南宁市顺江路海绵化工程设计案例研究

吕永艺

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司）

1 工程概况及海绵城市建设背景

随着我国现代化的进程发展，人口向大都市、各省市首府集中，使得现有城市不断向外扩张，土地的硬化范围越来越广，导致土地对雨水的收集能力减弱，出现内涝。海绵城市正是通过技术措施使城市土地再次吸纳、储存雨水，净化水质。南宁市是广西壮族自治区的中心城市，既是广西重要的政治、经济中心，也是海绵城市的重要试点单位。

本次设计项目顺江路位于南宁市青秀区长塘镇牛湾岛范围内。道路由西向东，沿南宁邕江河畔，是牛湾岛环岛路网中的南段城市主干路。根据顺江路在南宁市的道路等级，同时针对南宁市经常出现内涝、积水情况，需对该道路进行海绵化设计。道路设计长2324.028m，道路红线宽40m，后排绿地预留宽度10m。设计的横断面布置形式为4.75m人行道+5.5m 非机动车道+2m 侧分带+15.5m 机动车道+2m 侧分带+5.5m 非机动车道+4.75m 人行道=40m。本项目年径流控制率为71.05%，年径流污染削减率为60.39%，兼顾水力发电及其他的综合利用工程。

2 主要技术标准

2.1 年径流控制率

本工程主要采用的海绵化措施有：人行道采用透水铺装设计，生态树池采用连续带树池，绿化带设置复杂生物滞留设施。根据道路不同结构、类型划分，经计算得出道路综合径流系数及雨水量控制目标。道路主要为沥青路面、人行道透水铺装、生态树池及绿地，其径流系数ψ分别取0.9、0.2、0.15。外排综合雨量径流系数及控制雨量计算详见表1。

本项目汇水面积为45491m2。根据《海绵城市建设技术指南》，加权平均法计算道路的综合雨量径流系数Ψ=0.69。

1）规划雨水调蓄容积计算：

式中，W调为雨水调蓄容积，m3；H为年径流总量控制率对应设计降雨量，mm；Ψz为综合径流系数；F为汇水面积，m2。根据上述计算，本项目所需要的雨水调蓄容积=1667.31m3。

2）实际调蓄容积复核：

式中，W为项目内实际雨水调蓄容积，m3；Wi为各海绵措施雨水调蓄容积，m3；Fi为各海绵措施所占的面积，m2；hi为各措施蓄水厚度，m。本项目中，侧分带、树池有效蓄水深度均取15cm。

表1 计算表

经计算，侧分带实际有效蓄水面积6400.16m2，人行道树池实际有效蓄水面积5402.77m2，则本项目实际调蓄容积为1770.44m3。按照实际措施调蓄容积为1770.44m3，反算得降雨量为24.10mm，故按照《南宁市多年平均径流总量控制率对应的设计降雨量表》反算的场地内年径流总量控制率为71.05%。经上述计算，本工程道路满足年径流总量控制率＞70%的要求。

2.2 雨水径流污染物控制率计算

根据《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统的构建》计算不同低影响开发措施的污染物去除率，结合本项目中所涉及的低影响开发措施占比，进行加权平均计算。年SS 总量去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对SS 的平均去除率。计算中，低影响开发设施对SS 的平均去除率为各海绵措施类型的加权平均值，其中机动车道雨水汇入侧分带下沉式绿地，其去除率按下沉式绿地考虑。本工程SS 总量去除率=71.05%×0.85=60.39%。

本工程年径流污染削减率控制目标（一般以年SS 总量去除率计）为50%。本工程年径流污染物去除率根据《南宁市海绵城市规划设计导则》低影响开发设施比选一览表的不同单项设施的污染物去除率进行加权平均计算（见表2）。

经计算，本项目污染物去除率为60.39%，满足《南宁市海绵城市规划设计导则》关于年径流污染削减率（一般以年SS 总量去除率计）不低于50%的要求。

3 设计原则

建设海绵城市可持续雨水管理的基本原则，首先将雨水作为一项宝贵资源：全球水资源有限，对雨水的综合利用，可有限缓解城市用水紧张，可将收集的雨水用作灌溉植物的水源，也可用于清洁道路。再则要重视对流域水系统的影响：海绵城市的建设，对所在区域会产生积极的经济和环境影响，可以减少城市内涝，改善区域生态水资源环境，促进水环境的绿色发展。然后和项目规划设计结合：通过对基础设施、小区、公园等整体性规划设计，可使城市海绵设计从整体上和宏观上保障其基本功能，减少管道设施的建设。接着，应用种类多样的技术措施，如市政道路采用多种措施，包括生态树池，人行道铺装，以及下沉式绿地等工程措施，实现雨水系统低影响开发，保障海绵城市的实行。最后，根据现代基础设施结合绿色发展的理念，共同打造符合人类宜居的绿色城市[1]。

4 工程海绵化技术措施

本项目区域内影响海绵工程设计的主要因素为沿线特殊地质、降雨量大、土壤渗透性较差。设计在优化道路横坡及道路与周边规划的竖向关系的前提下，设置低影响开发设施，以增加道路渗蓄容积，提高雨水径流量控制率。

4.1 横断面

本项目道路红线宽度40m，横断面雨水流向如下：机动车道雨水汇流至侧分带溢流式雨水口，非机动车道雨水汇流至人行道绿化带，土层含水饱和后水位上升，当水位高于溢流雨水口顶面标高时溢流入雨水口排入下游雨水管道系统排走。人行道结构层透水，将雨水渗透至地下，通过反坡排至道路红线外侧的后排绿地。

4.2 人行道铺装

人行道铺装结构下的土基性质通常受当地区域地质条件和填料性质的影响，对于土基位于膨胀土、水源保护区或采用渗透性不好的粘性土填料时，水的进入会影响土基的承载能力、稳定性及周边水源安全性。因此，人行道铺装层的渗水不能直接进入土基，称之为半透水型结构；而对于位于渗透性较好的区域或采用砂性土等材料为填料时，人行道铺装层的渗水可以快速渗透，不影响土基承载力和稳定性，称之为全透水型结构。所以在选择透水性人行道铺装结构型式时应考虑土基条件。传统的非透水人行道铺装存在以下问题：①人行道上雨水散排，易造成积水点，影响行人安全性和舒适性；②人行道为硬化面层，无法与地下土壤形成良好的循环关系，失去土壤温度，湿度调节 能力。

使用全透水结构人行道铺装，使雨水渗入土壤，进行自然积存、自然渗透、自然净化，控制雨水径流总量，实现生态系统的可持续发展。本项目设计范围内透水铺装率不低于60%，采用60mm厚透水性步砖（透水率＞0.1mm/s），为保证一定程度的雨水深层渗透，人行道下路基填土采用砂类土，或对路基填土进行改良，使人行道下路基的渗透系数＞5×10-6mm/s。

4.3 生态树池

树池设置于人行道上，灵活性强，主要用于处置路面径流，通过植物、土壤及微生物系统渗蓄、净化径流雨水，削峰减量及和谐景观，体现海绵城市理念。树池表面根据每条道路情况分别采用树池盖板、卵石（或透水混凝土）铺面或栽植地被植物。树池设计应满足以下要求：①表面应有一定深度的蓄水层；②种植土应有较好的过滤性及渗透性，其厚度根据植物类型确定，草本植物一般＞250mm，木本植物一般为600mm ～1000mm；③设置砂层或透水土工布过滤层；④设置砾石排水层渗蓄及防止带孔排水管堵塞。砾石排水层厚度一般为200mm ～300mm。排水层内埋置φ10 带孔排水管，其排水坡度一般＞0.5%。本项目树池采用下沉式树池，体现海绵城市理念，收集雨水、树池外边框尺寸为1.8m×1.8m。树池内植栽植耐涝多年生地被、卵石铺面或设置树篦子，完成种植后种植土面低于路缘石 10cm。

4.4 复杂生物滞留设施

侧分带设置生物滞留设施，主要接收道路雨水，路缘石开口以便雨水进入绿带；绿带内设置溢流式雨水口，以便多余的雨水排入雨水系统；完成种植后，种植土面层比相邻道路面低25cm，溢流口顶面标高低于路面标高10cm。避免周围土侵入，结构层外侧及底部应设置透水土工布。蓄水层深度为15cm，底部埋设10cm 的开孔排水管，管底铺设砾石作为调蓄层。

5 结语

南宁市是全国首批海绵城市建设试点城市，顺江路是南宁市城区新建城市主干路，因此该市政道路的海绵城市设计是本次设计重点。道路范围内采用了人行道铺装、生态树池等技术措施，对本项目进行海绵化，达到了国家和地区要求的相应指标，年径流控制率71.05%，年径流污染削减率60.39%，可以减缓城市排水防涝压力、削减城市径流污染负荷。