海绵城市工程化措施在道路排水中的应用

留设施与市政雨水口雨量分配进行了量化分析。关键词：道路排水；海绵城市；径流削减；雨量分配中图分类号：TU992.03

文献标志码：B 文章编号:1009-7716（2019）11-0077-040引言项目的年径流量控制指标分别为12% ~ 15%和

10% ~ 12%,人行道透水铺装率是道路系统约束下 海绵城市的含义是，城市像“海绵”一样，在适

二级指标，新建道路和改建道路的人行道透水铺 应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的 装率分别为50%和30%o然而仅仅通过人行道透 “弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，并进一步 水铺装一项工程化措施，往往难以满足专项规划 对蓄存的水进行处理并回用。由此衍生出低影响

对径流量削减的要求，因此本文以实际工程为研

开发（LID）概念，即通过生态化措施，尽可能维持 究对象，重点分析设计需要考虑的问题和实际工

城市开发建设前后水文特征不变，有效缓解不透

程措施，反向校核径流削减指标，探讨海绵城市建

水层面积增加的径流总量、径流洪峰与径流污染 设要求下道路排水的优化设计，为城市道路海绵

的增加对环境的不利影响31。城市的建设提供参考。道路是城市的动脉，同时是城市排水的依托。

道路排水安全直接关系到行人和交通安全，特别

1工程概况是近年来极端天气频发，全国沿海城市多次遭受 1.1项目概况特大暴雨的侵袭，道路积水不仅影响市民的正常

星友路新建工程项目位于上海市闵行区九星

通勤，市民的人身和财产安全也得不到保障。因此

地区，是规划地块开发的市政配套项目。工程范围

在城市道路建设中将海绵城市理念落地，通过实 为：西起智联路，东至虹莘路，全长557.72叫规划

际的工程化措施与道路排水相结合，具有非常重

红线宽度16 m。道路中心线两侧各包含5 m宽车行

要的意义。道和3 m宽人形道。道路两侧为居住和商业用地。 仅从交通安全的考虑，最理想的是道路汇水

1.2设计标准范围收集的雨水以最快的速度排入雨水口并通过

1.2.1路面排水工程设计标准道路下敷设的城市雨水管道排放至水体。在实际

路面设计降雨重现期5 a,地面集水时间10 mino道路排水设计中，道路排水需要满足各种上位规 1.2.2径流削减指标划，特别是海绵城市专项规划和地方的约束

海绵城市专项规划对本道路工程的径流削减 性指标要求。以上海为例，根据《上海市海绵城市 指标见表lo建设指标体系》，作为对年径流总量控制率进行目

标分解的子项，道路和广场系统新建项目和改建2海绵城市工程设计收稿日期:2019-07-112.1径流系数的校核作者简介：杨斯棋（1988—）.男.硕士，工程师，从事给排水 根据《闵行区九星地区海绵城市建设规划》，

设计工作。该大区域内综合径流系数为0.69,按海绵城市专78防洪排水城市道桥与防洪2019年11月第11期表1星友路径流削减控制指标件雨水排放要求。路段用地面积地块径流削减2.2海绵城市工程技术措施设计原则/m2编号规划值/n?根据《上海市闵行区七宝九星地区海绵城市

智联路一星中路段2 3520-2346.63建设规划》，星友路海绵城市技术措施设计原则如

星中路一星东路段2 2620-2445.15下：星东一乐中路段2 2840-2550.63(1) 人行道与机动车道间设置生物滞留设施， 通过路缘石开孔，使机动车道雨水汇集到生物滞 乐中路一虹莘路段2 3710-2652.15留设施带中；在生物滞留设施带内增设雨水口兼

总计9 269194.56作溢流井，下渗雨水和超量径流通过溢流井流入 项规划建设后综合径流系数为0.47。海绵工程措

市政雨水管渠系统。施实施前后径流系数变化见图lo(2) 城市道路海绵城市建设设施应采取相应 的防渗措施，防止径流雨水下渗对车行道路面和

路基造成损坏。(3) 城市道路与广场的海绵城市建设设施应 建设有效的溢流排放设施并与城市雨水管渠系统

和超标雨水径流排放系统有效衔接。为了满足规划径流削减要求，同时为了保证

(a)布賈LID设施前下垫面

布置LID设施后下垫面行车安全并结合工程实际，对于车行道本项目不

综合径流系数

综合径流系数设置海绵城市工程设施。海绵技术设施主要位于

图1海绵技术措施实施前后径流系数变化图人行道，采用透水铺装+生物滞留设施完成径流

海绵技术措施实施后，本路段道路径流系数降

削减指标。至0.7,星中路东侧服务地块径流系数降至0.6,星中 2.3人行道透水铺装路西侧服务地块汇水面积降至0.5,本路段星友路路

人行道透水铺装采用透水砖路面，路面结构

面及道路两侧服务地块汇水面积共7.84 hm2,加权计 和材料技术要求符合《透水砖路面技术规程》

算后本路段汇水面积内径流系数经计算为0.o(CJJE88),透水铺装率为38%O由于排水管道不仅需要收集路面雨水，同时

人行道路面结构层由上至下依次为：6 cm透

需要转输上游地块汇流的雨水，尽管道路建设中

水砖、3 cm中砂、200 g/m2透水土工布、10 cm透水

可以通过工程措施完成满足规划径流削减量，对 混凝土、10 cm级配碎石，在级配碎石底层设置直 上游海绵城市雨水径流削减效果缺乏掌控能力，

径5 cm软式透水管以实现纵向的雨水收集叫 为了保证管道的排水能力和交通安全，本工程按

2.4生物滞留设施照海绵城市专项规划建设后综合径流系数为0.47 目前常用的海绵城市蓄水滞水措施有雨水

进行设计，以加权计算综合系数0.校核。计算结 塘、生态树池和生物滞留设施等。其中雨水塘主要

果见表2。起到雨水末端削污的作用，通过沉淀作用及植物系

由表2可知，当道路建设达到目标径流削减 统，去除水中悬浮物并吸附有机物,不适用于道路

量时，即使不考虑周边地块海绵措施对雨水径流

海绵措施。生态树池是在人行道上设置生态树，以

的削减，雨水管道排水能力仍可以满足最不利条

大中型的木本植物为主,适用于人行道宽大于4 m

表2星友路径流削减控制指标路段 汇水 径流 设计降雨强度/设计流量 设计管道星友路面积/hm2系数(L^s'^hm-2)/(L-s-1)管径/mm排水能力设计坡度/(L«s->)智联路~星中路1.220.47(0.)396.93198」0(227.60)1 0007580.10%星中路~星东路3.460.47(0.)396.93556.82(5.49)1 0007580.10%星东路~乐中路5.670.47(0.)396.93920.66(1057.78)1 2001 2320.10%乐中路~虹莘路7.840.47(0.)396.931273.01(1462.61)1 3501 6870.10%2019年II月第11期城市道桥与防洪防洪排水79的场合叫本工程人行道宽3 m,生态树种植后影响 行人通行，并且上海市地下水位较高，土壤含水率

大,经计算生态树池按照普通行道树的6 m的设置 间距无法满足径流削减要求。生物滞留设施主要的结构包括滤带、洼地和溢

流设施等，主要用于滞留和净化初期雨水.通过植

物截留、土壤渗滤滞留处理小流量径流雨水，起到

调节雨水流量和削减污染物的作用l5'o有研究表 明，生物滞留设施在降雨初期处于非饱和状态，对

雨水吸收迅速，具有良好的渗透性；从微观角度，

人行道、生物滞留设施水分变化趋势一致，生物滞

留设施的最大孔隙水压力大于人行道侧，且最先 达到峰值叫经比选，本工程最终采用生物滞留设施作为海

绵技术措施。生物滞留设施参照机非分隔带生物

滞留设施设置，每12 m设置一组，单组生物滞留设

施尺寸为4 m（净长度）X 1.5 m（宽）x2m（深）。结

构层包括：100 mm卵石滤水层、500 mm种植土层、

外包透水土工布、100 mm中粗砂过滤层、300 mm 砾石过滤层和最外层外包隔水土工布。生物滞留

设施结构见图2。图2生物滞留设施剖面图生物滞留设施的溢流雨水口与市政雨水通过

DN150连通管连接，由于需要穿过树穴，为了防止

连通管被树根刺穿，在连通管外侧满包50 mm混 凝土。市政雨水口为立篦式，路面径流通过开口立

缘石进入生物滞留设施，溢流雨水口高于滞留设 施15 cm且不高于路面，超过渗透能力的雨水通过 雨水口进入市政雨水收集系统。传统的雨水收集排放系统属于快排系统，典型

流程为:路面雨水-雨水口 —雨水口连接管-检查

井市政管网叫本工程海绵措施实施后，雨水系

统流程为:（1）人行道-透水铺装-UPVC穿孔管- 溢流雨水口 —连通管—市政雨水口 一»市政管网；

（2 ）机动车道T开口路缘石T生物滞留设施T溢流 雨水口T连通管—市政雨水口—市政管网；（3）机 动车道一*•市政雨水口一＞•市政管网。溢流式雨水口

与市政雨水口的衔接见图3。DN1000〜1350雨水管基图3生物滞留设施平面图（单位：mm）3径流削减量的计算和校核3.1表层调蓄径流削减量生物滞留设施蓄水层深度可根据植物耐淹性

和土壤渗透能力以及径流控制目标综合考虑，一 般宜控制在0-300 mm范围内，为了不影响生物滞 留设施内植物的正常生长，本工程蓄水层设为 150 mm。则表层调蓄径流削减量按式（1）计算：Wt=LxBxH

（1）式中：厶为生物滞留设施单元长，取4m;B为生物

滞留设施单元宽，取1.5m;//为卵石蓄水层深，取

150 mmo经计算，单组生物滞留设施表层蓄水量为

0.72 m3o3.2生物滞留设施雨水渗透量海绵城市生物滞留设施雨水渗透量按式（2） 计算：W2=/3xkxJxAsxts （2）式中：久为有效渗透面积,m2；0为安全系数，0.7;

k为土壤入渗率，100mm/h;t,为渗透时间，2 h; _/为 水力坡降，1.0。经计算，单组生物滞留设施雨水渗透量为

0.672 m3o3.3生物滞留设施下部结构蓄水量生物滞留设施下部结构层中，500 mm种植土

层空隙率为15%, 100 mm中粗砂过滤层空隙率为

25%,300 mm砾石过滤层空隙率为30%。则单组生

物滞留设施下部结构蓄水量W,为0.912 m3o经计算，单组生物滞留设施径流削减量为卩八

和旳之和，总计2.30 m?,共设置92组，生物滞

留设施设置后星友路全线可以提供210 n?的径流 削减量，满足海绵城市专项规划对星友路所属地

块194.56 m3的径流量削减要求。4生物滞留设施与市政雨水口雨量分配本工程在设置生物滞留设施的同时保留了按

照30 m间距设置的市政雨水口，一方面是为了将 生物滞留设施内溢流式雨水口收集的超量雨水排

80防洪排水城市道桥与防洪2019年11月第11期入市政管网，另一方面从安全性的角度，将道路排

水完全经过生物滞留设施渗透或溢流排放存在一

时建议以海绵城市技术措施实施后的区域综合径

流系数设计，以实施前道路集水范围内加权综合

径流系数进行校核。定风险，因此有必要定量分析路面雨水(本项目中

为机动车道路面雨水)在生物滞留设施和市政雨

水口收集系统的水量分配情况。路缘石开口长度可根据式(3)计算巴(2) 为了保障道路排水安全，建议在设置生物 滞留设施的同时保留市政雨水口。(3) 生物滞留设施路缘石开口可以通过实际 工程经验确定，但是需要计算校核。开口长度过

L=K0x(2042xS03x(nO-0-6 (3)式中：厶为路缘石开口长度，m；Q为设计径流量，

m%;S为道路纵坡，取0.33%；“为曼宁系数，取

大，路面杂物易进入生物滞留设施，开口长度不

足，路面雨水将主要由市政雨水口收集，生物滞留 设施无法起到蓄水、滞水作用。经计算，本工程生

物滞留设施和市政雨水口收集雨量分别占路面总 收集雨量的42%和58%。0.016；i为道路横坡，取2%o以单组生物滞留设施为研究对象，每隔12 m 设置一组，对应的机动车道集水面积为60 n?,设

计暴雨强度396.93 Us-hm2,可知单组生物滞留设

施雨水收集量为0.002 3 n?,经计算单组生物滞留 设置路缘石开口长度为1.43 m。实际设置的路缘

石开口为1.0 m,反向计算可知两处500 mm路缘石 开口对应的雨水进水量为0.000 97 m3,0.002 3 m3

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实践［J］.规划师,2016,32(5)： 29-34.长江,2017,48(8):5-9.scientific analysis of sponge city background is the key to make the reasonable planning scheme. This paper

introduces three most important aspects of the analysis ideas and methods of underlying surface analysis,

ecological sensitivity analysis and drainage capacity assessment in the analysis of sponge city background.Keywords： sponge city, background analysis, underlying surface analysis, ecological sensitivity analysis,

drainage capacity assessmentApplication of SWMM Model in Runoff Control Simulation of Sponge City Construction ............................................................................................................................................................... Li Peng, He Jia, Wu Zhuhao, Tang Shiqin (69 )Abstract： Aiming at the runoff control demand of sponge city construction, the SWMM model is used to

simulate the function of sponge city construction measures in runoff control. This paper analyzes the water

discharges, peak flows and peak durations of the different control units, and evaluates the effect of the area

runoff control under the arrangement of low-impact development measures. The results show that the arrangement of low-impact development measures can effectively relieve the drainage pressure of rainwater

pipe network, and the water discharge of the most outlets is smaller than the volume of the corresponding

storage ponds to achieve the requirements of runoff control. The peak flow of each control unit is significantly reduced, the peak duration is extended, the reduction ratio of peak flow is 82.15% 〜88.63%, and the peak

duration is extended by 6〜17 min, which is beneficial for the study to reuse the rainwater resources, replenish

the groundwater and reduce the regional flooding risk.Keywords： sponge city, low-impact development, hydrological simulation, SWMM modelDiscussion on Application of Sponge City Concept in Rainwater Reconstruction of Waterlogging Point .....................

.................................................................................................................................................................... Hu Qiang (73 )Abstract： In recent years, the solution of waterlogging has become the important task faced by the

urbanization in the most cities of China. The construction of sponge city provides a new idea to solve the

waterlogging problem in city. Compared with the traditional urban drainage capacity of low efficiency and

wasted rainwater resource, the construction of sponge city is more convenient for the sustainable development

of city. Combined with Lanzhou Waterlogging Point Reconstruction Project, this paper discusses the construction concept of sponge city, studies the application of porous pavement paving and green belt drainage,

and aiming at the characteristics of Lanzhou, puts forward the suggestions of sponge city.Keywords： waterlogging point reconstruction, sponge city concept, porous pavement, design schemeApplication of Sponge City Engineering Measures in Road Drainage ................................................. Yang Siqi ( 77 )Abstract： The road drainage not only meets various constraint index requirements under the background

of sponge city construction, but also guarantees the safety of pavement drainage. Taking a road of Shanghai as a study object, this paper analyzes the checking of runoff coefficients by drainage design. The runoff reduction indexes constituted by the upper planning are completed through the sponge city

engineering measures. The distribution of rainfall in biological detention facilities and municipal rainwater

inlet is quantitatively analyzed.Keywords： road drainage, sponge city, runoff reduction, rainfall distribution