冉祥祥

摘要：我國正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，城市道路占地面積越來越多，傳統(tǒng)路面將雨水直接排入雨水管，短時內流量較大，給雨水管網帶來較大壓力，而依托道路綠化帶和人行道設置的海綿設施可有效控制雨水徑流量，減輕雨水管網排水壓力。文章以南寧市某城市道路為例，在設置海綿設施后，對道路范圍內雨水徑流控制率進行計算，并分析了影響徑流控制率的因素，提出了提高徑流控制率的建議措施。

關鍵詞：海綿設施;城市道路;徑流控制率;雨量徑流系數;調蓄容積

0 引言

我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，城市建設取得顯著成就，同時也存在開發(fā)強度高、硬質鋪裝多等問題，導致下墊面過度硬化，破壞了自然的“海綿體”，導致“逢雨必澇、雨后即旱”，因此，需建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。城市道路作為城市的重要組成部分，其用地面積占城市建設用地面積的15%～20%，是建設海綿城市的重要組成部分。

常規(guī)城市路面雨水直接排入雨水管網，而海綿城市路面雨水先流入海綿設施，經海綿設施調控后，可削減洪峰流量，減少排入管網水量，從而減少內澇發(fā)生。評價海綿設施調控能力的主要指標為年徑流總量控制率（以下簡稱徑流控制率），是指通過自然和人工強化的滲透、集蓄、利用、蒸發(fā)、蒸騰等方式，場地內累計全年得到控制（不外排）的雨量占全年總降雨量的比例[1]。目前各海綿試點城市均制定了相應的徑流控制率目標，文中以南寧市某城市道路為例，要求其徑流控制率≥70%。本文首先分析其海綿設施可調蓄容積，再根據路面面積和徑流系數推算海綿設施可調蓄雨量，通過徑流控制率對應設計降雨量的曲線，從而得出實際徑流控制率，對比是否滿足設計要求，最后根據計算過程中的可控參數，提出提高徑流控制率的相應措施。

1 適用于城市道路的海綿設施介紹

常見的海綿設施有透水鋪裝、綠色屋頂、下沉式綠地、滲透塘、蓄水池、植草溝等，其中綠色屋頂主要在建筑工程中采用，滲透塘、植草溝適用于廣場和后排綠地，蓄水池以雨水回收利用為主?？紤]到城市道路以交通功能為主，過度地設置海綿措施會占用道路用地，影響道路使用功能，造成本末倒置，也會給后期運行維護帶來不便，經比較分析，適合城市道路的海綿設施主要有下凹式綠地和透水鋪裝，其結構構造見圖1和圖2[2]。

2 城市道路海綿設施布置及匯水區(qū)域劃分

以南寧市某新建城市道路為例，根據海綿城市建設要求，其紅線范圍內的雨水徑流控制率應≥70%。根據上述適用于城市道路的海綿設施介紹，擬采用的海綿設施為中央分隔帶微地形、路側帶下凹式綠地和人行道透水鋪裝，其標準段平剖面布置分別見圖3和圖4[2]。

相較于傳統(tǒng)道路，路面不設置雨水口，雨水不會直接流入雨水管網，而是先流入下凹式綠地，初期雨水在下凹式綠地內儲存、下滲，后期富余的雨水通過溢流式進水井進入雨水管網，從而達到“滲、滯、蓄、排”的目的。

根據道路的橫坡，設置海綿設施后的路面匯水區(qū)域劃分如下：

（1）中央分隔帶微地形：承擔自身面積匯水，不承擔客水。

（2）路側帶下凹式綠地：承擔自身面積匯水、車行道及人行道匯水。

3 海綿設施調蓄容積計算

根據《海綿城市建設技術指南（試行）》（住房城鄉(xiāng)建設部2014年10月）要求，透水鋪裝結構內的空隙容積一般不計入總調蓄容積，因此對于該城市道路，海綿設施調蓄容積主要包括路側帶下凹式綠地和中央分隔帶微地形。

3.1 調蓄容積的計算公式

3.2 調蓄容積計算結果

影響調蓄容積的除了綠地面積以外，綠地內種植土參數也至關重要。其中土壤滲透系數表現為雨水下滲速度，雨水下滲越快，調蓄能力越強;土壤孔隙率表現為存儲水量的有效容積，孔隙率越大，可存儲水量越多;田間持水量表現為剩余可利用容積，田間持水量越小，剩余可利用容積越大。

根據上述下凹式綠地構造，種植土為土壤摻20%細沙，土壤滲透系數取κ=0.3m/h，平均孔隙率取n=0.38，田間持水量fc=0.2，比較24h內雨水滲透深度和dz值并取較小者，每天每公里路段的上述城市道路海綿設施調蓄容積為（以標準段計算，忽略綠地開口）：

（1）中央分隔帶微地形V1=548m3。

（2）路側帶下凹式綠地V2=737m3。

4 根據海綿設施調蓄容積推算控制降雨量

在計算控制降雨量之前，需先確定徑流系數。徑流系數ψ包括雨量徑流系數ψc和流量徑流系數ψm。雨量徑流系數ψc為設定時間內降雨產生的徑流量與降水量之比[3]。ψc關注的是設定時間內的徑流，ψm關注的是高峰流量期間的徑流。ψm常用于雨水管道水力計算。由于年徑流總量控制率考慮的是全年得到控制（不外排）的雨量占全年總降雨量的比例，因此應采用與總量控制相關的雨量徑流系數ψc?！督ㄖc小區(qū)雨水控制及利用工程技術規(guī)范》（GB50400-2016）給出了常用下墊面雨量徑流系數。根據規(guī)范，人行道透水鋪裝取ψc=0.4，車行道取ψc=0.9，綠地取ψc=0.15。

4.2 控制降雨量計算結果

根據道路橫坡和匯水區(qū)域劃分，中央分隔帶微地形只承擔自身區(qū)域匯水，即每公里折算匯水面積A1=3000m2，實際可控制降雨量h1=V1/A1=183mm;路側帶下凹式綠地承擔自身區(qū)域降水和車行道及人行道匯水，根據雨量徑流系數，每公里匯水面積見表1，折算匯水面積A2=∑（ψc·F）=31600m2，實際可控制降雨量h2=V2/A2=23.3mm。

5 根據控制降雨量推算徑流控制率

5.1 單個匯水區(qū)域的徑流控制率推算

根據上述計算，中央分隔帶微地形實際可控制降雨量h1=183mm/d，路側帶下凹式綠地實際可控制降雨量h2=23.3mm/d，其可達到的徑流控制率可通過統(tǒng)計小于該數據的日降雨量之和在總降雨量中的比例得出，也可直接查閱南寧市的徑流控制率與設計降雨量的對應關系曲線（如圖5所示），可得出中央分隔帶的徑流控制率約為98%，路側帶下凹式綠地的徑流控制率為70.5%。

5.2 綜合徑流控制率推算

由于徑流控制率與設計降雨量為非線性關系，計算道路的綜合徑流控制率時，不能直接加權平均計算每個匯水區(qū)域的可控制降雨量，而是先根據每個匯水區(qū)域的可控制降雨量求得該區(qū)域的徑流控制率，再加權求和各區(qū)域的徑流控制率。以上述項目為例，中央分隔帶為一個單獨匯水區(qū)域，占道路總面積比例為7.5%，其對整個道路的徑流控制率貢獻為0.98×7.5%=7.35%;路側帶下凹式綠地與人行道、車行道組成一個匯水區(qū)域，占道路總面積比例為92.5%，其對整個道路的徑流控制率貢獻為0.705×92.5%=65.2%。2個匯水區(qū)域合計徑流控制率為72.55%，即設置海綿設施后，該城市道路的綜合徑流控制率達到72.55%，滿足≥70%的設計目標。

6 徑流控制率影響因素及提高措施

通過對上述工程徑流控制率的計算分析，對于同一地區(qū)，徑流控制率與控制降雨量h成正比，根據h=V/（ψc·F），影響徑流控制率的因素有海綿設施調蓄容積V、雨量徑流系數ψc和匯水面積F，當徑流控制率不足時，可增加V，降低ψc和F。

6.1 增加海綿設施調蓄容積V

增加海綿設施用地面積，增加綠地蓄水層深度，改善種植土的土壤參數，如提高滲透系數、孔隙率，降低田間持水率等，從而提高調蓄容積。

中央分隔帶調蓄容積富余較多，沒有被充分利用。通過改變道路橫坡，使部分行車道雨水流入中央分隔帶，也可增加調蓄容積。

6.2 降低雨量徑流系數ψc

可提高綠地和透水鋪裝比例，車行道采用透水瀝青等[4]。

6.3 降低硬化路面匯水面積F

可通過坡度和管溝將部分路面雨水引流至后排綠地進行消納，從而減少道路海綿設施的匯水面積。

7 結語

在城市道路中，依托綠化帶和人行道設置的海綿設施可有效控制地表徑流，徑流控制率是對該控制效果的具體量化，是衡量海綿城市建設的重要指標。文中以實例為研究對象，提出海綿設施建設方案及其徑流控制率的計算方法，并對影響徑流控制率的因素提出一些改進措施，對市政道路建設具有一定參考意義。

參考文獻：

[1]潘國慶，車 伍，李俊奇，等.中國城市徑流污染控制量及其設計降雨量[J].中國給水排水，2008，24（22）：25-29.

[2]廣西工程建設標準化協(xié)會.廣西低影響開發(fā)雨水控制及利用工程[Z].2015.

[3]GB50400-2016，建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術規(guī)范[S].

[4]吳 梁，唐建超，尚成廠.透水瀝青路面在海綿城市中的應用[J].筑路機械與施工機械化，2018（35）：60-64.