行舒適性，雨天吸收雨水，減少道路徑流，晴天釋放水汽，降低路面溫度。

2.4 調(diào)蓄模塊

改造道路北側(cè)無(wú)綠化帶和紅線外綠化，采用綠色海綿設(shè)施無(wú)法滿足規(guī)劃要求，因此采用調(diào)蓄模塊來(lái)進(jìn)行徑流量控制。調(diào)蓄模塊結(jié)構(gòu)剖面如圖6所示。調(diào)蓄模塊埋設(shè)于透水人行道下方，對(duì)原雨水箅子進(jìn)行封堵。新建環(huán)保雨水口和開孔側(cè)石，車行道雨水通過(guò)開孔路緣石匯入環(huán)保雨水口，再導(dǎo)入到生態(tài)多孔調(diào)蓄模塊中儲(chǔ)存，超過(guò)調(diào)蓄容積的水量通過(guò)環(huán)保雨水口的溢流口溢流至現(xiàn)狀雨水井。

調(diào)蓄模塊采用生態(tài)多孔纖維棉，具有孔隙度大、容重小、吸水率高、承重高的特點(diǎn)。生態(tài)多孔纖維棉降水時(shí)能自然吸收雨水，將雨水進(jìn)行儲(chǔ)存；晴天時(shí)能自然釋放雨水，補(bǔ)充土壤和植物水分，起到雨時(shí)蓄水、旱時(shí)補(bǔ)水的海綿設(shè)計(jì)效果。

圖6 調(diào)蓄模塊斷面圖（單位：mm）

2.5 調(diào)蓄水池、人工濕地

針對(duì)管道沉積物的污染，在排放口附近，結(jié)合河岸綠地建設(shè)生態(tài)處理設(shè)施，削減直接入河污染物。在綠地內(nèi)管網(wǎng)末端設(shè)置調(diào)蓄水池和人工濕地，對(duì)雨水進(jìn)行調(diào)蓄、凈化處理，雨水處理后排入河道。雨水通過(guò)截流進(jìn)入到調(diào)蓄水池，調(diào)蓄池有效容積為100 m3，調(diào)蓄池內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)水泵，水泵采用太陽(yáng)能供電，雨水通過(guò)水泵提升到人工濕地內(nèi)進(jìn)行凈化處理。人工濕地采用潛流人工濕地，結(jié)構(gòu)剖面見圖7，自上而下分別為30 cm種植土、透水土工布、80 cm沸石層、400 g/m2防滲膜。濕地配水區(qū)和出水區(qū)設(shè)置石籠擋墻。

圖7 人工濕地?cái)嗝鎴D

3 設(shè)計(jì)指標(biāo)校核

改造道路海綿設(shè)置調(diào)蓄量按容積法計(jì)算，設(shè)施調(diào)蓄量見表1。通過(guò)海綿化改造，雨水徑流控制量達(dá)到了282.24m3，滿足海綿城市建設(shè)85%控制率的指標(biāo)要求。

表1 海綿設(shè)施調(diào)蓄量

海綿設(shè)施年徑流污染去除率見表2。通過(guò)海綿化改造，道路年徑流污染去除率達(dá)到64.8%，滿足海綿城市建設(shè)55%控制率的指標(biāo)要求。

表2 年徑流污染去除率

4 實(shí)際運(yùn)行效果

為保證建設(shè)后達(dá)到海綿城市建設(shè)要求，對(duì)典型海綿設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該工程在雨水花園進(jìn)水口和出水口安裝在線流量計(jì)，監(jiān)測(cè)雨水花園對(duì)徑流量的控制率，在人工濕地進(jìn)水口和出水口安裝在線流量計(jì)和在線SS測(cè)定儀，監(jiān)測(cè)人工濕地對(duì)污染物的去除率。

對(duì)流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)降雨量小于32.96mm，雨水花園溢流口無(wú)出流流量。對(duì)SS測(cè)定儀數(shù)據(jù)分析，正常運(yùn)行條件下人工濕地對(duì)SS具有較高的去除效果，去除率基本在80%以上，冬季受溫度和綠化影響，去除率有所降低。

項(xiàng)目改造后現(xiàn)狀照片見圖8。低影響開發(fā)設(shè)施在滿足雨水調(diào)蓄、凈化功能的同時(shí)也提升了道路的景觀效果。

圖8 改造后現(xiàn)狀照片

5 結(jié)語(yǔ)

基于海綿城市理念，在確保道路安全的前提下，將道路與紅線外綠地充分銜接，設(shè)置低影響開發(fā)設(shè)施。到目前為止，該道路海綿化改造已經(jīng)完成，各種低影響開發(fā)設(shè)施運(yùn)行正常。通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備校核，海綿城市道路建設(shè)能有效消減道路雨水徑流、控制初雨面源污染和管網(wǎng)對(duì)河道的污染，為臨港試點(diǎn)區(qū)和其他類似城市海綿城市道路建設(shè)提供一定的參考。