海绵城市设计理念在城市建设中的研究与实践

2020-06-20张卫艳李磊

工程建设与设计 2020年10期

张卫艳，李磊

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司西安分公司，西安710018）

1 引言

近年来，城市内涝频繁发生，如何彻底解决城市内涝问题，成为新时代的一个重要课题。目前国内城市内涝的原因主要为排水管网老化，设计标准低。国内一些城市排水管网欠账比较多，管道老化，排水标准比较低。有的地方排水设施就不健全，不完善，排水系统建设滞后是造成内涝的一个重要原因。

2 海绵城市的定义

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用[1]。

3 海绵城市在城市道路建设中的实践

某市新区的雨水调蓄设施主要由湿地、跑步道、草坪广场和游戏广场等雨水可渗入的设施组成。通过人造龟背式地形，雨水通过植草沟排入低洼地带。雨水在低洼草地中短期储存和在渗渠中的长期储存，保证尽可能多的雨水得以下渗，不仅大大减少了雨洪暴雨径流，同时由于及时补充了地下水，可以防止地面沉降，从而使城市水文生态系统形成良性循环。湿地周边水生植物茂盛，坡面上做了绿化，在保持良好净化作用的同时使景色清新自然，周围堤岸上设计了运动跑道，吸引近居民和儿童前来休闲、玩耍。

在枯水期，新创湖是某市新区整个调蓄设施中唯一的亲水区域，人们可以到这里来散步、娱乐和休闲；在丰水期，当暴雨来临时，警报提醒游人疏散，此时的游戏广场、草坪广场作为雨水调蓄渗透塘进行蓄水，暴雨过后储蓄的雨水下渗，在削减洪峰流量的同时补充地下水源。

3.1 道路设计

道路竖向设计在现有地形地貌的基础上，顺应规划雨水排水方向，人造龟背式地势。以考虑雨污水排向，与现状高速、河流的高程关系，地块地下空间产生的土方平衡，初步建立城市竖向高程控制网络，指导下层次城市道路单项工程竖向设计，满足城市防洪要求、道路排水坡度要求。

3.1.1 竖向与平面布局

竖向规划在原有地势的基础上结合海绵城市建设要求人造道路坡向，充分利用地块地下空间土方，避免大的土石方工程。结合平原城市的地形特点，道路的纵向坡度控制在3%以下。

3.1.2 竖向与道路排水

规划道路纵向坡度控制在0.3%～3%，整体地块中间高，周边低，使得地块内雨水能靠地表径流汇集至地块周边绿廊，排入新创湖，竖向高程模型图如图1 所须严格按照规划执行，每个交叉口需进行交叉口的竖向设计，保证雨水排放顺畅，避免交叉口顺接时纵坡不满足相关规范要求。道路横向坡度为1.5%～2.0%。

图1 竖向高程模型图

3.2 海绵城市设计

3.2.1 生态滤沟

本次设计将道路两侧分隔带作为生态滤沟进行雨水利用，生态滤沟主要收集主路及辅路路面雨水进行滞留、下渗。当雨量过大时，多余雨水溢流排入溢流井，通过过路雨水暗管就近排入道路红线外植草沟, 生态滤沟布置图如图2 所示，生态滤沟类型及功能划分如表1 所示。

图2 生态滤沟布置图

表1 生态滤沟类型及功能划分

本次设计采用转输型植草沟分为支沟、干沟2 种规格。植草沟均采用梯形断面，设计边坡系数均为m=3.0。支沟设计底宽为0.3m，有效水深为0.3m，设计顶部宽度为3m；干沟设计底宽为0.4m，有效水深为0.4m，设计顶部宽度为3.7m。

3.2.2 路缘石进水口

为使路面雨水快速汇流入绿化带内，本次设计在路缘石与路面齐平，避免雨水集中进入绿化带对虑沟内的种植土进行冲刷。

3.2.3 植草沟转换井

为实现过街暗管、盖板沟与植草沟的相互连接，本次设计在植草沟需要过街处或转弯处设置过街转换井，转换井采用混凝土结构。

支沟过街转换井设计平面尺寸为2.2m×0.8m，设计井深为1.0m。转换井设置4×D300mm 过街暗管，管底埋深为-0.66m。转换井与植草沟相接一侧设置1.2m×0.3m 过流孔，过流孔外壁设置拦污格栅，栅条间距30mm。

干沟过街转换井设计平面尺寸为2.6m×0.8m，设计井深为1.1m。转换井设置4×D400mm 过街暗管，管底埋深为-0.76m。转换井与植草沟相接一侧设置1.6m×0.4m 过流孔，过流孔外壁设置拦污格栅，栅条间距30mm。

3.2.4 雨水花园

雨水花园主要接公交站台上游植草沟转输雨水，就地消纳，存蓄，滞留，净化，过量雨水转输排入公交站台下游植草沟。

本次设计雨水花园均采用梯形断面，设计边坡系数均为m=0.5。设计底宽为1.24m，有效水深为0.3m，设计顶部宽度为3m。雨水花园下设400mm 厚种植土层，种植土渗透系数≥1×10-5m/s；下设250mm 厚砾石（碎石）填料层；填料层下设防渗土工布防护；底部采用素土夯实，压实度≥0.94[2]。

3.2.5 下沉式绿地

本次设计在道路中分带及道路交叉口较大的安全岛内设置下沉式绿地，下沉深度0.15m，就地消纳自身范围内雨水。

下沉式绿地控制边坡系数m≥3，采用植物纤维毯护坡（搭接宽度不小于300mm）。

3.3 植物配植

转输型植草沟植物配置应优先考虑设施的功能性，转输型植草沟应选择满铺草坪，最大限度地实现雨水径流的转输。滞留型植草沟有渗透、滞蓄、净化雨水径流的作用。

植物配置应遵循以下原则：（1）选用植物应具有良好的抗冲刷能力（设计流速0.4～0.6m/s）；（2）选择乡土树种为主的植物，提高植物成活率；（3）选择具有耐水湿、耐涝、耐旱等生长习性的植物；（4）选择吸收能力强，对径流污染物有一定的净化效果的植物，特别是氮、磷的去除；（5）应兼顾设施功能和景观效果，选择有观赏性，满足景观效果的植物。