譚子聰

摘 ?要：隨著我國經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，城市化進程不斷推進，對市政給排水的使用需求也不斷加強，市政給排水工程不僅影響人們的日常生活，還對改善城市生態(tài)環(huán)境，解決日常供水、泄水有積極影響。為了解決城市處理雨水污染的問題，提高城市水資源的利用效率，大大降低洪澇災(zāi)害的影響，在進行市政給排水設(shè)計時可以借助海綿城市理念。以珠海市斗門區(qū)東堤路工程為例，對海綿城市理念的重要意義做出了簡要分析，并對海綿城市理念在市政給排水設(shè)計的運用進行了深入的探討，以期能為相關(guān)人員提供有益的參考和建議。

關(guān)鍵詞：海綿城市理念? 市政給排水設(shè)計? 東堤路 ?年徑流總量控制率? 年徑流污染削減率

中圖分類號：Tv????????????????? 文獻標(biāo)識碼：A

Discussion on the Application of the Concept of Sponge Cities in Municipal Water Supply and Drainage Design

TAN Zicong

（Foshan?Chenglian?Zhongchuang?Engineering?Design?Co.，?Ltd.，F(xiàn)oshan，Guangdong?Province，528000?China）

Abstract：With the vigorous development of China's economy and the continuous advancement of urbanization， the demand for the use of municipal water supply and drainage is also continuously increasing. Municipal water supply and drainage projects not only affect people's daily life， but also have a positive impact on improving the urban ecological environment and solving daily water supply and discharge. In order to solve the problem of the urban treatment of rainwater pollution， improve the utilization efficiency of urban water resources and greatly reduce the impact of flood disasters， the concept of sponge cities can be used in the design of municipal water supply and drainage. Taking the Dongdi Road project in Doumen District， Zhuhai City as an example， this paper makes a brief analysis of the significance of the concept of sponge cities， and makes an in-depth exploration of the application of the concept of sponge cities in municipal water supply and drainage design， in order to provide useful reference and suggestions for relevant personnel.

Key Words：Sponge city concept; Municipal water supply and drainage design; Dongdi Road; Annual total runoff volume control rate; Annual runoff pollution reduction rate

目前隨著城市化建設(shè)的快速蓬勃發(fā)展，人民群眾對于居住環(huán)境的宜居指數(shù)與生活品質(zhì)都提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時，在生態(tài)優(yōu)先的呼吁下，建設(shè)生態(tài)宜居的“海綿城市”已經(jīng)成為公民普遍的共識。但不可否認(rèn)的是，在城市化建設(shè)的過程中，仍有部分地區(qū)以低規(guī)格的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行建設(shè)，特別是在城市的排水系統(tǒng)設(shè)計方面存在著諸多問題，從而導(dǎo)致城市內(nèi)澇等問題，嚴(yán)重阻礙了城市化的發(fā)展。在此背景下，本文對如何將海綿城市的建設(shè)理念與市政建設(shè)特別是給排水設(shè)計相結(jié)合，從而達到理想的城市給排水效果，同時也為業(yè)內(nèi)人士提供一種新的思路。

1? 海綿城市的意義

海綿城市的建設(shè)有以下3個重要作用：一是讓城市中的綠地、河道以及建筑物等充分發(fā)揮對城市降水量的調(diào)蓄和緩沖等功能，從而使城市的水文特征在開發(fā)前后保持基本一致^[1]；二是降水初期，雨水會在降落的同時吸收大氣中的污染成分，因此初期雨水的污染程度較高^[2]，從某種角度上防止水污染，利用各種高科技手段，比如滲透、停留、保存、凈化等，可以在一定程度上減輕洪水對水資源的沖擊；三是城市抵御極端天氣的能力較弱。人類活動較為頻繁，環(huán)境遭受嚴(yán)重的污染和破壞^[3]，可以減少洪水的危害。盡量地吸收雨水，將洪水對人們的生命和財產(chǎn)造成的傷害降到最低。

2? 東堤路工程市政給排水設(shè)計海綿城市理念的應(yīng)用對策

2.1? 海綿設(shè)施

2.1.1 透水鋪裝

按照滲透的原理，可以把透水鋪裝分成兩種類型，一種是材質(zhì)本身就具備滲透特性，比如透水混凝土、透水磚等；另外一種是使用透水的制作和鋪裝形式，比如嵌草磚等。在過大、過重車輛的碾壓下，摻有草磚塊的水泥板容易產(chǎn)生不均勻沉降或位置偏差，故不適宜安裝在車流量較大的地區(qū)?？梢罁?jù)特定的場地條件及景觀營造需要，來設(shè)定各種類型的透水路面^[4]。

2.1.2 下凹式綠地（生物滯留帶）

傳統(tǒng)的城市雨水防控管理和內(nèi)澇治理主要依靠大型的市政基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，其缺陷日益凸顯。隨著城市對雨水管理需求的不斷增加，一種新型的雨水管理模式——下沉式綠地逐漸受到重視，該模式將城市雨水治理工程與城市景觀有機地結(jié)合在一起^[5]。

2.1.3 雨水蓄水模塊

雨水蓄水模塊是一種雨水調(diào)蓄或回收利用工程中用來儲存雨水的設(shè)施，由固體材料制成鏤空結(jié)構(gòu)并能承受一定外力的蓄水箱體。

2.1.4 滲坑、滲渠、滲透塘

滲坑、滲渠、滲透塘等均為一種用于城市回補地下雨水的滲透系統(tǒng)，它的構(gòu)造相對簡單，以滲水渠為例，即在凹陷的渠道內(nèi)填入卵石并在其中摻入部分細沙以及碎石塊起到簡單的過濾作用。這種相對簡易的設(shè)施能夠大大增加城市降雨后雨水在土壤中的滲透效果，提高較深層土壤的含水量，但同時也會改變土壤內(nèi)原有的受力結(jié)構(gòu)，因而可能會對城市內(nèi)的道路或建筑物的地基產(chǎn)生一定的影響^[6]。

所以，在修建防滲工程時，必須對該地區(qū)的土質(zhì)狀況作詳細的考察，才能合理地布置防滲工程，以免影響城市基礎(chǔ)設(shè)施的正常運行。

2.2 ?東堤路主要技術(shù)路線

本工程包含東堤路及同興路，低影響開發(fā)采用了“生物滯留帶+生態(tài)樹池+雨水模塊”技術(shù)。

結(jié)合市政管渠檢查井布置原則，每12 m設(shè)一個溢流口，其高度比綠地高出10 cm，用以蓄水。路面上的雨水，經(jīng)過徑流的作用，在側(cè)石開口的地方，就會進入生物留存帶和生態(tài)樹池之中，再經(jīng)過下滲及溢流口的溢流，就會被排入雨水管網(wǎng)當(dāng)中最終排入黃楊河。

東堤路K0+680西側(cè)機動車道下設(shè)置L×B×H_m=45.6 m×2.4 m×1.2 m（H）雨水塊模，路面雨水經(jīng)過雨水檢查井，進入雨水模塊，過量雨水溢流進入市政雨水管網(wǎng)，最終排入黃楊河。

3? 排水分析

根據(jù)規(guī)劃，東堤路新建雨水管渠分段收集路面雨水，就近排入黃楊河。同興路新建雨水管渠經(jīng)東堤路雨水主管轉(zhuǎn)輸后，排入黃楊河。

東堤路工程沿線有6條現(xiàn)狀雨水管涵，埋深較淺（現(xiàn)狀埋深1.2～1.8 m），現(xiàn)狀街區(qū)雨水直排黃楊河；本設(shè)計考慮將現(xiàn)狀箱涵接入東堤路設(shè)計雨水管，通過東堤路設(shè)計排出口統(tǒng)一外排黃楊河。

4? 斗門區(qū)東堤路新建工程海綿城市設(shè)計計算

4.1 目標(biāo)的確定

按照《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，城市對環(huán)境的“彈性適應(yīng)”，開發(fā)前后的水文特性沒有改變，峰值流量和峰值出現(xiàn)時間也沒有改變；年徑流總量控制率60%～85%。根據(jù)《珠海市海綿城市專項規(guī)劃》《珠海市西部中心城區(qū)海綿城市示范區(qū)建設(shè)規(guī)劃》、系統(tǒng)方案及相關(guān)規(guī)范的確定，本項目設(shè)計目標(biāo)如下：

年徑流總量控制率設(shè)計目標(biāo)為50%；年徑流污染削減率（以SS計）設(shè)計目標(biāo)為20%；管網(wǎng)設(shè)計重現(xiàn)期為5年一遇。

4.2? 設(shè)施設(shè)計參數(shù)

4.2.1 雨水管渠計算

（1）雨水設(shè)計流量的計算采用《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中所規(guī)定的雨水流量計算公式，即

Q=q·Ψ·F （1）

式（1）中：Q為雨水設(shè)計流量（單位：L/s）；q為設(shè)計暴雨強度（單位：L/s·ha）；Ψ為徑流系數(shù)，取0.65；F為匯水面積（單位：ha）。

（2）采用斗門區(qū)相應(yīng)設(shè)計重現(xiàn)期的暴雨強度計算公式：

P＝5年；q=1622.7177/（t+4.5287）^0.4714（L/s·ha）（2）

（3）降雨歷時。具體公式如下：

T＝t₁+t₂（3）

式（3）中：t₁為地面集水時間（單位：min），取10 min；t₂為管內(nèi)雨水流行時間（單位：min）。

4.2.2 年徑流總量控制率計算

結(jié)合上述規(guī)劃，本工程年徑流總量控制率按較大值取值為50%，對應(yīng)設(shè)計降雨量為15 mm。

低影響開發(fā)設(shè)施設(shè)計調(diào)蓄量采用容積法進行計算。

V=10HφF（4）

式（4）中：V為設(shè)計調(diào)蓄容積（單位：m?）；H為設(shè)計降雨量（單位：mm）；φ為綜合雨量徑流系數(shù)，按地塊下墊面比例加權(quán)平均計算；F為匯水面積（單位：ha）。

4.2.3? 生態(tài)樹池調(diào)蓄量計算

A×（0.10+1.00×0.2+0.4×0.3）×0.6×0.6=0.152 A（5）

式（5）中：A為生態(tài)樹池面積，表層綠化帶下凹蓄水深度為0.10，換填介質(zhì)土厚度為1.00 m，孔隙率為0.2，礫石層厚度為0.4，孔隙率為0.3，0.6為生態(tài)樹池綜合折扣，0.6為坡度引起的調(diào)蓄折扣。

4.2.4? 生物滯留帶調(diào)蓄量計算

B×（0.15+0.88×0.2+0.3×0.3）×0.6×0.6=0.149 B?????????????? （6）

式（6）中：B為生物滯留帶面積，表層綠化帶下凹蓄水深度為0.15，換填介質(zhì)土厚度為0.88 m，孔隙率為0.2，礫石層厚度為0.3，孔隙率為0.3，0.6為生物滯留帶綜合折扣，0.6為坡度引起的調(diào)蓄折扣。

4.2.5? 雨水模塊計算

東堤路K0+610東側(cè)機管廊綠化帶下設(shè)置L×B×Hm=45.6 m×2.4 m×1.2 m（H）雨水塊模，其調(diào)蓄容積為：L×B×Hm=45.6 m×2.4 m×1.2 m（H）=131.328 m³

4.2.6? 年徑流污染控制率計算

徑流污染控制也是本次海綿城市建設(shè)的目標(biāo)之一，污染物指標(biāo)可采用懸浮物（SS）、化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）等。生物滯留帶對污染物去除率為70%～95%（以SS計）。

4.3? 海綿城市設(shè)計計算

4.3.1 年徑流總量控制率達標(biāo)情況

（1）東堤路匯水分區(qū)劃分。

本次道路的海綿城市東堤路設(shè)計范圍為24 m道路紅線寬度，不包含道路兩側(cè)的管廊綠化帶，道路長度為1 639 m，其中硬質(zhì)路面面積為40 308 m²，生態(tài)樹池面積1 737 m²，生物滯留帶面積480 m²，普通綠化帶面積868 m²。加權(quán)后徑流系數(shù)為0.84。

（2）同興路匯水分區(qū)劃分。

本次道路的海綿城市同興路設(shè)計范圍為30 m道路紅線寬度，不包含道路兩側(cè)的管廊綠化帶，道路長度為298 m，其中硬質(zhì)路面面積為8 481 m²，生物滯留帶面積為1 500 m²，普通綠化面積1 029 m²。加權(quán)后徑流系數(shù)為0.81。

東堤路年徑流總量控制率達標(biāo)情況：東堤路的綜合徑流系數(shù)為0.84，綜合調(diào)蓄容積為424.87 m³（其中雨水模塊調(diào)蓄雨量體積為131.328 m³）。具體見表1。

同興路年徑流總量控制率達標(biāo)情況：同興路的綜合徑流系數(shù)為0.81，綜合調(diào)蓄容積為265.50 m³。具體見表2。

本工程的綜合徑流系數(shù)為0.83，根據(jù)年徑流總量控制率目標(biāo)為50%，對應(yīng)的降雨量為15 mm。按所需調(diào)蓄容積685.44 m³，綜合調(diào)蓄容積為690.368 m³大于所需調(diào)蓄容積685.44 m³，滿足50%年徑流總量控制率的要求。具體見表3。

4.3.2 污染控制達標(biāo)情況

面源控制率計算如下：本次設(shè)計道路年徑流總量控制率為50.19%，生物滯留設(shè)施的污染物削減率為0.8，則年SS總控制率即年徑流污染物削減率為：50.19%×0.8=40.15%，滿足年徑流污染削減率（以SS計）設(shè)計目標(biāo)為20%。

4.4? 校核年徑流總量控制率等強制性指標(biāo)達標(biāo)情況

東堤路年徑流總量控制率為39.88%，同興路為73.21%；本工程道路年徑流總量控制率為50.19%，年徑流污染物削減率為40.15%。

4.5? 海綿城市關(guān)鍵設(shè)施詳細設(shè)計

4.5.1 人行道、非機動車道

目前市政項目常用的人行道地磚材料有花崗巖人行道磚、仿花崗巖人行道磚以及透水機制人行道磚，本設(shè)計推薦非機動車道結(jié)構(gòu)由上至下依次為：面層為8 cm透水鋪裝、3 cm厚M10水泥砂漿，基層為15 cm厚4.0 MPa水泥穩(wěn)定級配碎石、底基層為15 cm厚級配碎石。

4.5.2 生物滯留帶（生態(tài)樹池）

根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》P35的規(guī)定，并在總徑流控制率大于或等于70%的基礎(chǔ)上，以機非綠化帶（相對于路面標(biāo)高）下陷20 cm為蓄水層，在蓄水層下，以砂石、堆肥、黏土等混合材料為基質(zhì)，在蓄水層下，鋪設(shè)88 cm厚的海綿種植土層^[7]。其中，砂石占60%～65%，有機質(zhì)占30%～35%，黏土占5%。

4.5.3 雨水模塊構(gòu)造

水池尺寸為45.6 m?2.4m?1.2m（H），水池總?cè)莘e確定為131.328 m³。儲水裝置采用PPB材質(zhì)的塑料模塊，由1.2 m?0.6 m?0.3 m組合拼裝，產(chǎn)品設(shè)計使用壽命為50年。模塊體豎向荷載≥630 kN/m²，側(cè)向荷載≥170 kN/m²采用承插連接，列間采用卡扣連接。

6? 結(jié)語

總之，海綿城市的建設(shè)必須以生態(tài)環(huán)境的保護為基本原則，在不損害城市的生態(tài)環(huán)境的前提下，促進城市的綠色發(fā)展，同時也要保證內(nèi)部的排水系統(tǒng)的正常運行，從而達到吸收、儲存、凈化、利用的目的。保證雨水的回收和節(jié)水，增強城市防洪減災(zāi)的能力，促進城市水資源的循環(huán)利用，從而有效改善人民的生活質(zhì)量。

參考文獻

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