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摘要：“海綿城市”系統主要包括透水鋪裝地面、雨水管道、溢流雨水口、環保雨水口、下凹式綠地、雨水花園、滲透塘等。以海新路與疏港通道立交工程為例，圍繞“海綿城市”這一理念，結合立交排水系統和綠地微地形等，介紹廈門市“海綿城市”的概況和特點。對該項目設計過程中的技術難題進行分析并提出針對性解決方案。

關鍵詞：海綿城市；工程設計；建設方案

廈門是一座美麗的海濱城市，其優美生態環境與其水體環境緊密相關，但是隨著城市建設的發展，城市硬化面積不斷擴大，使得廈門市面臨著內澇頻發、徑流污染、雨水資源大量流失、生態環境破壞等諸多雨水問題，其中又以城市水問題最為突出。2015年廈門成為國家首批海綿試點城市之一，建設“海綿城市”就是系統的解決城市水安全、水資源、水環境問題，減少城市洪澇災害，緩解城市水資源短缺問題，改善城市水質量和水環境，調節小氣候、恢復生物多樣性，使城市成人與自然和諧生態環境。所以在城市建設中構建完善雨洪管理系統，建設“海綿城市”勢在必行。

1工程概況

本次設計在海新路與疏港通道立交工程的基礎上，圍繞海綿城市這一理念，結合立交排水系統和綠地微地形，進行分區構建海綿體系及對應指標計算，綜合運用透水人行道、雨水花園、下沉綠地、滲透塘、植草溝、卵石排水溝等低影響開發設施，對原疏港通道舊路路基進行生態修復，使立交范圍內年徑流總量控制率達到一定目標，同時有效控制面源污染，達到一定海綿建設目標。由于本工程有分離式路基，互通高架橋等，海綿城市設計與常規市政道路工程海綿城市設計差別較大，在設計過程不可避免遇到一些技術難題，經過總結主要包括以下幾點：①根據現場及地形情況，海新路豎向縱坡較陡，最大縱坡達到了59％，且沿線存在較多高邊坡，紅線受限，人行道寬度為25m，無法設下凹綠地等海綿設施；②本工程設計范圍內主要以立交橋為主，如何設置海綿設施，使立交范圍內年徑流總量控制率以及徑流污染控制率達到一定海綿建設目標。

2工程設計

2.1項目建設目標

1）低影響開發雨水系統（LID）控制目標：根據廈門地區上位規劃，本次設計目標要求為：實現年徑流總量控制率達到70％，參考試點區附近水文站統計的降雨量比例圖（見圖1），對應設計降雨量為268mm。2）年徑流污染控制率：徑流污染控制是低影響開發的控制目標之一，污染物指標可采用懸浮物（SS）、化學需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）等，城市徑流污染重，懸浮物（SS）往往與其他污染物指標具有一定的相關性，因此一般可采用SS作為徑流污染控制指標。根據廈門海綿城市相關規定實施目標要求：年徑流污染（SS）削減率控制目標為45％。

2.2設計規模技術路線

道路工程在保證路基穩定、交通安全的前提下，合理設置海綿措施，以響應低影響開發建設理念。結合規劃及現場實際情況，對有條件的將人行道、非機動車道、綠化帶按照海綿要求進行設計。具體技術路線及布置如下。1）對海新路車行道雨水而言，其主要排水排放途徑為：瀝青路面→市政雨水口→市政管網系統。2）對人行道而言，其主要排水途徑為：人行道、非機動車道透水鋪裝→土壤入滲；超量雨水地表徑流→市政雨水口→市政管網系統。3）對中央分隔帶而言，其主要排水途徑為：綠化帶雨水→土壤入滲；超量雨水地表徑流→瀝青路面。4）對互通地面層綠化帶而言，其主要排水途徑為：綠化帶雨水→土壤入滲；超量雨水地表徑流→溢流口→市政管網系統。5）對分離式路基而言，其主要排水途徑為：瀝青路面→道路邊溝→市政管網系統疏港通道左線路基：瀝青路面→下沉綠地→土壤入滲；超量雨水地表徑流→市政雨水口→市政管網系統。6）對高架橋而言，其主要排水途徑為。瀝青路面→落水管→卵石效能槽→卵石溝→LID設施→土壤入滲；超量雨水地表徑流→溢流口→市政管網系統。7）對地下通道而言，其主要排水途徑為：E、H通道：瀝青路面→道路邊溝→LID設施→土壤入滲；超量雨水地表徑流→溢流口→市政管網系統。低影響開發設施應通過溢流排放系統與城市排水管渠系統相結合，保證上下游排水系統的順暢。同時對于有行泄通道功能的道路，其縱坡與橫坡的設置應有利于澇水的行通。并應在豎向上與下游水體或滯蓄設施有效銜接。

2.3低影響開發設計參數

1）低影響開發設施以徑流總量和徑流污染為控制目標進行設計時，滲透設施具有的調蓄容積一般應滿足“單位面積控制容積”的指標要求。理論調蓄容積計算公式。V＝10HψF（m3）（1）式中。V———設計調蓄容積（m3）；H———設計降雨量（mm），年徑流總量控制率為70％時對應降雨量268mm；Ψ———綜合雨量徑流系數；F———匯水面積（ha）。2）實際調蓄容積計算公式V＝kHF（2）V———實際調蓄容積（m3）；k———折減系數（考慮），下凹綠地、雨水花園與滲透塘取075；H———實際有效水深，（m）；F———下沉式綠地有效蓄水面積，（m2）。3）滲透量計算如下所示。Ws＝βKJAStS（3）Ws———滲透設施滲透量（m3）；β———綜合安全系數，取05；K———土壤滲透系數（m／s）；J———水力坡降，一般取1；AS———有效滲透面積，（m2）；tS———滲透時間（s），當用于調蓄時應≤12h，滲透池（塘）、滲透井取≤24h。

2.4建設方案

設計疏港通道道路等級為城市快速路（結合一級公路），標準橫斷面采用計算行車速度80km／h，主線采用分離式路基以便克服地形高差，單幅分離式路基寬度1275m，疏港通道除分離式路基外，還設置了分幅橋梁上跨海新路，單幅橋梁寬度13m；設計海新路道路等級為城市快速路（結合一級公路），斷面為整體式路基30m；本次設計人行道采用較成熟的透水性材料，綠化帶設置下沉式綠地，機動車道雨水徑流通過路緣石開口排入，機動車車道無下沉式綠地采用截污式雨水口收集雨水；高架橋雨水通過立柱旁設的落水管接入地面，在落水管及其周邊50cm范圍內鋪裝鵝卵石，雨水經鵝卵石消能后經卵石溝排入至雨水花園或滲透塘。本項目海綿城市工程采用“人行道透水鋪裝＋下沉綠地＋雨水花園＋滲透塘”的技術措施，將道路紅線范圍內雨水徑流匯集至下沉綠地、雨水花園、滲透塘，經滯蓄調節，當超過調蓄容積時，通過綠地中的溢流雨水口將雨水排入市政雨水管道或排洪渠。1）雨水花園：本項目中央綠地內設置雨水花園，雨水經卵石溝匯流至雨水花園中，進行下滲及蓄水。雨水花園內設置溢流式雨水口，作為超過雨水花園調蓄容積的雨水的排水通道。雨水花園溝底高程比雨水花園岸線低025m，溢流雨水口高程比雨水花園岸線低010m，并將溢流雨水口與雨水管管進行連接，使超出下凹式綠地調蓄容積的雨水進入雨水系統。其結構見圖3所示。2）滲透塘：本項目地下通道附近中央綠地內設置滲透塘，雨水經卵石溝及管道匯流至前置塘，經前置塘沉泥及消能后，經溢流堰溢流至滲透塘，進行下滲及蓄水。滲透塘內設置溢流式雨水口，作為超過滲透塘調蓄容積的雨水的排水通道。滲透塘溝底距滲透塘岸線110m，有效水深10m，溢流雨水口高程比雨水花園岸線低010m，并將溢流雨水口與雨水管管進行連接，使超出下凹式綠地調蓄容積的雨水進入雨水系統。滲透塘構造見圖4所示。3）下凹綠化帶：疏港通道分離式路基放坡綠地設計成下凹式綠地，下凹式綠地地面層低于機動車道邊25cm。超高段車行道雨水通過進入先經分段設置的開口路緣石匯集流過卵石鋪裝，再經礫石緩沖槽后進入下凹式綠地，溝底高程縱坡與主線一致。車行道一側采用采用切割法反開挖結構層，墻體現澆C20砼。4）卵石溝：橋面雨水通過高架橋立柱旁設置的落水管接入地面，在落水管及其周邊50cm范圍內鋪裝鵝卵石，降低雨水的沖刷作用，雨水經消能后流至周邊卵石溝，卵石溝寬度為06m，高度05m。其結構層為：5cm河卵石＋3cm水泥砂漿＋15cm無砂透水混凝土。5）路緣石開口間距計算及偏溝式雨水口設置。A．路緣石開口流量計算路緣石采取倒梯形開口形式，開口寬度05m，依據矩形薄壁堰流水力模型計算公式。Q＝m0B2gH3／2式中：Q———堰流流量（m3／s）；m0———薄壁堰流量系數，取0393；B———梯形薄壁堰寬（m）；H———堰上水頭（m），本次設計取005m。經計算得出，單個寬度05m的矩形路緣石開口過流能力為978L／s，考慮90％堵塞系數及道路縱坡影響系數，單個路緣石開口泄流量為880L／s。B．路緣石開口間距計算暴雨強度公式。q＝92815×（1＋0716lgP）（t＋44）0535路面匯流時間取05min，路面綜合徑流系數取09，暴雨重現期P＝3年。道路最寬寬度18m，路緣石開口間距10m，計算得到設計流量862L／s。本次設計路緣石開口間距取10m。6）溢流井：在綠化帶的每個排水單元末端設置一座溢流井，將來不及入滲的雨水溢流排入市政雨水管道系統。溢流口為成品，單個規格為L×B×H＝750×450×180mm，溢流口最大過流流量為30L／s。溢流口周邊應采用卵石鋪砌，頂面應覆蓋至井座，防止水土流失。溢流口周邊卵石敷設寬度為15cm。

3工程解決方案

針對本工程設計過程中的難點，設計人員與項目負責人進行了多次技術方案探討，并確定了相對可行、經濟的方案，主要包括以下幾點：①本項目海新路海綿設計方案考慮以環保型雨水口或息壤側溝進行海新路海綿城市設計。因環保型雨水口具有實施簡單、造價低，初期雨水污染得到過濾，提高徑流污染控制等優點，本次設計最終采用設置環保型雨水口海綿城市設施；②通過在橋梁下設置雨水花園以及滲透塘，然后把橋梁上雨水引入雨水花園或者滲透塘中，從而達到控制徑流總量控制率以及徑流污染控制率的目的。

4結語

本工程設置海綿城市設施后，綜合徑流系數由055減小至052；年徑流總量控制率達到76％；海綿城市設施對雨水SS去除率達到47％。由以上數據可知，通過海綿城市的建設，根據需求適當增加調蓄水體，增加建設道路的透水性，將道路紅線范圍內雨水進行處置，促進了雨水的積存、滲透和凈化，有效控制雨水徑流污染，客觀上提升了雨水管渠及超標雨水徑流排放系統的服務能力。

參考文獻：

［1］高雯雯．海綿城市理念在城市建設中存在的問題及建議［J］．建筑技術開發．2020（10）：145－147．

［2］劉劍峰．海綿城市理念在市政道路工程設計中的應用［J］．中國勘察設計．2021（08）：83－85．

［3］呂娟，郭玲玲．海綿城市理念在城市道路綠化中的應用研究［J］．科學技術創新．2020（17）：134－135．

作者：繆元發 單位：海西（廈門）建設規劃設計有限公司