基于海绵城市理念的市政道路排水设计研究_胡亚萍.pdf

1项目概况为切实提升市政道路排水设计的可行性，本文将以实际工程案例对其设计研究方法进行分析。本文以湖州市某新建道路工程为例，该市政道路规划红线宽29 m，总道路长度为680 m，其道路横断面如图1所示。图 1道路横断面示意图（单位：m）根据项目地区相关规划，该项工程所在区域的排水体制为雨污分流制，其雨水采用重力自流的方式排放至市政雨水管道之中。该项目为市政道路雨水管，其雨水管采用单排铺设的方式，敷设于道路北侧的非机动车道下方，与侧石之间的距离为2m，该项目的汇水面积为5.1ha，其管径为6001200mm，雨水管管材采用级钢筋混凝土管，其雨水汇水面积及排水走向示意图如图2所示。2市政道路排水设计分析海绵城市是指当前的城市可以像海绵一样，当其遭遇复杂多变的环境以及自然灾害时，城市可以具有良好的弹性1。基于海绵城市理念，在城市遇到降雨时，城市可以将雨水进行有效存储与吸收，并在城市建设需要用水时，对其进行使用。将海绵城市理念充分应用到当前的市政道路排水设计之中，不仅可以切实提升市政排水设计的水平，还可以在一定程度上提高雨水资源的利用效率。在对海绵城市进行发展与建设的过程中，需要将海绵效应作为建设中心，并对城市的排水工程进行改良与优化，以此来切实提升当前市政道路排水项目的抗洪能力，从而对当前的城市生态环境进行有效改善。2.1市政道路排水系统设计原理当城市发生降雨后，由于城市地面相对干燥，雨水会不断渗入城市地层之中。在降雨的初期，其降雨强度低于雨水渗入度，在该种情况下，雨水会全部渗入地层之中。但是随着降雨时间的不断延长，其城市路面的渗入率也会随之降低，导致市【作者简介】胡亚萍（1990），女，河南信阳人，工程师，从事市政给排水研究。基于海绵城市理念的市政道路排水设计研究Research on Municipal Road Drainage Design Based on Sponge City Concept胡亚萍，许晨阳（湖州市规划设计研究院，浙江 湖州 313000）HU Ya-ping,XU Chen-yang（Huzhou Planning and Design Research Institute,Huzhou 313000,China）【摘要】生态海绵城市建设技术能解决城市市政道路排水设计难题，实现城市市政道路路面雨水收集与利用。结合某地区道路新建工程，论文从市政道路排水系统设计原理、市政道路 LID 设施两方面详细分析生态海绵城市建设技术在市政道路排水设计中的应用。【Abstract】Ecological sponge city construction technology can solve the problem of urban road drainage design and realize the rainwatercollection and utilization of urban road pavement.Combined with the road construction project in a certain area,this paper analyzes the ap-plication of ecological sponge city construction technology in the drainage design of municipal roads in detail from two aspects:the designprinciple of municipal road drainage system and LID facilities of municipal roads.【关键词】海绵城市；市政道路；排水设计【Keywords】sponge city;municipal roads;drainage design【中图分类号】TU992【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）04-0103-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.04.031MunicipalTrafficWater ResourcesEngineering Design市政 交通 水利工程设计103Construction&DesignForProject工程建设与设计政道路上出现一定的积水。当雨水将市政道路的路面材料中的缝隙全部填满时，市政道路的路面便会出现地表径流。地表径流会由高至低进行流动，从而被市政道路上的雨水口收集，并在排水管道中进行汇集。市政道路排水系统便会通过重力流，将管道中的雨水排放到市政道路范围以外的地区，以此来降低市政道路路面上的积水，切实保证市政道路的安全使用。2.1.1降雨设计流量基于海绵城市理念，技术人员在对当前的排水系统进行设计时，需要对其降雨量进行明晰，并对其雨水的流量进行计算，从而便于对其排水设施的布置数量以及位置进行确定。因此，当技术人员进行实际的设计工作时，需要对其雨水流量进行全方位分析，并借助计算公式对其数值进行计算，其公式如下：Qs=qF（1）式中，Qs为城市排水系统中雨水设计流量，L/s；q为城市排水系统中的设计暴雨强度，L/（s.hm2）；为场地的径流系数；F为道路或地块的汇水面积，hm2。式（1）需要一定的假象条件的支持，以此来对其雨水设计流量进行技术分析，因此，也称为推理公式。2.1.2地表径流系数地表径流系数是指任意时段内的径流深度（或径流总量）与同一时段内的降水深度（或降水总量）的比值，该项数值一般不会高于1。同时，该项数值的大小与地区的地形地貌有着直接的关系。当市政道路的路面使用透水性差的建材时，其径流系数将会变大。以市政公园的道路为例，其绿地相对较多，因此，其综合径流系数相对较小，且径流系数受到的影响因素也相对较多。因此，在对城市市政道路进行排水系统设计时，设计人员需要对其径流系数进行明晰，城市地表径流系数如表1所示。表 1 市政道路地表径流系数表市政地表类型径流系数沥青路面以及混凝土路面碎石路面以及大块石路面级配碎石路面干砌砖石路面土路面绿地及公园0.850.950.550.650.400.500.350.400.250.350.100.20设计人员借助加权平均设计便可以对其汇水面积整体径流系数进行计算，其计算公式如下：av=FiiF（2）式中，Fi为城市汇水范围内的i类型地面的面积，hm2；i为i类型地面的地表径流系数；av为综合径流系数。2.1.3暴雨强度本项目道路排水系统设计采用湖州市暴雨强度公式。q=3017.869（1+0.88lgp）（t+10.033）0.833（3）式中，t为降雨历时，min；p为暴雨设计的重现期，a。2.1.4降雨历时降雨历时计算公式如下：t=t1+t2（4）式中，t1为地面集水时间，min，一般采用515 min；t2为管渠内雨水流行时间，min2。2.2市政道路 LID 设施分析2.2.1传输技术第一，植草沟。植草沟是指存有植被的地表沟壑，可以对非机动车道的地表径流进行有效处理。由于草植沟主要是有植被和透水土壤组成，因此，具有极强的下渗能力，同时植被也有过滤雨水中污物的作用，这使得草植沟可以有效传输收集雨水，削减径流洪峰流量。植草沟的断面形状将其分为3类，分别为三角植草沟、梯形植草沟以及抛物线形植草沟。其中，梯形植草沟比较适用于一些用地紧张的市政道路之中；三角形植草沟比较适用于一些占地面积相对较为充足的市政道路本次设计雨水管规划雨水管排涝泵站排放口d1 000d1 500d1 000d1 200d1 200d600d600d1 200d600d1 200d1 500d1 200d1 2002d1 200d1 200d1 0005.1 had1 200d1 500图 2雨水汇水面积及排水走向示意图104之中；而抛物线形植草沟相对较为适合应用于一些场地受限的市政道路之中。植草沟不仅可以作为生物滞留设施以及市政道路排水建设中的预处理设施，还可以与当前的雨水管道进行配合使用，若是在场地面积允许的情况下，也可以对雨水沟渠进行替代，其不仅维护成本相对较低，也可以与周围的景观进行巧妙融合，在当前的市政道路排水设计中应用相对较为广泛。第二，渗入管/渠。渗入管/渠是指一些具备渗透功能的雨水管或是渠道。其在以往雨水排水管的基础上，增加了渗透功能，使得雨水在管道的传输过程中，可以向其四周进行渗透，从而对雨水管道中的雨水流量以及质量进行有效的控制。虽然其性能颇高，但是维护成本也相对较高，例如，其透水管一旦发生堵塞，对其进行维护的成本要高于其他的市政道路LID设施，因此，在当前的市政道路排水设计中尚未普及。2.2.2海绵城市模组当前的海绵城市模组大体上可以分成3个部分，分别为雨水利用、雨水存储以及雨水净化。借助LID设施，对其进行有机统一，可形成一个相对较为完备的海绵城市模组。第一，雨水利用模组。对城市降雨进行利用，需要一个极为复杂的利用模组对其进行支持。根据雨水用处的不同，对其进行处理的方式也各不相同。例如。雨水可以用于市政浇灌或是道路清洗。市政道路两侧的绿化带浇灌要求相对较高，且用水量相对较大，一般可以对其进行自动灌溉，从而对雨水进行有效利用。第二，雨水存储模组。根据湖州市海绵城市工程导则，对于市政道路两侧有8 m以上绿化带的，年径流总量控制目标不低于60%。剩余的60%可用于对地下水进行补充，或是对其进行净化并加以利用。对雨水进行存储的形式有很多，如将其存储在调蓄池之中，或是将其存储在地势相对较低的位置，如湿塘、植草沟等。第三，雨水净化模组。雨水在地表会受到一定的污染，雨水经过排水系统后，需要对其进行净化，方可对其进行利用。雨水在被收集的过程中便可以被净化，设计人员可以在其雨水管口位置加设净化装置，如“初期雨水弃流设施”“人工土壤渗滤”，或是借助市政道路“植被缓冲带”“生态浮岛”等。2.2.3渗透技术生物滞留设施包括生态树池、雨水花园等，其是渗透技术运行的主要载体，主要是由透水土壤、材料结构以及植被组成，能够有效输送、收集雨水，同时还可以对雨水进行初步净化。在该设施的建设中，需根据所用植被的耐淹程度，以及土壤的渗透能力来设计设施的蓄水深度。大多数情况下，该设施的蓄水深度被设置为200300 mm。在此过程中，需要注意，应当额外设置配套的溢流设施，如竖管等，并确保其的顶面高度在低于汇水面100 mm处。此外还要注意，如果需要在广场绿地或者是公园构筑该设施，应当提前勘察好地形情况，并根据具体的汇水面积等参数，来设计该设施的形式、规模，以保证设计方案的合理性。此外，在城市建设中，还要使用透水铺装，且按照CJJ/T1882012透水砖路面技术规程等规范要求进行建设。在此过程中，应将铺装设置在土基上，从上到下的结构依次是面层结构、找平结构、基层结构、底基层结构。如果铺装下方有地下室，那么则应当将覆土的厚度保持在600 mm以上，同时还要额外设置一个排水层。而且铺装结构也要在抗冻、承载力这两个方面满足要求，同时也要结合实际情况进行评估，若发现透水铺装，可能会导致路基稳定性、强度，难以满足使用要求，那么则可以使用半透水结构。3结语综上所述，将生态海绵城市建设技术充分融入当前的市政道路排水设计工作之中，不仅可以将海绵城市的协调性、开放性以及绿色性进行全方位的展现，还可以真正实现城市对雨水的有效利用。海绵城市是当前生态文明建设的重要举措之一，不仅可以改善道路积水现象，还可以对当前城市居民的生活环境进行有效改善，并在一定程度上带动有关产业的发展与进步，帮助城市吸引更多的资本投入，切实提升城市建设质量。因此，需要有关技术人员将其应用在当前的市政道路排水设计之中，使其充分发挥好自身的建设优势，全面推动城市市政道路建设。【参考文献】1王旭阳,耿适为,王冬,等.海绵城市理念下市政道路排水设计及关键问题探讨J.给水排水,2022,58(S1):569-573.2宋宁.海绵城市理念在市政道路设计中的应用:以雄安新区某组团为例J.清洗世界,2022,38(8):51-53.3胡雨晨.海绵城市