关于某项目海绵城市及给排水设计分析

薛 洋

中恩工程技术有限公司 广东 广州 510000

1 海绵城市设计

1.1 暴雨强度公式

q：暴雨强度l/s·hm2；t：t=t1+t2，t1地面集水时间；t2为管渠内雨水流行时间。

1.2 设计降雨量

基于《汕头市海绵城市建设技术导则》设计降雨量，计算可得：

表1 年径流总量控制率与设计降水量对应表

根据上述所得：当年径流总量控制率为70%时，设计日降雨量为30.34mm。

1.3 综合雨量径流系数

由上文可知综合径流系数的相关计算内容，现状场地综合径流系数为0.74，由于本工程建设过程破除与修复现状路面按原样恢复，且各个施工点位面积小，没有条件增加海绵设施，所以施工前后场地下垫面基本无变化，故改造后场地综合径流系数为0.74。

1.4 设计调蓄容积

根据本工程进行划分的汇水分区及每个汇水分区的下垫面情况，针对于汇水分区设计调蓄容积，采用《海绵城市建设技术指南》中规定的容积法合理计算。计算公式如下：

式中：V、H、φ、F分别为设计调蓄容积（m3）、设计降雨量（mm）、综合雨量径流系数、汇水面积（m2）。

表2 计算所需的调蓄容积如下表

植草沟面积共170m2，其中蓄水层取0.1m，级配砂石层厚度0.2m，砂石孔隙率30%；

表3 调蓄容积如下表

由上表可知，所需的调蓄容积63466m3的控制雨量为30.34mm，本工程调蓄总量为51.0m3，对应的控制降雨量为0.02mm，年径流控制率为0.05%。

1.5 年径流污染控制率计算

（1）控制径流污染措施

雨水中的污染物质主要包括：有机污染物（COD）、悬浮物（SS）、总氮（TN）以及总磷（TP）等，其中有机污染物（COD）和悬浮物（SS）在总的污染物的总量占据主导。特点主要表现在以下几个方面：污染物变化具有较强的随机性，且呈变化幅度较大；随着降雨时间的延长，污染物浓度随之逐渐下降，初期降雨时，雨水中含有的污染物超标，尤其是SS、COD等污染物质指标，超标较为严重，水质总体来说较差；悬浮物SS作为污染物之一，其由多种颗粒组成，其它污染物容易在其颗粒附着[1]。既从源头上减少雨水径流总量，还能适当控制面源污染。

（2）校核径流污染控制率

场地年SS年径流污染去除率应按照下列公式计算：

年SS径流污染去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对SS的平均去除率；

其中还应准确计算低影响开发设施对SS的平均去除率，其计算公式为

式中，V——单一低影响开发设施的径流污染控制容积，m3；η——单一低影响开发设施的污染物去除率，以ss计算，%。

表4 海绵措施污染物去除率如下表

如上所可知，在本工程中，年径流控制率可达0.02 %，透水铺装、植草沟对SS的平均去除率分别为80%、70%，根据上述数据，可计算年SS总控制率，具体为

即径流污染控制率=年径流总量控制率*年SS去除率=0.05 %×[(51×70 %+5707×80 %)/(51+5707)] =0.04 %。

2 海绵城市给排水设计措施

2.1 植物选择原则

（1）优先选择本土植物，适当引进外来物种

优选选择适宜当地自然气候以及土壤条件的本土植物，这主要是因为本土植物具有良好的适应能力，可以保证本土植物的种植效果，以此更好的发挥本土植物在雨水花园中的去污能力，与此同时合理的引进外来物种，构建更好的花园景观，展现地方特色。

（2）选用根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物

植物在雨水中污染物质的降解和去除中能够发挥重要的作用，具体表现在以下几个方面：在光合作用下，植物能够吸收污染物质，如氮、磷等物质；二是植物根系具备传输氧气的功能，基质中接收到被传输的氧气后，围绕植物根系在其周边形成供好氧、缺氧和厌氧微生物生存的有氧区和缺氧区微处理单元；三是芦苇、香蒲以及香根草等部分的植物根系具有拦截和吸附污染物质的作用，尤其是对于重金属，能够起到较强的拦截和吸附的作用。

（3）选用抗旱能力强、耐涝的植物

对于雨水花园的构建，其水量的多少主要受降雨的影响，如果降雨量过大，会使得雨水花园处于满水期，反之则是枯水期，因此会出现二者交替出现现象，所以对种植的植物的抗旱能力以及耐劳性提出了一定的要求。通常情况马蹄金、细芒草、旱伞草等植物根系发达、且茎叶肥大，因此可以满足种植要求。

（4）选择兼具去污性和观赏性且能够相互搭配种植的植物

不同植物，其具有不同的功能，因此在选用植物时，可以合理搭配不同的植物，使其发挥不同的作用。例如对于根系泌氧性强的植物，可以搭配种植泌氧性弱的植物，二者搭配构成的复合式植物床所提供的环境，能够使得有氧微区和缺氧微区共存，这样可以有效降解总氮；对于常绿草本植物，可以搭配种植落叶草本植物，二者搭配能够增强冬季雨水花园的净水能力；对于草本植物，可以搭配种植木本植物，二者的搭配一方面能够增加植物群落结构的层次性，另一方面能够增加植物群落结果的观赏性，如：灯芯草、水芹、睡莲等[2]。

2.2 生态植草沟设计

植草沟宽度为0.5m，其剖面自上至下为植物滞水层、种植土层、砾石排水层（内含DN160穿孔排水管），详见植草沟大样图。植草沟深度：

式中：h1——设计蓄水层深度，取0.1m，其中0.05m超高；

h2——为了满足花草生长需求，种植土厚度取0.1m；

h3——砾石层厚度，取0.2m；

本次设计中，植草沟主要负责收集、处理径流雨水以及为道路现状雨水口增加新通道，降低周边道路内涝风险。对于植草沟，如果进一步增大蓄水高度，通过溢流井（溢流口高出持水区底部5cm），可以使得超量雨水直接溢流至雨水检查井。

（1）生态植草沟功能

在退缩带宽度有限制的情况下，没有足够的空间时可考虑使用植草沟。生态植草沟的作用就有较强的针对性，主要在雨洪处理的收集与运输阶段起到更加重要的作用，它既可以作为雨水花园的输入通道，又可以是雨水花园的输出通道。

植草沟结构简单，占地面积小，容易维护，主要起到的作用表现在高效缓解雨洪排蓄、补充地下水以及削减径流污染物等。一般情况下，将植草沟分为两种，一种是转输型植草沟，起到的作用是收集以及传输雨水，另一种为渗透型植草沟主要起到的作用是渗透、滞蓄、净化雨水径流。

（2）植草沟的设计原则

首先要满足排水的需求，其次是其观赏价值，在植草沟的设计中尤其要注意以下几点：1）断面缺口。为了避免路面积水，通过断面缺口设计，植草沟可以快速导入雨水，植草沟设计过程中，可以结合街道景观设计成绿化带，用于分割机动车与步行道路，以便于过滤和沉淀路面的污染物。2）弹性的储水空间。相较于人工沟渠式的草沟，自然草沟在储水方面具有更加的弹性空间，与此同时草坡具有良好的渗透率，具有快速下渗和导流雨水的作用，一般情况下，草坡面积越大，其起到的净化水体的作用更大。但要注意一点，在植草沟设计中需要结合场地本身的空间限制条件选择适合的做法，以便产生最大生态效益。比如，利用缺口形成的人工草沟更加节省空间。

（3）系统性排水网络

植草沟设计往往要依附于完整的排水体系，才能更好的发挥植草沟的功能。这主要是因为植草沟无法实现大量的储水，所以还需要增设雨水花园、蓄水池等雨水管理设施来储存植草沟所收集的雨水。因此需要注意设计植草沟时，要注意各段草沟之间的连接以及与其它雨水管理设施的连接。

（4）季节性景观

雨洪管理的措施都会涉及季节性的设计问题，当有暴雨产生的时候，需要考虑植物是否适应有水的环境，水流是否会形成具有观赏价值的景观等。同时也需要考虑，在旱季的时候，没有了水元素，草沟只是作为一般性的景观元素存在时，是否也具有欣赏性。

利用项目沿线较宽退缩带设计海绵城市生态草沟，用绿化手段实现自然雨水循环条件的目的。采用倒抛物线形的植草沟断面，植草沟的边坡和纵坡规格分别为i≤1:3、i＜4 %，坡向溢流口。

2.3 透水铺装设计

小区道路改造时，可改造为透水铺装或适当抬高并坡向周边绿地，使路面雨水渗透削减或流入绿地，减少路面积水对居民生活的影响。同时，对于透水铺装一方面可以吸收水分，另一方面可以热量，因此可以起到调节温度是和雨洪压力的作用。

根据工程要求，由于错混接工程为道路小范围点位改造工程，破除现状道路格局后应按原样恢复，以保持整体性，避免新旧路面层观感不协调，所以现状道路采用透水铺装的范围应按原样恢复。

透水铺装具体要求如下：人行步道透水路面要采用适宜的面层材料，包括透水砖、透水水泥混凝土、透水沥青等，材质视现状情况而定。透水路面按荷载条件分为人群荷载和轻型荷载，商业街、城市道路人行道等步行道按轻型荷载设计。人行步道透水路面下的土基，按照规定要求，要具有良好的透水性能，其渗透系数不小于1.0×10-3mm/s，且控制好土基顶面与地下水位之间的距离，一般应大于1.0m。当土基、土壤渗透系数及地下水高程等条件不满足要求时，应增加路基排水设施。下列地区的人行步道不应采用透水路面：盐渍土、软土、膨胀土、有滑坡风险地区、水源保护区[3]。

透水砖技术要求：抗压强度不小于C50，饱和抗压强度≥50 MPa，抗折强度≥Cf4.0，有效孔隙率不小于15%，渗透系数不小于0.1mm/s，对于防滑等级，确定为R3，对于防滑性能指标，确定为BPN≥65，磨坑长度不大于35mm。

透水混凝土选择粒径在2.4mm～13.2mm的碎石料，且满足洁净、质地坚硬、耐久等要求。对于透水混凝土磨坑长度，要控制35mm范围之内；空隙率≥15%；透水系数≥0.5mm/s；透水混凝土28d抗压强度要≥25MPa；透水混凝土28d弯拉强度要≥2.5MPa。

3 海绵城市施工

3.1 石材铺装及混凝土基础分缝处理

对于石材铺装纵向每隔4m设置一道伸缩缝，按照规定，缝宽保持1cm，并且采用硅酮密封胶进行密封。水泥混凝土基础为了防止热胀冷缩破坏材料的稳定，在横向设置缩缝，缩缝采用假缝的形式，分缝间隔与石材分缝间隔一致，切割4cm深，0.8cm宽的缝，用沥青马蹄脂填充。

3.2 人行道铺装要求

（1）对于人行道铺装面层，按照规定要求，必须达到抗滑、平顺、耐磨、美观等；

（2）人行道铺装在树池处，为避免切割石材，树池尺寸可根据石材的大小模数做适当调整，铺装的样式及花纹要与图纸一致；

（3）植物品种：严格按设计中所标植物品种种植，规格要符合设计要求。

3.3 种植要点

（1）绿化地整地以及清理：A按照预算定额，对种植地表进行整地，要将30cm高差以内平整绿化地面至设计放坡要求，与此同时还应对种植地面进行，将砾石杂草杂物进行全面清除。B与路边或路牙相邻的绿地地面，在设计时其50-100cm宽度范围内的绿地地面应低于路边或路牙，一般要求要低5cm，这样可以更好排除地面水。

（2）绿化种植土平均换填50cm，种植土换填工程量不包含用地范围基本土方平衡。种植时，要检查各种植点，基肥是否施足，是否与泥土充分拌匀等，应保证符合要求。

（3）在花树木种种过程中，采用的是园林绿化常规方法，在施入基肥时，要保证基肥能够充分、均匀的混入到碎土中；在种植乔木时，按照一条直线方式种植桥木；自然点植的花草树木应自然种植，高低错落有致。

（4）种植的绿地地面土质必须符合土质要求，清净杂物，平整至所需坡度，均匀撒施基肥，与土拌匀，然后将块状草皮连续铺种，草块间缝小于2cm，之后浇足水，待半干后打实，使草与土壤充分接触。隔天连续拍打3次以上，使草地拍埋实、平整。

（5）按常规方法，进行其他草木的种植，完成种植，对草木进行修整冠型，以此保证良好的设计效果；根据不同的草木品种，科学、合理的确定挖深深度，并混入基肥种植。

（6）为保证施工能充分体现植物造景，要求施工种植时应有的放矢，依设计认真配植；对自然丛植树，应高低搭配有致，反映树丛的自然生长景观；对密植花木，应小心冠与冠之间的连接、错落和裸土的覆盖，以此达到最佳绿化效果。

（7）挖穴时，要先了解地下管线走向，如果在挖穴时，遇到地下异物时，要遵循一定的原则，即“一探、二试、三挖”，保证不挖坏地下管线和构筑物。

4 总结

要科学、合理的确定设计海绵城市的相关参数，以充分保证海绵城市设计功能的发挥。与此同时在具体的设计过程中，应遵循一定的设计原则，做好透水铺装设计、生态植草沟设计等设施的设计，并且严格按照设计要求，加强施工，确保施工质量。