基于海绵城市理念的道路排水设计

张 波

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

海绵城市建设重点在于最大限度提高绿地系统的雨水调蓄、水体净化功能。作为城市中最重要的“海绵体”之一，城市道路排水设计的重要性可见一斑。本文将结合工程案例论述基于海绵城市理念的道路排水设计。

1 工程概况

1.1 道路方案设计概况

项目位于朔州市市区以西，道路等级为城市主干路。道路路线呈东西走向，西起工业园道路与洗朔线交叉口，东至大西高铁预留的下穿框架桥前，路线全长约为5.3 km。项目路线下穿环城高速，并且与环城高速采用双喇叭互通立体交叉连接。

路线平面线形顺直、纵坡平缓，道路横断面组成为：8 m 绿化带+5 m 非机动车道+5 m 绿化分隔带+12 m 机动车道+5 m 中央分隔带+12 m 机动车道+5 m 绿化分隔带+5 m 非机动车道+8 m 绿化带=65 m。

1.2 道路排水方案设计要求

项目所在区域西高东低、地势平坦，距离附近河流较远，没有可供连接的已建雨水管道，雨水出水困难。

项目基于海绵城市理念进行道路排水设计，充分利用道路范围内绿化带及人工湿地对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，从而达到改善水环境、节约水资源、消减径流污染的目的。

项目所在区域存在诸多农田灌溉渠，水环境敏感，要求雨水利用设施的径流污染控制要尽可能降低水环境污染。

2 排水系统设计

2.1 排水整体方案

项目所处区域多为耕地，地面纵坡较为平缓。路中、路侧、路边设置下沉式绿地，可以有效收集路面降水径流及路基两侧坡向道路一侧的坡面降水径流。

在互通围合区域内设置人工湿地，一方面对整个互通范围内景观有美化与提升，另一方面与下沉式绿地相连通，发挥其调蓄功能。同时可以吸纳整个互通立交范围内的路基坡面水。

图1 人工湿地与下沉式绿地相连接效果图

道路纵断面设计最低点在下穿环城高速以西，在该处设置溢流雨水口和横向雨水管，将主线下沉式绿地与互通范围内人工湿地相连接，如图1 所示，形成本项目雨水积蓄系统。在人工湿地范围内布置建筑小品并进行园林点缀提升区域景观效果，图2为一处典型的人工湿地景观效果。

图2 人工湿地实例图

2.2 下沉式绿地设计

结合道路横断面情况，将绿化带设计为下沉式绿地，目的是收集、滞留路基外侧以及机动车道、非机动车道的汇水。下沉式绿地一般低于道路路面200～300 mm，以形成蓄水层，具体尺寸应根据汇水量、选用材料渗透系数、土壤渗透系数确定。道路横断面应配合下沉式绿地，有利于收集区域汇水，本项目横断面设计如图3 所示。

图3 道路横断面排水设计示意图

在下沉式绿地内设置溢流口，防止在暴雨天气雨水发生溢流。溢流口一般高于下沉式绿地100～200 mm。

雨水经过下沉式绿地时发生物理化学及生物作用；经过层层净化后，进入土壤补充地下水。超量雨水将通过溢流口，溢流至横向雨水管，进而流向人工湿地。利用人工湿地对雨水进行调蓄。避免出现未经净化的雨水直接流入周边水体，发生水污染的情况。下沉式绿地中布置的过滤材料可根据实验效果确定，图4 为一种典型的下沉式绿地过滤材料组合形式。

图4 下沉式绿地设计示意图

2.3 人工湿地设计

本次人工湿地设置在双喇叭互通所围合的区域内，避免新增占地，实现土地资源的高效利用。人工湿地以雨水为主要补水水源，结合绿地、园林景观设计为多功能调蓄水体，即同时兼具景观休闲功能与雨水调蓄功能。下沉式绿地及人工湿地内所种植物应具备耐淹及净化功能[1]。图5 为本项目人工湿地设计示意图，重点考虑其调蓄能力是否满足设计要求。

图5 人工湿地设计示意图

3 调蓄能力校核

针对本次下沉式绿地与人工湿地相结合的雨水调蓄系统的调蓄能力进行校核。具体选用指标为：溢流量=进水量-（系统最大蓄水量+渗透量）。溢流量越小，说明溢流外排的雨水量越少。当溢流量为负值时，说明本次雨水调蓄系统设计能够满足设计需要，即控制区域内雨水不外排。

区域内综合径流系数经计算分析后取0.7。根据计算可知，整个排水系统满足设计降雨量条件下雨水不溢流，避免行车道上的污水对周边水环境造成污染。

表1 调蓄能力校核计算表

4 雨水调蓄系统维护

要保证整个雨水调蓄系统正常运行，维护工作必不可少。维护工作重点主要有：

a）对道路范围内的杂物和垃圾进行清理，避免因为杂物、垃圾覆盖对雨水下渗产生阻碍，该项工作应在日常清扫中进行，一般在雨季之前应重点检查。

b）检查下沉式绿地雨水溢流口、雨水管道及人工湿地进水口是否存在淤积堵塞，维护周期一般为1 年1 次，在雨季之前应重点检查。

c）对雨水调蓄系统内的植物进行修剪补种，维护周期一般为1 年3 次或根据景观要求设定周期。

d）对人工湿地内雨水调蓄空间进行清淤，避免因沉积物过多造成调蓄空间不足。维护周期一般为1 年1 次，在雨季之前应重点检查。

e）对下沉式绿地内雨水排空时间进行监测，通过与预计雨水排空时间或初次雨水排空时间相对比判断是否出现雨水下渗不畅的情况。一般在暴雨后进行，若雨水排空时间超过预计雨水排空时间或初次雨水排空时间的2 倍，则认为雨水下渗不畅。此时应具体对下沉式绿地各组件进行具体检修。

f）对人工湿地进水口水质进行监测，若出水水质出现明显浑浊，则可能是由于下沉式绿地土工布出现破损或覆盖层填料出现流失，应对相应部件予以更换。

5 结语

本次设计改变了以往只考虑利用明沟、管网快排雨水的传统设计理念，结合本项目的实际情况，通过采用下沉式绿地设计、人工湿地等工程设施将雨水留住利用起来，有效保护了生态环境。为城市道路排水设计提供一定的借鉴作用。