张洁

张洁

x【摘要】介绍了两种雨水利用方案的工艺流程、设计方法、工程特点以及工程投资，其中：市政道路雨水渗透减排与环境景观方案设计主要功能是利用生态塘及渗渠对雨水起到调蓄、净化、渗透的作用；雨水集蓄利用方案设计是一项以集蓄回用为目的的生态型市政雨水利用系统，采用高效、低耗、生态净化技术为核心，即采用人工与自然相结合的净化方法，利用植被—土壤生态过滤技术，通过土壤、植物根系和丰富的土壤微生物种群对雨水中残存的少量污染物进行物理过滤、吸附与吸收、交换、生物降解等过程，使水质符合回用标准。总结了两种市政道路雨水利用方案既可以补充地下水，节约水资源，削减径流量，减少向市政管网排放雨水，减轻市政管网的压力，还可以作为道路景观绿化的一部分，结合生态措施，美化道路沿线环境，并为市政道路雨水利用工程设计提供借鉴。

【关键词】市政道路；雨水利用；渗透；调蓄；生态净化

1、工程概况

北京市大兴新城开发区某新建市政道路全长672米，道路红线宽50米，道路横断面采用三幅路形式，主路宽14米，两侧依次为2米隔离带、7米辅路、4米步道以及5米绿化带。为了响应北京市政府的号召，践行“海绵城市”建设，节约水资源，削减径流量，减少向市政管网排放雨水，减轻市政管网的压力，拟在该新建道路建设雨水利用工程。根据道路现场条件，本工程分两段长度各为336米设计两种雨水利用方案：方案一是市政道路雨水渗透减排与环境景观设计，方案二是市政道路雨水集蓄利用设计。

2、市政道路雨水渗透减排与环境景观设计

方案一是以減排和回灌为目的的经济型市政雨水渗透系统试验段，采用低势绿地、雨水生态塘和渗透管为核心工艺，工艺流程如图2-1所示。

2.1 低势绿地设计

2.1.1 设计方案

将红线范围内5m，红线外3m绿地下凹50-100mm，步行道及绿化带的雨水汇入低势绿地，依靠低势绿地将雨水下渗，低势绿地面积Ad=2688m2，可满足重现期P=1的要求。

2.1.2 工程估算

Cd=（42.764 +68.567 Hd）Ad （2-1）

式中：Cd—低势绿地工程造价，元；

Hd—低势绿地的平均下凹深度，m，取Hd=70mm；

Ad—低势绿地的面积，m2；

Cd=（42.764 +68.567×0.7）×2688=24.4万元。

2.1.3 工程特点

绿地作为一种天然的调蓄、渗透、净化设施，具有普遍适用性，因此在雨水利用方面起着重要的作用。它具有透水性好、节省投资、便于雨水引入等优点，并且对雨水中的一些污染物具有较强的截留和净化作用，造价低、管理方便。但径流雨水水质不好时易对植物造成损害。

2.2 雨水生态塘设计

2.2.1 设计方案

汇水面积为11424m2，其中，绿地面积为10752m2，道路面积为672m2，综合径流系数为0.19。

根据北京市降雨特点，经济规模的生态塘按降雨量25mm-40mm计算径流雨水量：

2.2.3 工程特点

生态塘的调蓄容积较其他构筑物大，自净和生态效果较好，但设计和管理时要特别注意水质的问题。另外，塘的设计在美学上要求应与周围的景色相融合，满足景观园林设计原则。

2.3 渗透管沟设计

2.3.1 设计方案

汇水面积A =5712 m2，其中：道路面积为5040 m2，绿地面积为672 m2，综合径流系数ψ=0.81，渗沟周围渗透系数为K=6×10-5m/s，重现期P=0.33年，渗透沟长L=180 m，宽B=1.3 m，有效高H=1.2 m，渗沟内设置内径D1=400mm，外径D2=500mm的渗透管，有效渗水面积As=218 m2，砾石填料的储存系数Sk=0.4。

依据《雨水控制与利用工程设计规范》（DB11/685-2013）计算渗透管沟存储空间V即进水量与渗透量之差：

按公式（2-4）和（2-5）计算有效存储空间V =121 m3大于理论存储空间 V=114 m3，满足设计要求。渗透管断面如图2-2所示。

2.3.2 工程估算

根据测算，渗管费用模型为：

2.3.3 工程特点

渗透管沟是在传统雨水排放的基础上，将雨水管或明渠改为渗透管或渗透沟，周围回填砾石，雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透，渗透管沟的主要优点是占地面积少，便于在城区及生活小区设置。具体实施时是否采用渗管或渗沟参照施工地点的原有设计、地面坡度、与环境协调等因素。

3、市政道路雨水集蓄利用设计

方案二是以集蓄回用为目的的生态型市政雨水利用系统，采用高效、低耗、生态净化技术为核心工艺，工艺流程如图3-1所示。

3.1 水量平衡分析

3.1.1 可利用雨水量

汇水面积为24864 m2，其中，道路面积为9408 m2，绿地面积为15456 m2，综合径流系数为0.34。依据《雨水控制与利用工程设计规范》（DB11/685-2013）计算年均可利用径流雨水量W1：

W1=α×β×ψ×A×H×10-3 （3-1）

式中：A—汇水面积，按24864 m2计；

H—多年平均降雨量，按585mm计；

α—初期弃流系数，0.87；

β—回用量折减系数，0.9；

ψ—综合径流系数，计算为0.34；

计算得年均可利用径流雨水量W1约为3873m3。

3.1.2 绿化和喷洒道路用水量

每年绿化和道路喷洒按210天计算，绿化每天用水量按2mm计算，每年用水量6491 m3 ，道路每天用水量按5mm计算，每年用水量988m3，故全年总用水量为7479 m3。

3.2 雨水贮存池容积设计

以上水量分析可以看出，绿化和喷洒道路的用水量大于径流雨水量，所以应尽量多地收集径流雨水。

根据北京市降雨特点，经济规模的雨水贮存池可按降雨量25mm-40mm计算。

3.3 雨水净化利用系统设计

3.3.1 雨水的收集

雨水的收集包括全部绿地和路面雨水，绿地、步行道及车行道的雨水经雨水口汇入雨水管，经截流进入贮存池，初期雨水弃流入污水管道，溢流雨水接下游市政雨水管。

3.3.2 雨水径流的截流与截污

在雨水径流集中汇流处设截流沟和截污装置，将雨水引入绿地中的贮存池，同时也将初期污染的雨水排走，保证进入贮存池的雨水有较好水质。

设置的活动式截污格网应及时清洗或破损后更换，并及时排空和清理初期棄流井，保证截污效果和水流的通畅。还应尽可能保持路面的清洁，从源头上避免垃圾，杂物造成堵塞和影响水质。

3.3.3 贮存池

由于北京地区降雨的不均匀性，为了有效地收集利用雨水，首先必须对截流的雨水进行贮存，再做进一步的处理利用。按24864 m2汇水面积计算，贮存池容积约250-300 m3，一次可调蓄利用约30-40 mm左右的降雨量，大于该降雨量的暴雨，一部分将通过溢流口排走。

3.3.4 雨水的净化

收集的雨水水质经过初期雨水的排除、截污装置控制，虽然具有较好的水质，但还需要采取进一步的处理净化才能达到回用水标准。考虑到降雨的季节性和非连续性、常规水处理设备的锈蚀、费用和管理问题，本方案采用人工与自然相结合的净化方法，即主要采用植被—土壤生态过滤技术，和区域内的绿化相结合，利用土壤、植物根系和丰富的土壤微生物种群对雨水中残存的少量污染物进行物理过滤、吸附与吸收、交换、生物降解等过程，使水质符合回用标准。细菌学指标还可由备用的消毒措施来控制。利用贮存池附近的绿地修建土壤过滤装置，面积约80 m2，土壤滤池示意图如图3-1所示。

这种净化技术具有投资少、设备简单、自然美观、运行管理方便等优点。

3.3.5 雨水的溢流控制

在雨水截流渠或贮存池上设计溢流口，由高程自动溢流，不需人工控制。贮存池水满后，雨水就自动由该溢流口排入市政雨水管系。

3.4 投资估算

根据初步设计方案对工程项目投资进行估算，工程费用共需61.7万元。各项费用详见表3-1。

4、结论

市政道路雨水利用工程既可以涵养地下水，节约水资源，削减径流量，减少向市政管网排放雨水，减轻市政管网的压力，还可以作为道路景观绿化的一部分，结合生态措施，美化道路沿线环境。如果雨水利用工程能在整个城市推广，将有利于改善城市的生态环境，缓解水资源短缺、地下水位下降、城区水涝等许多矛盾。雨水利用工程的综合效益较高，是推进“海绵城市”建设的一种举措，值得大力提倡和推广。

参考文献：

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