摘要：針對公路市政化改造面臨的城市割裂、規(guī)劃缺失以及內(nèi)澇等技術(shù)難題，本文通過石家莊市復(fù)興大街城區(qū)節(jié)點市政化改造工程探討水敏性城市設(shè)計（Water Sensitive Urban Design，WSUD）理念在公路市政化改造排水方案設(shè)計中的應(yīng)用，探討水凈化系統(tǒng)和水排放系統(tǒng)組成的富有韌性的城市排水系統(tǒng)的構(gòu)建方法，以解決公路割裂、城市內(nèi)澇、面源污染的問題。

關(guān)鍵詞：公路市政化；排水設(shè)計；水敏性城市；水生態(tài)

中圖分類號：U418.8""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻標(biāo)識碼：A""""nbsp;""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673?6478（2023）06?0006?05

Discussion on Drainage Design Scheme of Fuxing Street Municipal Reconstruction

WANG Zhaoxiang， ZHANG Bo

（CCCC First Highway Consultants Co.， Ltd.， Xi'an Shaanxi 710075， China）

Abstract： In view of the technical difficulties such as urban fragmentation， lack of planning and waterlogging faced by the road municipal reconstruction， this paper discusses the application of Water Sensitive Urban Design （WSUD） concept in the drainage scheme design of the highway municipal reconstruction through the reconstruction project of Fuxing street Urban node in Shijiazhuang City， water purification system and water drainage system composed of resilient urban drainage system to solve the technical problems of road fragmentation， urban waterlogging， non?point pollution.

Key words： highway urbanization; drainage; water?sensitive city; aquatic ecology

0 引 言

水敏性城市設(shè)計（Water Sensitive Urban Design，WSUD）理論是由Whelan等人[1]提出的，按照國際水協(xié)會定義是城市設(shè)計與城市水循環(huán)的管理、保護和保存的結(jié)合，確保城市水循環(huán)管理能夠尊重自然水循環(huán)和生態(tài)過程。面臨氣候變化、城市人口激增、水環(huán)境污染等挑戰(zhàn)，WSUD理論為同時實現(xiàn)城市發(fā)展、保護水源、城市生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、應(yīng)對氣候變化等提供了可能。WSUD理論在澳大利亞、美國、法國、新加坡等國家被視為未來城市發(fā)展與城市水環(huán)境管理的關(guān)鍵理論。

1 工程概況

復(fù)興大街市政化改造（石家莊北收費站—石家莊南收費站），道路橫斷面寬度86m，全長35.4km，按照“宜路則路、宜橋則橋、宜隧則隧”原則，全線新建13座大橋，新建3座地下隧道，設(shè)置11座互通立交。復(fù)興大街市政化改造致力于破除封閉式高速公路對城市發(fā)展的割裂，聯(lián)動組團發(fā)展，建設(shè)輔道及人行道，增加與城市路網(wǎng)的互聯(lián)互通，帶動沿線土地的開發(fā)利用，激活城區(qū)發(fā)展動能。

2 基礎(chǔ)資料的收集

收集的水敏性城市設(shè)計基礎(chǔ)資料包括：城鎮(zhèn)排水工程設(shè)計方面和城鎮(zhèn)污水污染防治方面有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，以及國家有關(guān)水污染防治、城市排水的技術(shù)政策；城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城鎮(zhèn)道路、環(huán)保、給水、防洪、近期建設(shè)等方面的專項規(guī)劃，以及流域水污染防治規(guī)劃；城區(qū)排水現(xiàn)狀資料，及已通過可行性研究，即將實施的排水工程單項設(shè)計資料。

3 確定建設(shè)和服務(wù)范圍

建設(shè)場地位于石家莊市長安區(qū)和裕華區(qū)內(nèi)，北臨和平東路，南至環(huán)城水系南段，東靠復(fù)興大街，總長約9.1km，寬75～298m，總面積約為128.89hm2。和平東路到中山路段為地下埋涵管段，中山路到裕華路段為現(xiàn)狀保留段，兩段非本次設(shè)計的重點地段。由于水敏性城市設(shè)計理念是建立在自然水循環(huán)和生態(tài)之上的，因此，在本項目水敏性城市設(shè)計建設(shè)和服務(wù)范圍應(yīng)將道路設(shè)計紅線內(nèi)以及周邊自然和生態(tài)因素全部納入考慮范圍，具體包括復(fù)興大街、排水系統(tǒng)、綠化帶、農(nóng)田、綠地、公園、南環(huán)水系、滹沱河等。

4 排水方案設(shè)計

4.1 建設(shè)場地條件及問題分析

場地整體地勢較平整，但存在大面積土臺，高出地面約3m。場地自北向南降低，北側(cè)最高地形高程約為72m，南側(cè)最低高程臨近環(huán)城水系南段約為58m。場地西側(cè)以居住用地為主、分布少量商業(yè)用地。和平東路到南二環(huán)路段，西側(cè)除居住用地外，還分布一些商業(yè)用地，部分商業(yè)用地與場地緊鄰。南二環(huán)路以下，以居住用地為主。經(jīng)過近年來的快速發(fā)展，復(fù)興大街兩側(cè)均已不同程度的城市化，現(xiàn)有市政附屬設(shè)施無法滿足深度城市化的要求。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查及對現(xiàn)有規(guī)劃文件進行分析，本項目現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在以下問題。

（１）復(fù)興大街自北向南將石家莊一分為二，東部區(qū)域與主城區(qū)之間形成強烈的分割感，二環(huán)外做“乘法”的實施受限，而公路屬性又使得復(fù)興大街沿線處于規(guī)劃編制的邊緣區(qū)，市政化改造需關(guān)聯(lián)地塊功能，彌合規(guī)劃缺失。

（２）復(fù)興大街已建排水系統(tǒng)以公路排水邊溝、過街涵洞為主，由于工程建設(shè)活動多處涵洞已被封堵，雨水無出路面形成內(nèi)澇。

（３）復(fù)興大街處于總退水渠與環(huán)山湖排水片區(qū)中間分隔區(qū)域，北側(cè)有北環(huán)水系及石津干渠水系，南側(cè)有南環(huán)水系，經(jīng)雨水量及過流能力計算，總退水渠與環(huán)山湖片區(qū)雨水系統(tǒng)無法承接復(fù)興大街雨水量，只能將南環(huán)水系及滹沱河作為雨水出路。

4.2 排水設(shè)計方案概述

基于對建設(shè)場地條件及排水問題的分析，提出將WSUD理論融入復(fù)興大街市政化改造，建設(shè)由水凈化系統(tǒng)和水排放系統(tǒng)兩部分組成的富有韌性的城市排水系統(tǒng)。水凈化系統(tǒng)建設(shè)方案通過導(dǎo)入周邊雨水，構(gòu)建“初級雨水沉淀 臺地潛流濕地 氧化塘（基塘）”的雨水凈化系統(tǒng)，營造豐富生境，形成多種群落，建立連續(xù)的慢行系統(tǒng)，打造特色空間與藝術(shù)裝置，解決城市割裂觀感；水排放系統(tǒng)通過雨水排水箱涵、西明渠及污水管的建設(shè)，打通地塊與南環(huán)水系的聯(lián)系，解決內(nèi)澇頻發(fā)帶來的經(jīng)濟損失問題。

4.3 WSUD理念的應(yīng)用

生態(tài)系統(tǒng)思想強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的完整性。生態(tài)系統(tǒng)是具有生命的系統(tǒng)，完整的生態(tài)系統(tǒng)具有較強的自我調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力，而非完整的生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)功能差，對環(huán)境變化敏感，甚至可能迅速崩潰。生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)完整性的決定因子，生境異質(zhì)性是生物多樣性的存在基礎(chǔ)，生物多樣性決定生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。WSUD強調(diào)城市和水環(huán)境系統(tǒng)的整體設(shè)計，強調(diào)基于生物多樣性和生境異質(zhì)性的城市水生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計。WSUD的最終目的是建立和恢復(fù)完整的城市水生態(tài)系統(tǒng)，進而依賴系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)實現(xiàn)水環(huán)境可持續(xù)管理[2]。

本工程基于WSUD理念構(gòu)建三級水凈化與水排放的新型排水系統(tǒng)，提高市政道路兩側(cè)地塊可滲透性，保持水體流動性，保持水體溶解氧含量，降低水體溶解態(tài)溶解物濃度，降低水體不溶物負(fù)荷，緩解城市面源污染，恢復(fù)和增加城市的水系韌性。

4.4 水凈化系統(tǒng)建設(shè)

城市面源污染主要是由降雨徑流的淋浴和沖刷作用產(chǎn)生的，城市降雨徑流主要以合流制形式，通過排水管網(wǎng)排放，徑流污染初期作用十分明顯。特別是在暴雨初期，由于降雨徑流將地表的、沉積在下水管網(wǎng)的污染物，在短時間內(nèi)，突發(fā)性地沖刷匯入受納水體，進而引起水體污染。

通過分析建設(shè)區(qū)周邊用地性質(zhì)及現(xiàn)狀建設(shè)情況，將復(fù)興大街分為暗管段、現(xiàn)狀保留段、梯田 基塘模式段及樹島 基塘 梯田模式段，按照不同梯度和層級建設(shè)雨水凈化系統(tǒng)，水凈化系統(tǒng)平面示意圖詳見圖?"1。

本文從WSUD角度提出了城市面源污染多級調(diào)蓄處理系統(tǒng)，利用植草帶初級過濾系統(tǒng)沉淀，二級潛流凈化，三級表流基塘凈化、滯留，建立面源污染控制空間格局和污染源多級阻力面[3]，凈化后的水排入西明渠及市政排水系統(tǒng)，最終匯入環(huán)城水系南段。橫向凈化流程為：雨水→植綠帶→梯級潛流濕地→表流基塘濕地→河道，水凈化工藝路徑示意圖詳見圖"2。

通過對自然下墊面的利用和改造，建立城市面源多梯度、多層級自然調(diào)蓄處理系統(tǒng)，營造了豐富的生境，形成多種群落，凈化后的水質(zhì)基本可達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，解決了城市面源污染問題。

4.5 水排放系統(tǒng)建設(shè)

4.5.1 排水現(xiàn)狀及規(guī)劃解讀

石家莊市規(guī)劃區(qū)內(nèi)主要水系有五支渠、四支渠、東明渠、西明渠、滹沱河等。復(fù)興大街屬于規(guī)劃高速公路西明渠雨水分區(qū)，南環(huán)水系及滹沱河復(fù)興大街沿線污水排水系統(tǒng)主要承接道路兩側(cè)轉(zhuǎn)輸污水，通過污水管道接入東二環(huán)污水排水管道。該雨水分區(qū)已建設(shè)4m 2.5m（寬 高）的雨水箱涵，接納躍進路、談固大街及躍進路雨水，北向南排入南環(huán)水系。

復(fù)興大街雨水排水系統(tǒng)用于接納東二環(huán)與復(fù)興大街西側(cè)之間雨水，雨水匯水面積600hm2，設(shè)計雨水流量為104"467L/s，規(guī)劃有石德鐵路、槐北路及東崗路3處集中排水口，通過復(fù)興大街排水系統(tǒng)接入南環(huán)水系，高速公路西明渠雨水分區(qū)分布示意圖詳見圖"3。

4.5.2 內(nèi)澇點分析

隨著全球氣候變暖，高強度、短歷時降雨頻發(fā)，短時間內(nèi)形成過量地表徑流，城市排水壓力增大，短時間內(nèi)無法及時排除雨水，造成城市內(nèi)澇。

復(fù)興大街整體地形北高南低、東高西低，主要匯水服務(wù)區(qū)位于道路東側(cè)，雨水排水出路為東南環(huán)水系。經(jīng)雨水匯水分區(qū)高程模型分析，服務(wù)區(qū)內(nèi)澇點合計7處，與現(xiàn)場內(nèi)澇點調(diào)查情況基本吻合，分析結(jié)果見圖"4、圖"5。經(jīng)評估，東二環(huán)排水系統(tǒng)無法滿足與復(fù)興大街之間雨水排水區(qū)域5年一遇的排水要求，需通過復(fù)興大街雨水排水系統(tǒng)緩解本片區(qū)雨水排水壓力。

4.5.3 雨水方案設(shè)計

（１）方案概述

復(fù)興大街新建雨水系統(tǒng)收集全線主線、輔道、地塊兩側(cè)水凈化系統(tǒng)尾水，同時結(jié)合輔道高程，統(tǒng)籌考慮周邊建設(shè)用地的集中排水需求?？紤]到公路市政化改造利用原有板塊導(dǎo)致主線與輔道豎向割裂，在主道兩側(cè)立緣石縱向間距40m位置設(shè)置立箅式雙箅雨水口，用于收集主道雨水，在主道與輔道之間綠化帶內(nèi)，按照40m間距設(shè)置雨水口，收集部分綠化帶內(nèi)雨水，串聯(lián)主道雨水口和綠化帶內(nèi)雨水口，最終通過雨水連接管將雨水排入輔道雨水干管。

雨水管雙側(cè)敷設(shè)于輔道車行道下，距離道路中心線28.5m，建設(shè)規(guī)模為d600～d1"400，分段排入西明渠及南環(huán)水系；污水管單側(cè)敷設(shè)于道路西側(cè)人行道下，距離道路中心線38.5m，建設(shè)規(guī)模為d800，經(jīng)泵站提升后進入污水處理廠；西明渠底寬6～12m，開口寬度14～20m，深度4.5～8.0m，起始于和平路南側(cè)，滹沱河污水處理廠尾水從和平南路注入補水，沿途納入東崗路、槐北路集中排水口、7處內(nèi)澇點排水以及水凈化系統(tǒng)處理后尾水，西明渠作為WSUD水凈化處理系統(tǒng)終端，按照“水為體，綠為裳，文為魂”的河道景觀設(shè)計思路，既要保存和恢復(fù)兩岸遺留文化，重造歷史風(fēng)貌，又要實現(xiàn)自然和景觀設(shè)計的有機融合，將城市割裂帶建設(shè)為城市生態(tài)文化名片。復(fù)興大街排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖如圖"5所示。

（２）雨水系統(tǒng)排水口設(shè)計

和平路至南環(huán)水系段整體地形北高南低、西高東低，雨水系統(tǒng)共分為10個段落，8個雨水排放口，就近排入西明渠，最終接入南環(huán)水系。雨水系統(tǒng)平面段落設(shè)計示意圖見圖"6。

和平路至南環(huán)水系段雨水管道分段排放，可減少雨水管道整體埋深，降低工程造價，同時可規(guī)避輔道縱向低點產(chǎn)生雨水倒灌形成內(nèi)澇，雨水系統(tǒng)段落統(tǒng)計見表"1。

5 結(jié) 語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和農(nóng)村城鎮(zhèn)化進程的加速，原有公路兩側(cè)無人行道、非機動車道、公交站臺、照明設(shè)施及服務(wù)道路兩側(cè)相應(yīng)配套的市政管網(wǎng)，無法滿足城鎮(zhèn)化城市道路的需求，迫切需要對原有城市郊區(qū)及過鎮(zhèn)公路進行市政化改造[4]。文章通過WSUD設(shè)計理念在公路市政化改造排水設(shè)計方案中的應(yīng)用，探討建立面源污染控制空間格局和污染源多級阻力面雨水凈化系統(tǒng)和富有韌性的城市排水系統(tǒng)，營造豐富生境，保護城市水系，解決城市割裂觀感及城市內(nèi)澇問題。

參考文獻：

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