海绵城市理念在核电站道路设计中的应用探讨

2021-07-14王雪妍

科技视界 2021年17期

程婕王雪妍

（中国核电工程有限公司，北京100840）

目前，绝大多数的已建核电站的建设采用的是传统道路设计，不能良好地应对暴雨天气增多带来的一些问题。这些问题包括：厂内路面面层和人行道面层不能渗水，厂前绿化区没有滞留、蓄水功能等，这些导致难以避免的地表径流聚集形成局部积水现象，积水携带了生产和生活垃圾对区域水文环境造成污染，同时也形成了不良景观，针对这些问题利用工程措施可以实现海绵城市理念对雨水滞留、储蓄、过滤和下渗的应用。

1 海绵城市含义在工业建设中体现

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和对应自然能变化等方面具有良好的“弹性”，例如，下雨的时候能够吸水、蓄水、渗水、净水，需要时能够将蓄存的水”释放”并加以利用。近年来，城市中越来越多的工业建设应用海绵城市理念进行技术方案设计，采用低影响开发单元技术，综合使用地表径流计算、降雨计算、地表污染物积累公式、LID设计参数进行设计，在效果分析和实际数据检测上取得了明显的效果。然而有很多大型工业建设项目选址远离城市，以核电站为例，通常必须距离10万人及以上人口规模的城镇一定距离，并且在人口密度小的区域内。核电站虽然远离城市，但是它确确实实是城市的一部分，同时人口数量也具有相当的规模，在建设期通常有包含各建设分包商约10万人以上的建设人员共同建设，在运行期包括所有行业通常也有10 000至20 000人的人口规模，远比一个普通工业项目规模大很多，核电基地俨然一个小城镇，因此，在核电站建设中亦应像海绵城市建设一样建立顺应自然的低影响开发模式将自然途径与人工措施相结合，在确保核电站防涝安全的前提下，扩大雨水在厂区的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。

2 在核电站厂内道路工程设计中的应用分析

2.1 在行车道路路面设计中的应用

目前，核电厂道路路面设计主要采用非透水性材料，在降雨情况下容易产生积水问题。若能采用下渗路面设计可以提高行车安全，减小地表径流。透水沥青混凝土材料是作为下渗路面材料里综合性能最好的选择，同时具备良好的价格优势。目前，透水沥青混凝土主要有两种结构类型，第一种类型是采用面层和不透水基层，在两层之间设置封层，充分保证了道路的稳定性与安全性，借助横坡将渗透入面层的雨水导入盲沟、绿化带和雨水排水管网达到净化、渗透排放的目的。这种类型的沥青混凝面层适用于核电厂厂内各等级道路和对外交通道路；第二种类型是采用透水面层和透水基层，在路基上设置一层反滤隔离层，雨水渗入路面后可以直接渗入路基。这种类型的沥青混凝土面层适用于核电厂停车场的道路。

2.2 人行道采用透水性材料

目前，核电厂在厂区内道路中不设人行道的情况较多，通常在厂前区和生活区内道路中设人行道，但多数并未考虑选择透水性材料。在城市建设或是工业项目建设中采用透水砖这类透水性材料很常见，透水砖表面抗滑性好、强度高，同样非常适合应用于核电厂厂前区和生活区。它的结构层设置简便，可在人行道土基面上用粒径0.5～1 cm的碎石做15 cm厚的透水垫层，在垫层上铺设15 cm厚透水水泥稳定基层，在面层上铺透水砖，透水砖之间缝隙宽度保持小于3 mm，用中砂灌缝。这样的铺装路面透水性较好，平整度高，耐压、耐磨，尤其适用于人行道上兼顾停车需求时的铺装，不需要兼顾停车的人行道可以减去15 cm垫层的厚度，更具经济性。衡量透水砖的重要参数主要是透水系数和抗压强度，一般情况下透水系数要求大于0.1 mm/s，抗压强度平均值要求大于40 MPa，足够满足使用需求。

2.3 在道路绿化带区域的设计应用

目前，在核电站中厂前区、生活区的道路设置绿化带，对外交通道路依据周边道路现状情况设置绿化带，厂内道路不设置绿化带。海绵城市理念应用在道路绿化带区域常用的设计方法是结合道路绿化带和用地红线外绿地优先设计下沉式绿地、生物滞留带、雨水湿地等。路面雨水引导汇入绿化带，当用地红线内绿地空间不足时，将道路雨水引入用地红线外低影响的开发设施进行消纳。道路雨水进入道路绿化带前应利用沉淀池、前置塘等对进入绿地内的径流雨水进行预处理，防止径流雨水对绿地环境造成破坏。绿化带应该采用必要的防渗措施，防止径流雨水下渗时对道路路面及路基强度和稳定性造成破坏。在整个项目设计中应确保拥有充分的绿化面积，在暴雨天气时通过储蓄、渗透有效分雨水管的排水压力，避免厂前区和生活区内发生内涝，保持道路通畅。

2.4 在路缘石中的设计应用

路缘石位于路边缘，用于隔离行车道和人行道，一般包括平缘石和立缘石，其中，平缘石标高与路面标高齐平，立缘石标高高于路面标高15～30 cm。路缘石兼具排水设施功能，是指将路面汇集的径流水引入雨水口，平缘石不会阻挡径流水的流向，而立缘石由于兼顾分隔行车道和人行道的作用，在汇集导入雨水口的同时会阻碍路面雨水直接排入绿化带，这时可以采取打孔路缘石、间隔式路缘石的方法。

2.5 在雨水口中的设计应用

雨水口是收集路面雨水径流的措施，也是收集雨水的起点，一般是在机动车道或是非机动车道边缘设计雨水口，收集效率有一定限制，尤其是发生暴雨时雨水汇集需要的时间比排放的时间长，容易发生内涝甚至有可能对水源造成污染。为了提高雨水口的畅通性以及避免水质发生污染，将雨水口设置在下凹形的绿化带中形成溢流式雨水口。雨水管的排出物口，应设置雨水前池、除砂装置并因地制宜选用雨水湿地、生物浮岛等生态储存净化设施。在通常的设计方法如车道边缘设置雨水口基础上，增设这种溢流式雨水口，将会是改善暴雨时迅速排水、避免内涝的有效手段。

2.6 在道路边沟中的设计应用

核电站对外交通道路通常采用的是公路型道路，道路边沟比较常见，许多是水泥混凝土边沟，不仅会出现堵塞的现象，同时也不能达到净化雨水的目的。从设计方法上来说，采用植草沟代替混凝土边沟会改变拥堵的现象，在净化雨水、改善景观方面也发挥出难以替代的优势。植草沟按照地表径流在沟中传输方式一般分为传输性植草沟、干植草沟、湿植草沟。这三种沟边坡较小，占用土地面积较大，虽然各自适用性有差异，但是对于建设于远离城市的核电站对外交通道路都是适合的，其中更加节约投资、降低管理成本的做法是选择湿植草沟。在核电站建设中如果想更多地应用植草沟，可以考虑在核电站居住区应用干植草沟替代路边排水沟，定期割草保持干燥；在厂区前区停车场应用湿植草沟，过滤来自停车场的雨水径流使其周围土壤在较长时间内保持潮湿状态。海绵城市理念的引入边沟设计的应用将会促进设计的革新，不仅满足雨季汇集、输送和净化径流雨水，同时也将生态技术运用到污染控制上。