道路排水设计及经济效益分析

肖 悦 王 雄 封 威

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430010)

0 引言

在城市市政排水设计中，由于缺乏对设计范围及项目周边实际水文情况的调查，加上建成区面积不断的扩大，会造成不透水面积累积和增加。在相同降雨量的情况下，城市河道的排水压力会急剧增加，严重的情况下会发生内涝，威胁城市居民的安全。结合市政管理部门的实践理论总结，为发展“低碳城市”，应充分结合低影响开发、绿色基础设施的建筑和传统的设计技术，以组合模式对道路的排水系统进行设计，从而满足净化污水及雨水、补充地下水等方面的作用。

1 工程简介

某项目道路的横断面宽度为40 m，道路总长为3.2 km，是在当地市政道路建设中首次选用组合模式进行设计的城市市政道路排水系统。为有效进行整个系统工程中城市水污染整治，合理的规划水环境，有效的防治洪涝灾害等，探索了基于优化基础设施为主的低影响开发(LID)、绿色建筑(GSI)和传统的技术组合方式的道路排水系统设计方案。有效的探索和处理城市雨水的控制模式，为相关的工程提供一定的理论依据。

2 道路排水工艺设计

本项目的开展与实施，结合道路排水系统的设计规范，在传统的设计工艺基础上，引入了低影响开发和绿色基础设施的建设理念，将三者进行有机的结合。由于本创新理念在国内外项目中应用的越来越多，因此结合本工艺的方案，将设计理念渗透到绿地净化系统、渗排一体化系统及传统的雨水管道系统设计中。首先在绿化净水系统中，将污染严重的初期雨水进行汇流，选择合适的隔离带进行储存水，因此在隔离设计时，应使两侧的绿化隔离带在高程设计上低于市政路面0.2 m，在实际应用过程中，结合绿化带的过滤系统及净水系统的作用后，多余雨水经深井流入地下，补充地下水。具体的设计流程如图1所示。

在整个道路系统排水设计中，道路的横断面设计等道路专业方面的设计也需要与相应的低影响开发技术配合工艺流程的设计相结合。从图1中道路排水系统工艺设计流程看，在绿化隔离带设计过程中使用LID技术，结合渗排一体化系统设计，实现水流渗入补充地下水，同时有一部分经过处理的雨水能够流经市政雨水管道，排放至附近的水体。

3 工程设计及应用

3.1 道路横断面的设计

在道路的横断面设计中，应在机动车道和非机动车道之间设置绿化隔离带，绿化隔离带的高程应高于非机动车道，高差为0.2 m，绿化隔离带的位置设置于马路牙，每隔30 m进行开孔设置。其基本的设计目的是为了能够满足路面雨水或者积水能够顺着孔口流入到排水管线中，绿化隔离带部分的排水系统设计为雨水口与渗漏一体型的环保设计。此外雨水口高程应高于绿化隔离带路面50 mm，高差设计的目的是为了使雨水能够经过相应的渗漏系统完成有效的净化，并流入对应的渗透雨水井内。在道路雨水管道的设计上，应依据传统的设计方法，雨水管道的埋深至少为2.5 m以上，高程要低于渗漏一体系统，为方便接收渗漏一体系统的排水。

3.2 渗排一体化系统设计

渗排一体化的系统设计主要由渗透井、渗透/渗流管和渗透溢井组成，其中渗透和渗流管的高程位于绿化隔离带地面以下的1.5 m～2.0 m，管径一般采用DN300。在雨水渗透管的应用中，应充分结合滤水土工包裹，并对雨水管道的砾石级配层进行辅助入渗处理，从而有效的增大整个砾石级配层厚度，使厚度达到200 mm～250 mm。在雨水初期处理的过程中，应结合绿化隔离带的实际存储及过滤和净化能力，将雨水中大部分的杂质经过滤水系统处理后，带走大部分的大粒径的杂质。少量粒径少的杂物经过渗透井进入到相应的截污筐中。对于集水渗透井中的截污筐，能够对雨水系统中的杂物进行有效的截污，将小粒径的杂物排入渗排一体化的系统中。但间隔一段时间以后，整个系统中的污水或者相应的污染物随着时间的累积，会堵塞整个的截污筐，因此在处理的过程中应间隔一段时间就要清洗截污筐。

3.3 渗透雨水井设计

在本项目中，渗透雨水井口径等参数的设计依据当地的雨水常年的统计量，同时结合水文地质条件。渗透雨水井包括集水渗透井和渗透溢流井两部分，在其应用过程中，往往能够促进雨水口雨水的汇集，同时能够实现雨水的下渗。渗透井的间距一般为30 m，距离相近的两口井之间由渗透管进行连接，以方便雨水或者污水的渗漏排出。渗透雨水井的两边采用φ20 mm～φ30 mm的砾石级配进行辅助渗透及作业，整个的过程中需要采用溢流管进行有效的连接，同时在设计的过程中应保持渗透管与溢流管的口径一致。在实际的设计过程中，与溢流井相连的溢流管的高程应高于相对应的渗透管的管顶高程，并保证两者0.5 m的高程差，以确保在雨水渗流的过程中，能够顺畅的进入到渗透管中。在渗透井的四周要用滤水的土工布进行包裹，在滤水土工布的内部应包裹符合防渗土工膜，同时在基坑壁上敷设相应的侧壁结构，以确保整个渗透井渗透性和相应的功能符合设计的需求。

4 工程经济指标及其实施的效益分析

4.1 工程经济指标分析

结合传统的市政道路排水系统的工程经济指标与绿色基础设施的建设经济指标，汇总出本工程的主要经济指标，包括渗透井、渗透管道、透水土工布和砾石级配的规格、数量和材料等。

工程的主要经济指标如表1所示。

表1 工程主要经济指标

在实际组合设计方案应用的过程中，会遭遇与传统设计理念的冲击，尤其是在选材和耗材方面。结合道路排水系统设计的相关理念，及现有的规范和当地标准，在运用组合式的设计模式时，此工程的经济指标数值没有发生较大的变化，因此只列出了第二部分的主要经济指标，即GSI经济指标。

4.2 工程实施过程中的实际效益分析

从雨水洪峰的流量及形成的时间两个参数上进行分析，采用了“LID+GSI+传统技术”的应用之后，洪峰的径流时间明显缩短，且市政管道的排水效率有所提升，排水量也明显增大。在雨水的净化参数中，对水质的耗氧量和需氧量及氨氮等指标进行水质分析，组合设计方案的水质明显得到改善，由此产生较大的环境效益，按照1次降水产生的路面初雨水量为500 m3，本工程使用组合设计方法中计算得出：雨水中的COD—化学需氧量为213.5 kg，SS—固体悬浮物的含量为165.5 kg。

5 结语

结合实际工程应用，本文首先以项目实际的开展情况为背景，对道路排水的工艺内容进行分析，然后对采用的“LID+GSI+传统技术”设计思想及理念进行介绍，主要包括道路横断面设计、道路渗排一体化设计和渗透雨水井设计，结合设计的内容提出了本工程施工过程中的经济指标及环境效益。得出以下结论：

1)采用“LID+GSI+传统技术”道路排水设计理念，需要公路等设计专业的配合，设计过程中应做好与相关专业的沟通。

2)当前，城市市政道路排水需求不断增大，只促进管理部门提升排水系统的排水量是不够的，还需结合“LID+GSI+传统技术”进行设计。

3)采用“LID+GSI+传统技术”道路排水设计理念，能够增强雨水收集功能，提升环境效益。