2023年海绵城市工程设计建设方案.docx

海绵城市工程设计建设方案 ：“海绵城市〞系统主要包括透水铺装地面、雨水管道、溢流雨水口、环保雨水口、下凹式绿地、雨水花园、渗透塘等。以海新路与疏港通道立交工程为例，围绕“海绵城市〞这一理念，结合立交排水系统和绿地微地形等，介绍厦门市“海绵城市〞的概况和特点。对该工程设计过程中的技术难题进行分析并提出针对性解决方案。 关键词：海绵城市；工程设计；建设方案 厦门是一座秀丽的海滨城市，其秀丽生态环境与其水体环境紧密相关，但是随着城市建设的进展，城市硬化面积不断扩大，使得厦门市面临着内涝频发、径流污染、雨水资源大量流失、生态环境破坏等诸多雨水问题，其中又以城市水问题最为突出。２０１５年厦门成为国家首批海绵试点城市之一，建设“海绵城市〞就是系统的解决城市水平安、水资源、水环境问题，削减城市洪涝灾难，缓解城市水资源短缺问题，改善城市水质量和水环境，调整小气候、恢复生物多样性，使城市成人与自然和谐生态环境。所以在城市建设中构建完善雨洪管理系统，建设“海绵城市〞势在必行。 １工程概况 本次设计在海新路与疏港通道立交工程的根底上，围绕海绵城市这一理念，结合立交排水系统和绿地微地形，进行分区构建海绵体系及对应指标计算，综合运用透水人行道、雨水花园、下沉绿地、渗透塘、植草沟、卵石排水沟等低影响开发设施，对原疏港通道旧路路基进行生态修复，使立交范围内年径流总量把握率到达确定目标，同时有效把握面源污染，到达确定海绵建设目标。由于本工程有分别式路基，互通高架桥等，海绵城市设计与常规市政道路工程海绵城市设计差异较大，在设计过程不行避开遇到一些技术难题，经过总结主要包括以下几点：①依据现场及地外形况，海新路竖向纵坡较陡，最大纵坡到达了５９％，且沿线存在较多高边坡，红线受限，人行道宽度为２５ｍ，无法设下凹绿地等海绵设施；②本工程设计范围内主要以立交桥为主，如何设置海绵设施，使立交范围内年径流总量把握率以及径流污染把握率到达确定海绵建设目标。 ２工程设计 ２.１工程建设目标 １〕低影响开发雨水系统〔ＬＩＤ〕把握目标：依据厦门地区上位规划，本次设计目标要求为：实现年径流总量把握率到达７０％，参考试点区四周水文站统计的降雨量比例图〔见图１〕，对应设计降雨量为２６８ｍｍ。２〕年径流污染把握率：径流污染把握是低影响开发的把握目标之一，污染物指标可接受悬浮物〔ＳＳ〕、化学需氧量〔ＣＯＤ〕、总氮〔ＴＮ〕、总磷〔ＴＰ〕等，城市径流污染重，悬浮物〔ＳＳ〕往往与其他污染物指标具有确定的相关性，因此一般可接受ＳＳ作为径流污染把握指标。依据厦门海绵城市相关规定实施目标要求：年径流污染〔ＳＳ〕削减率把握目标为４５％。 ２.２设计规模技术路线 道路工程在保证路基稳定、交通平安的前提下，合理设置海绵措施，以响应低影响开发建设理念。结合规划及现场实际状况，对有条件的将人行道、非机动车道、绿化带依据海绵要求进行设计。具体技术路线及布置如下。１〕对海新路车行道雨水而言，其主要排水排放途径为：沥青路面→市政雨水口→市政管网系统。２〕对人行道而言，其主要排水途径为：人行道、非机动车道透水铺装→土壤入渗；超量雨水地表径流→市政雨水口→市政管网系统。３〕对中心分隔带而言，其主要排水途径为：绿化带雨水→土壤入渗；超量雨水地表径流→沥青路面。４〕对互通地面层绿化带而言，其主要排水途径为：绿化带雨水→土壤入渗；超量雨水地表径流→溢流口→市政管网系统。５〕对分别式路基而言，其主要排水途径为：沥青路面→道路边沟→市政管网系统疏港通道左线路基：沥青路面→下沉绿地→土壤入渗；超量雨水地表径流→市政雨水口→市政管网系统。６〕对高架桥而言，其主要排水途径为。沥青路面→落水管→卵石效能槽→卵石沟→ＬＩＤ设施→土壤入渗；超量雨水地表径流→溢流口→市政管网系统。７〕对地下通道而言，其主要排水途径为：Ｅ、Ｈ通道：沥青路面→道路边沟→ＬＩＤ设施→土壤入渗；超量雨水地表径流→溢流口→市政管网系统。低影响开发设施应通过溢流排放系统与城市排水管渠系统相结合，保证上下游排水系统的顺畅。同时对于有行泄通道功能的道路，其纵坡与横坡的设置应有利于涝水的行通。并应在竖向上与下游水体或滞蓄设施有效连接。 ２.３低影响开发设计参数 １〕低影响开发设施以径流总量和径流污染为把握目标进行设计时，渗透设施具有的调蓄容积一般应满足“单位面积把握容积〞的指标要求。理论调蓄容积计算公式。Ｖ＝１０ＨψＦ〔ｍ３〕〔１〕式中。Ｖ——设计调蓄容积〔ｍ３〕；Ｈ——设计降雨量〔ｍｍ〕，年径流总量把握率为７０％时对应降雨量２６８ｍｍ；Ψ——综合雨量径流系数；Ｆ——汇水面积〔ｈａ〕。２〕实际调蓄容积计算公式Ｖ＝ｋＨＦ〔２〕Ｖ——实际调蓄容积〔ｍ３〕；ｋ——折减系数〔考虑〕，下凹绿地、雨水花园与渗透塘取０７５；Ｈ——实际有效水深，〔ｍ〕；Ｆ——下沉式绿地有效蓄水面积，〔ｍ２〕。３〕渗透量计算如下所示。Ｗｓ＝βＫＪＡＳｔＳ〔３〕Ｗｓ——渗透设施渗透量〔ｍ３〕；β——综合平安系数，取０５；Ｋ——土壤渗透系数〔ｍ／ｓ〕；Ｊ——水力坡降，一般取１；ＡＳ——有效渗透面积，〔ｍ２〕；ｔＳ——渗透时间〔ｓ〕，当用于调蓄时应≤１２ｈ，渗透池〔塘〕、渗透井取≤２４ｈ。 ２.４建设方案 设计疏港通道道路等级为城市快速路〔结合一级大路〕，标准横断面接受计算行车速度８０ｋｍ／ｈ，主线接受分别式路基以便克服地形高差，单幅分别式路基宽度１２７５ｍ，疏港通道除分别式路基外，还设置了分幅桥梁上跨海新路，单幅桥梁宽度１３ｍ；设计海新路道路等级为城市快速路〔结合一级大路〕，断面为整体式路基３０ｍ；本次设计人行道接受较成熟的透水性材料，绿化带设置下沉式绿地，机动车道雨水径流通过路缘石开口排入，机动车车道无下沉式绿地接受截污式雨水口收集雨水；高架桥雨水通过立柱旁设的落水管接入地面，在落水管及其周边５０ｃｍ范围内铺装鹅卵石，雨水经鹅卵石消能后经卵石沟排入至雨水花园或渗透塘。本工程海绵城市工程接受“人行道透水铺装＋下沉绿地＋雨水花园＋渗透塘〞的技术措施，将道路红线范围内雨水径流集合至下沉绿地、雨水花园、渗透塘，经滞蓄调整，当超过调蓄容积时，通过绿地中的溢流雨水口将雨水排入市政雨水管道或排洪渠。１〕雨水花园：本工程中心绿地内设置雨水花园，雨水经卵石沟汇流至雨水花园中，进行下渗及蓄水。雨水花园内设置溢流式雨水口，作为超过雨水花园调蓄容积的雨水的排水通道。雨水花园沟底高程比雨水花园岸线低０２５ｍ，溢流雨水口高程比雨水花园岸线低０１０ｍ，并将溢流雨水口与雨水管管进行连接，使超出下凹式绿地调蓄容积的雨水进入雨水系统。其结构见图３所示。２〕渗透塘：本工程地下通道四周中心绿地内设置渗透塘，雨水经卵石沟及管道汇流至前置塘，经前置塘沉泥及消能后，经溢流堰溢流至渗透塘，进行下渗及蓄水。渗透塘内设置溢流式雨水口，作为超过渗透塘调蓄容积的雨水的排水通道。渗透塘沟底距渗透塘岸线１１０ｍ，有效水深１０ｍ，溢流雨水口高程比雨水花园岸线低０１０ｍ，并将溢流雨水口与雨水管管进行连接，使超出下凹式绿地调蓄容积的雨水进入雨水系统。渗透塘构造见图４所示。３〕下凹绿化带：疏港通道分别式路基放坡绿地设计成下凹式绿地，下凹式绿地地面层低于机动车道边２５ｃｍ。超高段车行道雨水通过进入先经分段设置的开口路缘石集合流过卵石铺装，再经砾石缓冲槽后进入下凹式绿地，沟底高程纵坡与主线全都。车行道一侧接受接受切割法反开挖结构层，墙表达浇Ｃ２０砼。４〕卵石沟：桥面雨水通过高架桥立柱旁设置的落水管接入地面，在落水管及其周边５０ｃｍ范围内铺装鹅卵石，降低雨水的冲刷作用，雨水经消能后流至周边卵石沟，卵石沟宽度为０６ｍ，高度０５ｍ。其结构层为：５ｃｍ河卵石＋３ｃｍ水泥砂浆＋１５ｃｍ无砂透水混凝土。５〕路缘石开口间距计算及偏沟式雨水口设置。Ａ．路缘石开口流量计算路缘石实行倒梯形开口形式，开口宽度０５ｍ，依据矩形薄壁堰流水力模型计算公式。Ｑ＝ｍ０Ｂ２ｇＨ３／２式中：Ｑ——堰流流量〔ｍ３／ｓ〕；ｍ０——薄壁堰流量系数，取０３９３；Ｂ——梯形薄壁堰宽〔ｍ〕；Ｈ——堰上水头〔ｍ〕，本次设计取００５ｍ。经计算得出，单个宽度０５ｍ的矩形路缘石开口过流力量为９７８Ｌ／ｓ，考虑９０％堵塞系数及道路纵坡影响系数，单个路缘石开口泄流量为８８０Ｌ／ｓ。Ｂ．路缘石开口间距计算暴雨强度公式。ｑ＝９２８１５×〔１＋０７１６ｌｇＰ〕〔ｔ＋４４〕０５３５路面汇流时间取０５ｍｉｎ，路面综合径流系数取０９，暴雨重现期Ｐ＝３年。道路最宽宽度１８ｍ，路缘石开口间距１０ｍ，计算得到设计流量８６２Ｌ／ｓ。本次设计路缘石开口间距取１０ｍ。６〕溢流井：在绿化带的每个排水单元末端设置一座溢流井，将来不及入渗的雨水溢流排入市政雨水管道系统。溢流口为成品，单个规格为Ｌ×Ｂ×Ｈ＝７５０×４５０×１８０ｍｍ，溢流口最大过流流量为３０Ｌ／ｓ。溢流口周边应接受卵石铺砌，顶面应掩盖至井座，防止水土流失。溢流口周边卵石敷设宽度为１５ｃｍ。 ３工程解决方案 针对本工程设计过程中的难点，设计人员与工程负责人进行了屡次技术方案探讨，并确定了相对可行、经济的方案，主要包括以下几点：①本工程海新路海绵设计方案考虑以环保型雨水口或息壤侧沟进行海新路海绵城市设计。因环保型雨水口具有实施简洁、造价低，初期雨水污染得到过滤，提高径流污染把握等优点，本次设计最终接受设置环保型雨水口海绵城市设施；②通过在桥梁下设置雨水花园以及渗透塘，然后把桥梁上雨水引入雨水花园或者渗透塘中，从而到达把握径流总量把握率以及径流污染把握率的目的。 ４结语 本工程设置海绵城市设施后，综合径流系数由０５５减小至０５２；年径流总量把握率到达７６％；海绵城市设施对雨水ＳＳ去除率到达４７％。由以上数据可知，通过海绵城市的建设，依据需求适当增加调蓄水体，增加建设道路的透水性，将道路红线范围内雨水进行处置，促进了雨水的积存、渗透和净化，有效把握雨水径流污染，客观上提升了雨水管渠及超标雨水径流排放系统的效劳力量。 参考文献： ［１］高雯雯．海绵城市理念在城市建设中存在的问题及建议［Ｊ］．建筑技术开发．２０２０〔１０〕：１４５－１４７． ［２］刘剑峰．海绵城市理念在市政道路工程设计中的应用［Ｊ］．中国勘察设计．２０２１〔０８〕：８３－８５． ［３］吕娟，郭玲玲．海绵城市理念在城市道路绿化中的应用争辩［Ｊ］．科学技术创新．２０２０〔１７〕：１３４－１３５． 缪元发 单位：海西〔厦门〕建设规划设计