基于低影响开发(LID)的市政道路设计研究

陈彦瑾

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司）

1 引言

目前，我国很多城市存在缺水、径流污染、内涝等问题，面对此类问题，推出了“海绵城市”建设理念[1]。为了尽可能降低对海绵城市建设的影响，低影响开发（LID）建设方法在市场道路建设中诞生。该项建设方法不仅具有较强的雨水缓排作用，而且设计较为灵活，可以根据市政道路雨水滞留需求，调整容量等相关数值[2]。目前，LID 开发方法在很多城市市政道路建设中广泛应用。

图1 强降雨控制原理

2 道路雨水收集滞留带原理

雨水收集滞留带作为市政道路建设的重要组成部分，支持低强度降雨控制和高强度降雨控制。其中，低强度降雨控制，通过布设沉沙井，完成雨水箅溢控制，即雨水流过路缘石进入沉沙井，而后转入卵石区，沿着滞留带雨水排放方向，最终流入绿植区域，雨水被绿植吸收，部分雨水渗入绿植区域土层下，大大提高了雨水利用率[3]。除此之外，未能渗入土层的雨水将通过管理系统汇入盲管，采取统一排放处理。关于强降雨控制，原理如图1 所示。

通过构建雨水收集系统，完成雨水收集滞留处理。此项处理方法雨水处理渠道更多一些，分别车行道雨水排放、人行道雨水排放、雨水收集滞留控制系统3 部分。其中，车行道雨水排放与低强度排放方式相似，均通过沉沙井进行处理。人行道排放处理，通过铺设透水设施，令雨水下渗到人行道土层，以存储部分雨水。雨水控制系统是在过滤层、种植土层分别埋下盲管，利用这些管道排放剩余雨水。

目前，很多城市面临着雨季排水难问题，应用强降雨控制方案较多，通过修建雨水收集系统，实现雨水收集滞留处理，以此提高雨水利用率[4-5]。关于此项工程的开展需要根据生物滞留带宽度计算结果，结合控制需求，最终确定最佳雨水滞留附属设备作业参数。

3 市政道路设计

3.1 雨水收集滞留带设计

1）纵向设计

考虑到部分市政道路修建环境特殊，所处地区纵坡较大，为了有效收集雨水，采用阶梯布设方法设计纵向滞留带。其中，蓄水池高度设定为20cm，建立滞留带与道路坡度之间关系，依据道路坡度大小，确定滞留带参数数值。当坡度数值位于2%～7%之间时，修建阶梯状滞留带。当此参数低于下限值时，以相同道路坡度作为滞留带坡度。当此参数高于上限值时，雨水随着坡度的增加流速变大，面对此类情况，在此处植入绿化带，以此缓解高速雨水排放，同时还可以达到市政道路绿化的目的。按照坡度不同，设定1%作为坡度差，随着坡度的增加，滞留带坡度逐渐增加，但是增加速度比较缓慢，且数值变化较慢，各级滞留带长度逐渐趋于稳定。当路面坡度达到4%时，此参数稳定在5m，不在随着坡度的增加而减小。

2）竖向设计

市政道路滞留带深度参数最小值为5 项指标累加之和，分别是超高，持水区最大值与雨水豁口之间的高度差值，取值10cm；砾石层厚度，设定直径范围18mm ～30mm，厚度数值为28cm；砂滤层厚度，选取中粗砂作为施工材料，设定参数数值为10cm；种植土最小数值，依据植物草本、乔木等多种类型植株对土壤生长需求的最小值，设定种植土壤深度数值。以上参数之和为滞留带竖向深度设置数值。

3）容量设计

为了打造海绵城市，需要合理控制径流。此控制目标的实现，通过计算容量数值，设计滞留带容量参数得以完成。首先，收集与滞留带直接接触的降雨面积、从外部汇入滞留带的雨水面积、径流系数、目标降雨量、单位进水量5 项指标数值，采用容积法计算调蓄量。其次，应扣除的滞留带渗水量。关于此参数的计算，依据大西定律下的渗透量、调蓄容积进行计算，最终获取容量参数，将该数值设定为滞留带容量。

3.2 附属设施设计

1）透水盲管布设

市政道路部分地区土壤渗透能力薄弱，本研究在此区域内布设透水盲管，选取300g/m2规格设备作为布设材料，设定直径为DN200。在工程实施过程中，根据市政道路实际情况布设盲管，控制环刚度，不得低于4kN/m2。为了进一步提高透水盲管布设水平，在设计阶段，分析设备材料特性，根据土壤渗透能力大小，设置控制环刚度数值。通常情况下，利用智能化监测设备采集土壤渗透相关数值，经过计算得知渗透能力大小，从而为设备刚度数值确定提供参考依据。

2）防渗漏设计

考虑到车行道路基与透水砖之间存在雨水渗漏情况，为了有效防止雨水渗漏，本研究采取防渗处理方法，敷设半包形式防渗膜，填方段尺寸大小约为6m，超过6m 处采用全包形式布设防渗膜。通常情况下，设定防渗膜尺寸大小为400g/m2，耐静水压数值大小为0.4MPa，顶破强力不低于1.4kPa，膜断裂强度高于8.2kN/m。考虑到不同道路雨水渗透情况不同，为了充分发挥防渗漏布设方案作用，本研究通过计算静水压、顶破强力等相关参数，综合分析不同地段防渗漏需求，合理设置相关参数。另外，在全包形式和半包形式选取上，设定调整范围在5 ～6m 之间，根据实际情况灵活选取布设方式。例如，在雨水渗透较为严重区域，以5m作为临界点，超过此限定值部分，皆采用全包形式处理。

3）沉沙井布设

在雨水豁口处设置沉沙井，在其周边布设卵石，当未能渗入土层的雨水流经此处时，形成缓冲，均匀布设在溢流处理区域内，起到了很好的雨水溢流处理作用。其中，蓄水层设置参数范围-0.35m ～-0.15m，雨水引流槽距离地表面0.05m。由于地区自然环境原因，存在不同程度的降雨情况，当降雨量较大时，对雨水豁口处的雨水缓冲能力要求较大。所以，需要加强其周围卵石的布设，合理控制卵石中间缝隙，从而起到良好的缓冲作用。另外，对于溢流出的雨水除了修建引流槽，使其流入指定区域内，还应该设计雨水处理装置，充分利用水资源。所以，沉沙井的布设还应该添加蓄水池结构。

4）溢流雨水口布设

修建市政道路时，还需要布设溢流雨水口，用于处理雨水溢流问题，从而避免雨水过大影响市政道路车辆通行。该布设方案设定各个溢流雨处理点之间的间距为30m，在设定点左侧和右侧布设雨水溢流口，布设设备为井盖，用于实施检测雨水。如果处理点未布设井盖，那么在此处新建一个检查井，并为其布设井盖，以备雨水检查使用。为了避免路面出现雨水溢流问题，在溢流口水平面上修建蓄水层，保证两者处于同一水平位置处，根据市政道路雨水排放控制需求，实时调整溢水位标高。除此之外，还可以采用引流装置，将溢出的雨水引入蓄水层。

5）管网防水方法

为了避免滞留带管网渗漏，本研究选取塑料作为检查材料，检查各个设备之间是否存在连接密封不彻底问题。与此同时，在电缆护管里连接位置采取密封处理，经检验无误方可投入使用。考虑到传统的人工检验方式可能存在疏漏，无法检测到部分管网渗漏问题，本文建议采用智能化检测装置，对管网各个区域是否存在渗漏情况进行检测，实时观察检测数据，获取管道渗漏情报信息。根据坐标定位信息，确定管道渗漏位置，立即采取维修管理。另外，综合管网建筑物较为特殊，对管网防水要求较高，本研究以11J201 柔性防水屋面处理方法作为参考依据，制定高等级防水处理方案。该方案在设备外侧涂膜防水，并调整沥青涂料结构，使其具备高效防水作用。

表1 市政道路雨水滞留带调蓄能力检验结果统计表

4 市政道路施工检验

以某市政工程为例，采用上述设计的市政道路建设方案，完成项目主干路和支路道路施工，通过计算各项参数数值，对比实际参数值与标准值差异，判断本设计方案是否满足海绵城市建设理念下的市政道路建设要求。如表1 所示为市政道路雨水滞留带调蓄能力检验结果。

表1 中统计结果显示：

①V实＞Vs，由此可以判断，本文设计的雨水收集滞留带施工方案可以起到很好的雨水径流控制作用，能够有效控制80%左右的径流，有助于海绵城市建设。

③ t0= 5.55h， 满足雨水缓排处理要求，解决了道路蓄水对植物生长造成的影响。

综上分析，采用LID 技术设计的雨水收集控制滞留带建设满足市政道路建设要求，大大提高了雨水利用率，解决了部分城市雨水不足、雨水过多问题，有助于打造海绵城市工作的开展。

5 结语

采用LID 开发技术，对市政道路滞留带进行设计，从而达到创建海绵城市目的。通过分析滞留带工作原理，提出市政道路雨水收集滞留带设计研究，并为其添加附属设施，包括透水盲管、防渗装置、沉沙井、溢流雨水口布设，并设计管网防水方案。检验结果表明，该设计方案符合海绵城市建设要求。