刘村新村周边市政道路工程-海绵城市建设设计说明

刘村新村周边市政道路工程—海绵城市建设设计说明SHM-00海绵城市建设设计说明一、设计依据（1）、国家规范、标准、规程1、《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》（试行）2014；2、《城镇给水排水技术规范》（GB50788-2012）3、《室外排水设计标准》（GB50014-2021）4、《蓄滞洪区设计规范》（GB50773-2012）5、《城市防洪工程设计规范》（GB/T50805-2012）6、《绿化种植土壤》（CJ/T340-2016）7、《园林绿化工程施工及验收规范》（CJJ82-2012）8、《城镇内涝防治技术规范》（GB51222-2017）9、《城镇雨水调蓄工程技术规范》（GB51174-2017）10、《雨水集蓄利用工程技术规范》GB/T50596-201011、《透水砖路面技术规程》CJJ/T188-201212、《城市用地竖向规划规范》CJJ83-201613、《城市居住区规划设计标准》GB50180-2018；（2）、国家及地方标准图集1、《市政排水管道工程及附属设施》（06MS201）2、《城市道路与开放空间低影响开发雨水设施》（15MR105）（3）、相关规划及基础资料1、《黄埔区海绵城市专项规划（2019）》2、《广州市建设项目雨水径流控制指引》（征求意见稿）2014.073、《广州市海绵城市建设管理办法》2020.124、《广州市海绵城市规划设计导则—低影响开发雨水系统构建（试行）》2017.115、《广州市海绵市建设技术指引及标准图集（试行）》（2017年）6、《广州市海绵城市专项规划》（2016-2030）7、《广州市排水管理办法实施细则》(穗水规字[2018]5号)8、《广州市海绵型道路建设技术指引》（广州市交通运输局2019.08）9、《广州市建设项目海绵城市建设管控指标分类指引（试行）》（穗水河湖〔2020〕7号）10、《广州市海绵城市建设领导小组办公室关于印发广州市海绵城市建设专篇编制要点的通知》（穗海绵办〔2021〕12号）及附件11、《广州市建设项目海绵城市建设管控指标分类指引（试行）》12、《广州市海绵城市规划设计导则(试行)》二、指导意见国务院办公厅2015年10月印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》，部署推进海绵城市建设工作。《关于推进海绵城市建设的指导意见》指出，建设海绵城市，统筹发挥自然生态功能和人工干预功能，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式，有利于修复城市水生态、涵养水资源，增强城市防涝能力，扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展。《关于推进海绵城市建设的指导意见》明确，通过海绵城市建设，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。三、设计理念海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。“海绵城市”作为对传统排水系统的一种“减负”和补充，最大程度地发挥城市本身的作用。在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。四、现状条件分析（1）项目区位本项目本项目位于位于广州黄埔区刘村新村。包含三条道路：西侧道路延长线、东一路、东二路。道路两侧为现状或在建小区。（2）周边水系及现状排水管渠系统a.现状水系项目周边现状水系发达，本项目的雨水均间接排至南岗河。b.雨水管网西侧道路延长线设计雨水管d800，坡度0.01～0.02，自北往南流向，接至项目南边的西侧道路已设计d600雨水管（已与西侧道路设计单位确认放大管径至dn800）。东一路设计雨水管d1200，坡度0.001～0.017，自北往南流向，接至开放大道现状d1200雨水管。东二路桩号D2K0+000～D2K0+2400段设计雨水管d1000，坡度0.003～0.017，自北往南流向，接至开放大道现状d1500雨水管；桩号D2K0+270～D2K0+408段设计雨水管d600，坡度0.01，自西往东流向，接至玉岩路设计d1000雨水管c.污水管网西侧道路延长线设计污水管dn500，坡度0.01～0.02，流向由北往南，接至刘村新村西侧道路拟建dn500污水管。东一路设计污水管dn500，坡度0.01～0.023，流向由北往南，接至开放大道拟建dn500污水管。东二路设计污水管dn500，坡度0.001～0.025，流向由北往南，接至开放大道拟建dn500污水管。五、本工程海绵城市低影响开发的措施本项目共包含三条道路，其中主要道路等级概况如下：刘村新村西侧道路延长线起于刘村小学学校路口，路线全长约256m，按城市支路等级设计，道路红线宽度为20m。刘村新村东一路起于开放大道，终于安置区次要路口，路线全长约202m，按城市支路等级设计，道路红线宽度为10m。刘村新村东二路起于开放大道、终于华立街路口，路线全长约409m，按城市支路等级设计，道路红线宽度为20m。本次雨水设计采用除污式雨水口、生态树池、人行道透水铺装路面提高水资源利用率，恢复自然水文循环。构建低影响开发雨水系统，优先利用自然排水、净化系统，建设生态排水设施。消减城市径流污染负荷、保护和改善城市生态环境。六、海绵城市建设目标年径流总控制率是指通过自然和人工强化的渗透、集蓄、利用、蒸发、蒸腾等方式，场地内累计全年得到控制（不直接外排）的雨量占全年总降雨量的比例。本项目为市政道路新建项目，根据《黄埔区海绵城市专项规划》（2019年），本项目位于南岗涌分区NG34片区,推荐方案数据如下：年径流总控制率≥72%，设计降雨量为28.0mm；TSS去除率≥50%；人行道透水铺装率≥50%；内涝防治标准：二十年一遇。根据《广州市建设项目海绵城市建设管控指标分类指引（试行）》道路与广场中，道路需管控指标：鼓励性指标：道路年径流总控制率≥70%，鼓励性指标；年径流污染削减率≥50%，约束性指标；一般城市道路绿地率≥15%，鼓励性指标；人行道、自行车道、步行街、室外停车场透水铺装率≥70%，鼓励性指标；单位硬化面积调蓄容积≥500m³/ha，鼓励性指标；下沉绿地率≥50%，本工程为侧绿化带宽度小于2m的道路，鼓励性指标。七、总体方案设计（1）设计原则充分利用现有排水设施和现状条件，力求系统设计经济合理、节约投资、运行管理方便。积极采用节能工艺和技术，降低处理成本，简化维护管理。管道力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，合理布局，节省用地，节省投资。合理解决近、远期结合的问题，使其具有长远性、超前性，同时又具有可操作性。（2）设施功能比选低影响开发设施往往具有补充地下水、集蓄利用、削减峰值流量及净化雨水等多个功能，可实现径流总量、径流峰值和径流污染等多个控制目标，因此应根据城市总规、专项规划及详规明确的控制目标，结合汇水区特征和设施的主要功能、经济性、适用性、景观效果等因素灵活选用低影响开发设施及其组合系统。本项目拟选用除污式雨水口、生态树池、人行道透水铺装低影响开发设施作为径流控制的主要措施。（3）LID方案设计设计思路本项目为市政道路工程，道路等级为次干路及城市支路。海绵型道路横断面包含五个方面内容：路面铺装、道路绿化设施、路缘石、雨水口和边沟。结合本项目实际情况，采用除污式雨水口、生态树池、透水人行道铺装。LID方案布局对无绿化区域或因道路坡度等问题，设置LID设施无法有效收集雨水区域，以常规排水为主，保障设计区域排水通畅安全。径流系数控制建设前径流系数各下垫面雨水径流系数计算方法依据公式：式中：Ψcal——雨水径流系数计算取值；Ψmax——雨水径流系数上限值；Ψmin——雨水径流系数下限值；P——设计重现期。本项目为新建道路项目，设计重现期取5年。因此计算如下：混凝土和沥青路面，径流系数范围0.8～0.9，则其他各下垫面计算方式同上.a.西侧道路延长线西侧道路延长线现状为施工变道属于混凝土路面，径流系数范围0.80～0.90下垫面归类下垫面种类计算取值建设前面积S（㎡）非渗透路面混凝土和沥青路面0.844694可渗透路面透水性人行道0.290非铺砌的土路面0.290绿地植被草沟0.140合计4694建设前综合径流系数计算公式如下：建设前综合径流系数计算结果如下：Ψ（jsp）=0.84b.东一路东一路周边为已建成或在建小区。东一路设计范围现状为混凝土路面、沥青路面，径流系数取0.84。下垫面归类下垫面种类计算取值建设前面积S（㎡）可渗透路面沥青/混凝土路面0.842498透水性人行道0.290非铺砌的土路面0.290绿地植被草沟0.150合计2498建设前综合径流系数计算公式如下：建设前综合径流系数计算结果如下：Ψ（jsp）=0.84c.东二路东二路现状周边为在建小区，东二路设计范围现状为沥青路面，径流系数取0.84。下垫面归类下垫面种类计算取值建设前面积S（㎡）可渗透路面沥青路面0.849950透水性人行道0.290绿地植被草沟0.150合计9950建设前综合径流系数计算公式如下：建设前综合径流系数计算结果如下：Ψ（jsp）=0.84建设前雨水径流量计算建设前雨水径流量计算公式如下所示：Q（jsq）=Qs（jsq）-Qd（jsq）Qs=qΨF设计暴雨强度，应按下列公式计算：式中：q——设计暴雨强度[L/（s·hm2）]；t——降雨历时按以下公式计算：t=t1+t2式中t——降雨历时（min）；t1——地面降水时间（min）；t2——管道内雨水流行时间（min）；地面降水时间t1一般采用5～15min。本工程地面降水时间取t1=10min。P——设计重现期（a），取值5a。代入数据，西侧道路延长线暴雨强度计算结果为460.76L/（s·hm2）。东一路暴雨强度计算结果为466.01L/（s·hm2）。东二路暴雨强度计算结果为451.82L/（s·hm2）。由于项目建设前，没有雨水径流削减措施，因此，Qd（jsq）＝0，则建设前雨水径流量计算如下：a.西侧道路延长线：Q（jsq）=460.76×0.84×0.4694=181.67（L/s）b.东一路：Q（jsq）=466.01×0.84×0.2498=97.78（L/s）c.东二路：Q（jsq）=451.82×0.84×0.9950=377.63（L/s）建设后径流系数a.西侧道路延长线同上节，各计算取值统计如下表：下垫面归类下垫面种类计算取值建设后面积S（㎡）非渗透路面混凝土和沥青路面0.852950可渗透路面透水性人行道0.201584生态树池0.15160合计4694建设后综合径流系数计算公式如下：建设后综合径流系数计算结果如下：Ψ（jsp）=0.61b.东一路下垫面归类下垫面种类计算取值建设后面积S（㎡）非渗透路面混凝土和沥青路面0.851991可渗透路面透水性人行道0.20507生态树池0.150合计2498建设后综合径流系数计算公式如下：建设后综合径流系数计算结果如下：Ψ（jsp）=0.72c.东二路下垫面归类下垫面种类计算取值建设后面积S（㎡）非渗透路面混凝土和沥青路面0.856609可渗透路面透水性人行道0.203138生态树池0.15203合计9950建设后综合径流系数计算公式如下：建设后综合径流系数计算结果如下：Ψ（jsp）=0.63建设后未采取措施时的雨水径流量建设后雨水径流量计算公式如下所示：Qs（jsh）=qΨFa.西侧道路延长线Qs（jsh）=460.76×0.61×0.4694=131.93＜181.67（L/s）建设前雨水径流量。b.东一路Qs（jsh）=466.01×0.72×0.2498=83.81＜97.78（L/s）建设前雨水径流量。c.东二路Qs（jsh）=451.82×0.63×0.9950=283.22（L/s）＜377.63（L/s）建设前雨水径流量。八、年径流总量控制年径流总量控制率及对应设计降雨量根据《海绵城市建设技术指南》城市“弹性适应”环境的变化，开发前后水文特征保持不变，峰值流量、峰值出现时间基本不变；根据《黄埔区海绵城市专项规划》（2019年），本项目位于南岗河分区NG-34片区，规划中要求建设用地年径流总量控制率要求72%以上。广州地区近30年多年平均降雨量为1768.8mm，常用年径流总量控制率对应的设计降雨量参见表1，区间值采用内插法计算。年径流总量控制率对应设计降雨量年径流总量控制率55%60%65%70%75%80%85%设计降雨量（mm）14.318.922.125.830.33643.7根据广州市年径流总量控制率-设计降雨量曲线图表，查得72%年径流总量控制率时，对应的设计降雨量为28.0mm。调蓄容积计算依据划分的汇水分区图及每个汇水分区的下垫面情况，利用容积法（详见《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》P49，第四章，第八节，2.1容积法）计算汇水分区设计调蓄容积。计算公式如下：V=10HφF；式中：V——设计调蓄容积，m³；H——设计降雨量，mm；φ——综合雨量径流系数F——汇水面积，hm2。本项目红线范围内汇水面积a.西侧道路延长线0.47万平方米，设计降雨量为28.0mm，计算所需调蓄容积结果如下：V=10×28.0×0.61×0.47=80.17m³。b.东一路0.25万平方米，计算所需调蓄容积结果如下：V=10×28.0×0.72×0.25=50.36m³。c.东二路1.0万平方米，计算所需调蓄容积结果如下：V=10×28.0×0.63×1.0=175.52m³。调蓄容积的设计本项目采用透水人行道海绵城市设计元素，其中，各元素调蓄容积计算如下：a.西侧道路延长线年径流总量控制率生态树池面积为160㎡，蓄水层为15cm碎石层，孔隙率以0.45计。按此计算，调蓄容积V1=160×0.15×0.45=10.8m³。西侧道路延长线总调蓄容积为V1=10.8＜80.17m³，不满足计算所需调蓄容积。将调蓄容积反算至控制率，对应降雨量为3.77mm，对应年径流控制率13%。b.东一路年径流总量控制率东一路没有树池,无法设置生态树池,采用透水铺装与除污型雨水口，树池调蓄容积V1=0×0.15×0.45=0＜50.36m³，不满足计算所需调蓄容积。将调蓄容积反算至控制率，对应降雨量为0mm，对应年径流控制率0%。c.东二路年径流总量控制率生态树池面积为203㎡，蓄水层为15cm碎石层，孔隙率以0.45计。按此计算，调蓄容积V1=203×0.15×0.45=13.7m³。东二路总调蓄容积为V1=13.7m³＜175.52m³，不满足计算所需调蓄容积。将调蓄容积反算至控制率，对应降雨量为2.19mm，对应年径流控制率10%。综上，本项目采用透水人行道、除污式雨水口、生态树池，仍不满足计算所需调蓄容积，无法达到年径流总量控制率72%的目标。九、年径流污染削减根据《广州市海绵城建设指标体系》，广州市年径流污染削减率（污染削减率（以SS计）要求达到40%以上，新建（含成片改建）项目年径流污染削减率达到50%，改建项目年径流污染削减率达到40%。本项目为新建项目，年径流污染削减率目标为50%。本项目采用了透水铺装海绵城市设计元素，其对SS的去除率约85%，生态树池对SS的去除率约75%，路面对SS的去除率为0%。除污型雨水口对SS的去除率约为＞70%，本项目所有雨水均经生态树池、除污型雨水口排除，因此：a.西侧道路延长线SS去除率=72%，＞年径流污染削减率目标50%，满足相关要求。b.东一路SS总量去除率=70%，＞年径流污染削减率目标50%，满足相关要求。c.东二路SS总量去除率=72%，＞年径流污染削减率目标50%，满足相关要求。十、一般城市道路绿地率、单位硬化面积调蓄容积、下沉绿地率1、一般城市道路绿地率（鼓励性指标）计算西侧道路延长线：160÷4694×100%=3.41%＜15%；东一路：0÷2498×100%=0%＜15%；东二路：203÷9950×100%=2.04%＜15%。2、单位硬化面积调蓄容积（鼓励性指标）计算西侧道路延长线：10.8÷2950×10000=37m³/ha＜500m³/ha东一路：0÷1991×10000=0m³/ha＜500m³/ha东二路：13.7÷6609×10000=21m³/ha＜500m³/ha3、下沉绿地率（鼓励性指标）计算本工程，无连续绿化带，树池全部采用生态树池，已全部下凹蓄水。故，西侧道路延长线生态树池全部下凹蓄水，下沉绿地率100%＞50%；东一路无生态树池，下沉绿地率0%＜50%；东二路生态树池全部下凹蓄水，下沉绿地率100%＞50%。十一、计算结果分析1、年径流总量控制率（鼓励性指标）a.西侧道路延长线设计后年径流总量控制率达到13%，本工程利用生态树池调蓄，除污式雨水口及透水铺装净化，但仍未达到目标年径流总量控制率72%，已极尽所能响应海绵建设要求。b.东一路设计后年径流总量控制率达到0%，道路较窄未设置树池