亭石南路改造工程-海绵城市设计专篇

亭石南路改造工程管线工程设计说明海绵城市设计专篇一、概述背景及基本要求在贯彻生态文明建设和国家建设海绵城市的要求下，2015年6月，广东省政府发布《关于加快推进城市基础设施建设的实施意见》，指出广东要积极创建国家海绵型城市试点，全省城市要增加可渗透地面面积，维持城市开发前的自然水文特征，建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵型城市，到2020年，珠三角及沿海地区城市的硬化地面中，可渗透地面面积比例不低于40%。为落实国家、省市有关海绵城市建设的精神，本项目开展海绵城市建设，以满足广州市2020年建成区20%以上面积达到年径流总量控制率70%，2030年建成区80%以上的面积达到年径流总量控制率70%的要求。海绵城市是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施，将部分降雨就地消纳和利用。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系，也包括绿地、花园、市政道路等城市配套设施。在市政道路中的建设中着力开展透水铺装路面、生物滞留带、下凹式绿地、生态树池等的推广与应用。海绵城市建设，以城市道路、城市建筑与小区、绿地与广场、水系等建设为载体，城市规划、设计、施工及工程管理等各部门、各专业要统筹配合。城市道路径流雨水应通过有组织的汇流与转输，通过绿地滞留、净化和传输，下渗及溢流的雨水会同地表径流通过雨水管道（有条件的地方还可经过雨水塘、雨水湿地处理）排入水系，从而减轻径流污染，改善道路与广场周边整体环境。城市道路海绵城市系统构建流程示意图上位规划总体目标全面贯彻十八大以来中央以及省委、省政府关于生态文明建设的决策部署，以“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路为指导，以“建设自然渗透、自然积存、自然净化的海绵城市”为核心，提升广州城市雨、洪水管理能力，削减城市地表径流污染，促进雨水资源有效利用，有效改善人居环境。通过海绵城市建设，将70%以上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，城币建成区80%以上的面积达到海绵城市建设目标要求。设计年径流总量控制目标根据《广州市海绵城市专项规划（2016-2030）》中的相关规定，广州白云区各类项目年径流总量控制目标如下表所示：白云区各类项目年径流总量控制目标项目类型面积(ha)面积占比（%）年径流量总控制目标控制降雨量（m3）新建或改造建筑小区类公服类建筑改造2114135%80%761076居住类建筑改造44267%70%1141908工业类建筑改造00%60%0新建或改造道路广场类120%65%2652新建或改造公园绿地类614910%85%2687113其他保留建设用地2848547%50%3959415建设用地60213100%69.7%（≈70%）15401848设计年径流总量控制目标排水标准根据《室外排水设计标准》（GB50014）、《广州市排水管理办法实施细则》、《广州市防洪防涝建设标准指引》和《广州市中心城区排水（雨水）防涝综合规划（2012～2030）》，结合广州市实际情况，新建与改建地区雨水排水系统，可根据地区性质不同，采用不同设计暴雨重现期：规划区内主干市政道路、重要地区(含立交桥)采用10年一遇的设计重现期；新建规划区、新建项目和成片改造区域采用5年一遇的设计重现期；其余区域规划采用3年一遇的设计重现期。本项目作为成片改造区域，设计重现期采用5年。防洪标准城市内涝防治设计标准是指用于进行城镇内涝防治系统设计的暴雨重现期，使地面、道路等地区的积水深度不超过一定的标准。根据《广州市海绵城市专项规划（2016-2030）》与《广州市中心城区排水系统控制性详细规划（2015-2030）——白云区》，确定白云区城区及建制镇排涝标准为50年一遇24小时暴雨不成灾。建设目标及设计依据建设目标根据《白云区海绵城市建设专项规划》2020.08，本项目位于AB2307管控单元，年径流总量控制率要求为67%，年污染削减率为51%。本项目为市政道路改建项目，根据相关上位规划、项目定位及对项目现状的解读，结合《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）》2017.11，确定本项目海绵城市建设目标指标为：（1）年径流总量控制率≥67%（鼓励性）；（2）TSS去除率≥51%（约束性）。主要涉及依据与规范国家规范、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）；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）《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）；5）《蓄滞洪区设计规范》（GB50773-2012）；6）《城市防洪工程设计规范》（GB/T50805-2012）；7）《绿化种植土壤》（CJ/T304-2016）；8）《园林绿化工程施工及验收规范》（CJJ82-2012）；9）《城镇内涝防治技术规范》（GB51222-2017）；10）《城镇雨水调蓄工程技术规范》（GB51174-2017）；11）《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T50596-2010）；12）《透水砖路面技术规程》（CJJ/T188-2012）；13）《城市居住区规划设计标准》（GB50180-2018）；14）《城市园林绿化评价标准》（GB/T50563-2010）。国家及地方标准图集1）《海绵型建筑与小区雨水控制及利用》（10S705）；2）《市政排水管道工程及附属设施》（06MS201）；3）《城市道路与开放空间低影响开发雨水设施（海绵城市建设系列）》（15MR105）；4）《广州市海绵城市建设技术指引及标准图集（试行）》。相关规划及基础资料1）《广州市海绵城市专项规划（2016-2030）》广州市国土资源和规划委员会2017年6月；2）《广州市中心城区排水（雨水）防涝综合规划（2012～2030）》广州市水务局2015年；3）《白云区海绵城市建设专项规划》；4）业主提供的其他相关资料。海绵设施方案及特点城市道路海绵城市低影响开发雨水系统构建，可密切结合周边地形地貌，力求在技术经济许可的条件下，采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施，最大程度发挥周边区域对雨水的吸纳能力，将部分降雨就地消纳和利用。透水铺装路面人行道、停车场和广场的地面雨水径流量较大，因此可以减少中心城区地面硬化率，提高地面的渗透能力，如在人行道和停车场上铺设透水方砖。道路路面采用透水性材料，增加入渗量，减低暴雨径流流速和流量，减少地表径流。透水路面生态植草沟生态植草沟是一种利用植被截流、土壤渗透原理截流和净化小流量的径流雨水的渗透措施。生态植草沟的构造比较简单，为横切面呈三角形或梯形的带状下凹绿地，主要是利用天然的地形分布截流和输送雨水。适用于道路两旁绿化隔离带等狭长地带。虽为带状转输雨水措施，但植草沟的宽度并无硬性规定，亦可设计为绿地形式，成为集休闲绿化、转输渗留于一身的多功能区域。生态植草沟设置下凹式绿地相应路缘石应隔段采用开口路缘石，开口间距应根据道路宽度汇水面积确定，一般间距采用15m左右。所有下凹绿地最低处应设置溢流口，溢流口间距约30m左右设置一处。下凹式绿化带应设置渗透设置及穿孔盲管。生物滞留系统雨水花园、生态滞留区是一种生物滞留设施，可作为地表水流、屋面径流的缓冲器，有助于减少由暴雨所带来的降水。雨水花园路边生物滞留设施生态滞留区人工湿地公园人工湿地公园是对雨水调蓄与净化的措施。其可以将雨水花园、植草沟等措施收集的雨水进行集中净化，与其他处理手法一起形成多功能的雨水调蓄系统，打造怡人的湿地景观。人工湿地公园生态旱溪人工仿造自然界中干涸的河床，以形态各异的卵石为基调，在其周围布置了各种适合湿地生长的植物，对雨水径流具有明显的滞留作用，生态旱溪常结合景观设计而设置。生态旱溪生态树池树池下方设置透水材料。雨水流入树池后经过适当滞留，进而下渗，同时净化，然后排至下方穿孔收集管排至附近雨水管道。生态树池其他类型海绵设施城市道路海绵方案设计也要重视高架等特殊类型的道路和道路公交站、交叉口等特殊位置。（1）道路交叉口：应按竖向设计设置雨水口，并应采取措施防止路段的雨水流入交叉口。竖向条件允许时，可将交叉口雨水口与邻近海绵设施相连。（2）公交站台：可在公交站台旁设置雨水罐，收集、储存公交站台顶棚雨水用于浇灌公交站台旁绿化带。总体方案设计设计原则1）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。2）积极采用节能工艺和技术，降低处理成本，简化维护管理。3）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。4）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。海绵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。本项目拟选用透水铺装、下凹式绿地等低影响开发设施作为径流控制和污染削减的主要设施。低影响开发设施比选一览表注：1、●——强◎——较强○——弱或很小。2、SS去除率数据来自美国流域保护中心（CenterForWatershedProtection，CWP）的研究数据。LID方案设计1）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，保障区域排水畅通安全。2）道路人行铺装采用透水砖。基于上述海绵城市建设的措施，本工程海绵城市专项建设的LID道路标准横断面图如下所示：本项目为市政道路工程，道路等级为城市支路。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，可采用透水人行道、下凹式绿地等海绵元素。径流系数控制1）建设前径流系数各下垫面雨量径流系数计算方法采用综合径流系数计算法，各计算取值统计如下表：建设前下垫面面积统计下垫面归类下垫面种类计算取值建设前非渗透路面硬屋面、沥青屋面、未铺石子的屋面0.9混凝土和沥青路面0.9526586.3铺石子的平屋面0.9大块石铺砌路面或沥青表面处理的碎石路面0.6村庄用地0.6水面1可渗透路面干砌砖石或碎石路面0.383384.6级配碎石路面0.4非铺砌的土路面0.3透水性人行道及非机动车道0.37162.1渗透铺装地面0.24农田用地0.25绿地绿地或下沉式（下凹式）绿地0.154416.8绿化屋面0.3植被草沟0.15雨水花园0.15合计41549.8综合径流系数0.71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（jsq）＝0.662）建设后径流系数同上节，各计算取值统计如下表：建设后下垫面面积统计下垫面归类下垫面种类计算取值建设后非渗透路面硬屋面、沥青屋面、未铺石子的屋面0.9混凝土和沥青路面0.9521935.8铺石子的平屋面0.9大块石铺砌路面或沥青表面处理的碎石路面0.6村庄用地0.6水面1可渗透路面干砌砖石或碎石路面0.38级配碎石路面0.4非铺砌的土路面0.3透水性人行道及非机动车道0.315502.0渗透铺装地面0.24农田用地0.25绿地绿地或下沉式（下凹式）绿地0.154112.0绿化屋面0.3植被草沟0.15雨水花园0.15合计41549.8综合径流系数0.63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（jsh）＝0.593、结论经计算，建设后综合径流系数小于建设前综合径流系数，满足相关规范要求。年径流总量控制1）年径流总量控制率及对应设计降雨量根据《广州市海绵城市专项规划2016-2030》，广州市白云区径流总量控制率的范围应为：60%≤α≤85%。考虑到白云区土壤下渗困难等因素，结合《广州市海绵城市规划建设管理暂行办法》等要求，同时对比国内自然条件与广州市白云区相近的其他地年径流总量控制率，综合确定本项目年径流总量控制率目标为70%。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。白云区年径流总量控制率-设计降雨量曲线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70%年径流总量控制率时，对应的设计降雨量为25.8mm。2）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：V1=10HφF；式中：V1——设计调蓄容积，m³；H——设计降雨量，mm；φ——综合雨量径流系数（改造后为0.63）F——汇水面积，hm2。本项目红线范围内汇水面积4.15498万平方米，设计降雨量为25.8mm，计算所需调蓄容积结果如下：V1=10*25.8*0.59*4.15498=541.77m33）调蓄容积的设计本项目采用透水人行道、下沉式绿地等海绵城市设计元素，调蓄容积计算如下：下凹式绿地，下凹深度0.2m，面积4112m2，则调蓄容积V2=0.2*4112=822.4m3。本项目总调蓄容积为V=V2=822.4m3＞541.77m3，将调蓄容积反算至控制率，设计降雨量为25.84mm，对应77.51%控制率。4）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%，同时根据《白云区海绵城市建设专项规划》中管控单元年径流总量控制率指标的相关要求，本项目为改建项目，年径流污染削减率目标为51%。根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》，SS去除率计算方法如下：SS总量去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对SS平均去除率不同设施污染物去除率可按下表取值：不同LID设施污染物去除率表图（来源：指南）本项目采用了透水铺装、透水混凝土、下凹式绿地三种海绵城市设计元素，其对SS的平均去除率约85%，因此，SS总量去除率=77.51%*85%=65.88%＞51%，满足相关要求。5）建设后雨水径流控制a）建设前雨水径流量：根据公式Q（jsq）=Qs（jsq）-Qd（jsq）Qs=qΨF 设计暴雨强度，应按下列公式计算：q＝14788.685/(t+31.311)^0.928 式中：q——设计暴雨强度[L/（s·hm2）]；t——降雨历时（min），取值60min；P——设计重现期（a），取值5a。代入数据，广州地区设计暴雨强度计算结果为224.16L/（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：Q（jsq）=0.66×224.16×4.15498=614.71（L/s）b）建设后雨水径流量：未采取措施控制时的径流量计算如下Qs（jsh未采取措施前）=0.59×224.16×4.15498=549.51（L/s）＜614.71（L/s）本项目未采取措施时，建设后径流量＜建设前，满足相关文件要求；本项目采用海绵元素，调蓄容积总计822.4m3，应对径流量进行削减。根据雨水调蓄设施雨水径流削减量计算公式：（6.12）式中：Qtxd——雨水调蓄设施雨水径流削减量（L/s）；Vtxd——雨水调蓄设施有效容积（m3）；t——降雨历时（s）；Ttxd——排空时间（s）。降雨历时假设取60min，排空时间12h，Qd计算可得：＝209.41L/s建设后采取海绵设施调蓄后的径流量为：Qs(jsh)=549.51-209.41=340.1L/S<614.71L/S因此考虑调蓄措施后本项目满足建设后径流量小于建设前径流量这个要求。6）计算结果分析（1）年径流总量控制率：设计后年径流总量控制率达到77.51%，大于鼓励性指标67%，达标；（2）SS去除率：设计后SS去除率达到65.88%，大于约束性指标51%，达标。海绵设施节点设计透水人行道透水人行道是指能使雨水不经过排水系统直接渗入土基的人工铺筑人行道。透水人行道的工作原理主要包括：面层吸水、基层下渗、底基层排水、地下储水四个步骤。由于透水人行道的透水性和使用要求，应具有：良好的透水、贮水功能，足够的强度，合适的土基，良好的抗冻胀性能。透水人行道结构层一般由面层、基层和垫层组成。如果面层是预制路面砖结构，在面层和基层之间往往设置找平层。透水人行道设计要求如下：1）路面结构除满足承载要求以外，还应满足透水、储水功能要求。2）路面结构类型的选择应根据土基承载能力、土基的均匀性、地下水的分布来确定。3）道路下的土基应具有一定的渗透性能，土壤渗透系数应≥1.0×10-4cm/s，且渗透面距离地下水位应大于1.0m。渗透系数<1.0×10-6cm/s或膨胀土等不良土基、在水源保护区，不宜修建透水人行道。4）透水砖、透水水泥混凝土急透水水泥稳定碎石的有效孔隙率应≥15%，渗透系数应≥1.0×10-2cm/s。5）道路横坡度不宜小于1.0%。特殊路段或步行广场可根据实际情况结合其他排水设施设置纵、横坡度。透水人行道实物图植物选取的原