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1、西咸新區灃西新城秦皇大道排澇除險改造Low Impact Design and Renovation of Qinhuang Avenue in Fengxi New City of Shannxi Xixian New Area2017年3月1項目簡介PART 01PART 01u項目概況u項目改造前基礎條件分析u項目改造前面臨的突出問題及需求分析項目簡介一、項目概況1 西咸新區是我國首批16個海綿城市建設試點之一。試點區域位于新城核心區，面積22.5km，計劃海綿城市建設項目77個，其中市政道路類項目28個。試點區年徑流總量控制率為85%，對應設計降雨量為19.2mm。序號項目類型數量一工2、程建設類741建筑與小區292市政道路類283公園綠地類74水生態修復類35防洪類46市政基礎設施類3二能力建設類3海綿城市試點范圍22.5km圖例：公園綠地市政道路防洪類項目水生態類項目泵站水廠類項目建筑與小區類表1 灃西新城海綿城市建設項目情況一覽表圖1 灃西新城海綿城市建設項目分布圖2項目簡介一、項目概況 秦皇大道是28條市政道路海綿城市改造項目之一，位于陜西西咸新區灃西新城核心區，是一條南北向城市主干道。道路北起統 一 路，南 至 橫 八 路，全 長2.43km，紅線寬度80m，紅線外兩側各有35m綠化退讓。2011年開工建設，2012年通車運行，承擔著極為重要的區域交通樞紐功能。203、15年下半年，按照海綿城市建設要求啟動了改造工作。圖2 秦皇大道區位示意圖3項目簡介二、項目改造前基礎條件分析 灃西新城屬溫帶大陸性季風型半干旱、半濕潤氣候區，在大氣環流和地形綜合作用下，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，四季干、濕、冷、暖分明。多年平均降水量約520mm，其中7-9月降雨量占全年降雨量的50左右，且夏季降水多以暴雨形式出現，易造成洪、澇和水土流失等自然災害。新城多年平均蒸發量約1065mm，蒸發量大于降水量。（一）氣象條件圖3 灃西新城多年平均（1981-2010）月降雨量與蒸發量分布圖4 根據巖土工程勘察報告，擬建場地為非自重濕陷黃土場地，濕陷性等級為I級。區域上層原狀土中黃土狀4、土與粉質黏土含量較高，下滲性能較差（雙環法實測土壤飽和滲透速率約為1.210-7m/s4.610-7m/s），難以滿足生物滯留設施雨水直接下滲要求。區域地下水潛水位平均埋深12.9m16.1m，水位年變幅0.51.5m。水質類型為碳酸、硫酸、鈣、鉀、鈉型水。（二）水文地質條件土質滲透系數Km/dm/s黏土0.005610-8粉質黏土0.0050.1610-8110-6黏質粉土0.10.5110-6610-6黃土0.250.5310-6610-6粉砂0.51.0610-6110-5細砂1.05.0110-5610-5中砂5.020.0610-5210-4均質中砂35.050.0410-4610-5、4粗砂20.050.0210-4610-4均質粗砂60.075.0710-4810-4土質（高程）土層厚度土層描述素填土（387.2387.3）0.81.0m雜色，稍濕，松散，團粒結構，孔隙較發育，含有白灰顆粒黃土狀土（377.50389.20）0.69.7m灰褐色黃褐色，硬塑，具針狀孔隙及蟲孔，可見褐色鐵錳質條紋及白色斑點細砂（382.10388.10）0.83.5m淺灰灰白色，松散中密，含少量泥質，主要成分為石英，含少量長石和云母粉質粘土（377.5381.6）1.03.5m青灰色，可塑，可見黃色鐵錳質斑點，該層未揭穿表2 秦皇大道地勘土質表3 典型土壤類型滲透系數項目簡介二、項目改造前基6、礎條件分析5秦皇大道改造前下墊面類型包括：瀝青路面、硬質鋪裝、綠地三類，各類型下墊面面積及雨量徑流系數取值參見右表。改造前綜合雨量徑流系數為0.745。表4 秦皇大道改造前下墊面情況項目簡介二、項目改造前基礎條件分析（三）下墊面條件圖4 秦皇大道改造前橫斷面示意圖圖6 秦皇大道豎向高程圖秦皇大道整體地勢平坦，場地內標高最低點為387.43m，最高點為388.96m，最大縱坡0.75%，最小縱坡0.35%，最小坡長190m。道路縱坡一方面會引導雨水向低點匯聚，在管網轉輸能力不足時，容易造成積澇；另一方面會對利用側分帶設置的海綿雨水設施有效調蓄功能發揮產生不利影響，對雨水在設施內流動速率及土壤沖刷7、侵蝕控制等帶來困難。（四）豎向條件項目簡介二、項目改造前基礎條件分析6圖5 秦皇大道衛星地形圖秦皇大道圖7 秦皇大道周邊排水管網及與排水分區關系示意圖 秦皇大道采用分流制排水，雨水管網系統已經建成，主要收集路面和道路兩側地塊徑流，設計標準2年一遇，設計埋深24m，管徑DN500DN1000，設計服務面積63hm2。秦皇大道雨水管網分為2個排區，其中統一路橫四路之間路段排入渭河2#排水系統，經規劃灃景路泵站提升排入渭河；橫四路橫八路之間路段雨水經管網排入灃西新城核心區雨洪調蓄樞紐中心綠廊。（五）管網條件項目簡介二、項目改造前基礎條件分析7項目簡介三、項目面臨的突出問題及需求分析（一）土壤地質環境8、特殊性為海綿城市設施設計帶來挑戰 秦皇大道所在區域原狀土壤滲透性能較差，影響海綿雨水設施滲滯蓄功能發揮，如何對原狀土進行改良，系統提升其透水、保水（基于景觀植物生長需要）及截污凈化（基于面源污染控制）等綜合性能成為首要解決的問題；另一方面，區域地質屬非自重濕陷性黃土，雖然濕陷性等級不高（級），然而浸水發生結構破壞、承載能力驟然下降、發生顯著變形的風險依舊很大，這就為開展道路低影響開發設計時，如何處理好雨水下滲和道路基礎安全關系帶來挑戰。10易板結典型土壤下滲困難圖8 秦皇大道區域典型土壤項目簡介三、項目面臨的突出問題及需求分析圖9 秦皇大道改造前路面雨水快排及積水降雨事件：2015.8.2 39、0.4mm（5h）澇漬頻率：2年一遇積水位置：秦皇大道2處影響程度：積水總長200m，最大積水深度20cm，最大積水面積1500m2，積水時間24h。10（二）排水系統不健全，積水內澇風險較高 秦皇大道全段匯水面積較大，雨水沿綠化帶邊緣雨水篦子直接排走，無法下滲、滯蓄，徑流源頭控制不足；強降雨條件下短時可匯集大量雨水，由于道路縱坡存在低洼，加之下游管網及泵站尚未建成，自建成以來多次發生積水問題，嚴重威脅交通安全項目簡介三、項目面臨的突出問題及需求分析海綿城市試點范圍22.5km綠廊排水系統秦皇大道南段中心綠廊9（三）雨水受納體水環境保護要求高，季節性面源污染風險大 秦皇大道南段雨水受納體中心綠10、廊作為新城終端雨洪調蓄樞紐、生態廊道與水資源涵養利用中心，其水質近期為地表類，遠期規劃達到地表類水平。秦皇大道作為銜接源頭地塊、區域管網、中心綠廊的骨干紐帶，其徑流雨水攜帶大量下墊面污染物（SS、COD、TN、TP、重金屬、油、脂等）輸入綠廊，極易造成水系污染及生態系統破壞。圖10 秦皇大道雨水組織排放及受納水體情況項目簡介三、項目面臨的突出問題及需求分析9（四）區域排水過度依賴末端提升，能耗過高 秦皇大道北段所在渭河2#排水分區匯水面積3.07km2，現狀管網末端埋深為地下9.42m，低于渭河主河道水面5.4m，低于河灘8.5m，雨水無法重力排入渭河，主要依靠末端泵站提升。規劃的灃景路雨水泵11、站設計流量11.84m3/s，單泵設計水量9000m3/h，揚程16.5m，電機功率630kw、工作電壓10kV，經核算，年徑流排放體積約89.4萬m3，年排水能耗達6.26萬kwh。圖11 雨水泵站強排示意圖2方案設計PART 02PART 02u設計定位與目標u設計原則u設計流程u設計降雨u總體及分區方案設計u典型設施節點設計u基礎研究與產業化u工程造價15方案設計一、設計定位與目標設計定位（1）西北地區城市快速主干路海綿城市建設示范；（2）濕陷性黃土地質及土壤下滲性能不良地區道路LID技術創新與研究示范；（3）道路雨水徑流減排及污染源頭控制技術耦合研究與應用。系統建設目標 根據灃西新城核12、心區低影響開發專項研究報告等上位規劃條件對秦皇大道徑流總量及污染控制分解指標要求，統籌考慮項目自身徑流控制及與周邊地塊、水體的水量、水質銜接關系，確定項目建設目標如下：（1）體積控制目標：本項目年徑流總量控制率為85%，對應設計降雨量19.2mm；（2）流量控制目標：通過LID、管網系統建設，排水能力達到3年一遇標準，可有效應對規劃區內50年一遇暴雨；（3）徑流污染總量控制目標：本項目TSS總量去除率不低于60%。核心指標年徑流總量控制率確定（1）徑流體積控制。依據住建部海綿城市建設技術指南，灃西新城位于我國大陸年徑流總量控制率第分區，雨水徑流總量宜控制在80%85%；結合新城開發建設前本地水13、文及地質特征，以開發后徑流總量不大于開發前為目標，編制灃西新城核心區低影響開發專項規劃。根據低影響開發總體力度控制及LID設施區域配置要求，確定不同地塊年徑流總量控制分解指標。其中秦皇大道年徑流總量控制率85%，對應設計降雨量19.2mm。年徑流總量控制率（%）60657075808590設計降雨量（mm）8.69.911.513.515.919.224.1圖12 灃西新城年徑流總量控制率設計降雨量對應關系11方案設計一、設計定位與目標核心指標年徑流總量控制率確定（2）徑流污染控制。根據秦皇大道雨水排放受納水體中心綠廊近期地表水質IV類保護控制要求及徑流污染外排總量不大于開發前的基本原則，以道14、路外排水水質（以COD計）優于地表水類標準限值為目標，計算所需年徑流總量控制率不應低于84.6%。計算公式如下：11方案設計一、設計定位與目標式中：年徑流總量控制率，%；H多年平均降雨量，mm；區域綜合雨量徑流系數，以接近開發前自然綠地狀態0.2計；A區域匯水面積，ha；C0區域雨水徑流COD外排濃度，mg/L，按地表水IV限值設定，30mg/L；Ci區域雨水徑流COD污染物初始濃度，mg/L，此處，采用實測場次降雨COD事件污染物平均濃度（EMC）設定，取值105mg/L；LID設施對COD平均去除率，此處根據當地典型LID設施監測，以63%估算。綜合（1）、（2）考慮，確定秦皇大道年徑流總15、量控制率目標為85%，對應設計降雨量19.2mm。（1）系統設計，內外銜接根據本項目面臨的問題與需求，結合雨水凈化、滯蓄與安全外排等多重目標，進行系統設計，統籌考慮道路和紅線外場地條件，實現項目自身與周邊地塊的相互銜接。（2）安全為本，因地制宜充分考慮濕陷性地質構造特點，在確保不對道路基礎及承載性能造成破壞性影響的前提下進行海綿城市改造；根據項目條件，選用適宜的雨水設施，并根據實際需求進行設計優化，搭配適宜本地氣候特征的植物組合。（3）保護優先，經濟合理充分保護綠地內既有喬木，采取局部改造，確保重要喬木不被破壞；同時針對本項目的定位和特點，優選低建設成本、便于運營維護、環保、節地的技術措施和材16、料，合理利用地形、管網條件，科學布局，降低建設和運營維護難度。（4）本地融合，技術創新在上述原則基礎上，結合項目自身條件和特征，對選用的各類雨水設施進行結構、功能以及布局形式創新與優化，適應項目條件的同時，充分發揮LID、管網不同設施功能。11方案設計二、設計原則（1）強化試驗研究對設計過程反饋設計過程中，針對工程所在區域表層土壤下滲性能較差的特點，進行了土壤介質換填配比研究。分別采用不同換填介質和配比方案進行小試與中試試驗，獲取滲透性能較好且兼顧植物生長保水需要的最優土壤配比方案，將其反饋到設計中，以合理確定設施規模與布局。（2）組織開展關鍵技術專家論證針對濕陷性黃土地質構造特點，進行雨水下17、滲風險規避技術專家論證。結合論證意見，在道路低點處設置集中淺層、入滲區域，將側分帶收集的徑流通過上游傳輸型草溝輸送至集中下滲區進行控制；集中下滲設施底部設置蓄水礫石層，并經集水盲管與雨水管線銜接；設施底部和兩側進行兩布一膜防滲處理，并在集中進水口處設置L型支撐防護擋墻，從而規避因雨水下滲導致道路結構破壞。（3）建立健全項目審查與方案優化反饋機制灃西新城建立了項目方案及施工圖設計審查與聯絡工作機制。項目設計管控中，由咨詢單位和海綿技術中心對項目方案設計和施工圖設計進行聯合審查，對各階段審查發現的技術問題通過審查意見聯絡單形式向設計單位反饋，方案和圖紙按意見完善后方可進行下一階段工作。11方案設計18、三、設計流程（1）體積控制 體積控制是針對年徑流總量控制率對應的設計降雨量，即在小于該設計降雨條件下，通過各類雨水設施共同作用，實現設計降雨控制要求。本項目年徑流總量控制率為85%，對應設計降雨量19.2mm（相當于灃西新城1年一遇1.5h降雨量）。11方案設計四、設計降雨圖12 灃西新城年徑流總量控制率-設計降雨量對應關系（2）流量控制本案例中流量控制是指特定重現期條件下，區域雨水徑流能夠通過植被淺溝或管渠得到有效排除。設計暴雨強度q由西咸新區暴雨強度公式進行計算：11方案設計四、設計降雨式中：q暴雨強度，L/（shm2）；P設計重現期，a；t降雨歷時，min，t=t1+t2；t1地面集水時19、間，取1025min；t2管渠內雨水流行時間，min。本方案采用SWMM模型，模擬灃西新城不同設計重現期，長歷時（24h雨型如右圖）降雨條件下，秦皇大道雨水設施運營與達標情況。圖13 灃西新城不同重現期長歷時（24h）降雨雨型12方案設計五、總體及分區方案設計（一）豎向設計與子匯水分區劃分 通過豎向分析，秦皇大道現狀紅線范圍內共有6個相對高點、5個相對低點，按照 高低高”方式將秦皇大道劃分為5個子匯水分區，分區域進行控制。各子匯水分區道路橫斷面、下墊面情況基本一致。圖14 秦皇大道匯水單元分區示意圖方案設計五、總體及分區方案設計（二）分區調蓄容積計算以1號子匯水分區為例（1）計算方法：Vx=120、0HF式中：Vx設計調蓄容積，m3；H設計降雨量，mm，取85.0%年徑流總量控制對應設計降雨量19.2mm；綜合雨量徑流系數；F匯水面積，ha 海綿城市核心思想之一是將建設地塊水文狀況維持或恢復至自然狀態，重點對建設后硬化區域產流進行控制。根據該原則，綠地本身接近于自然下墊面的產匯流特征，因而地塊內綠地雨水徑流可不考慮在需控制容積之內；而在實際工程中，由于綠地產流將匯入工程設計的LID設施之內占據一定的蓄水空間，若僅考慮硬化區域雨水徑流，則實際年徑流總量控制率將會低于設計值。考慮綠地產流條件因素，采用兩種計算方法，分別計算子匯水分區所需控制容積規模，經對比分析后確定。1412方案設計五、總體21、及分區方案設計（二）分區調蓄容積計算以1號子匯水分區為例（2）調蓄容積計算 以1號子匯水分區為例，計算所需控制容積如表5所示。項目設計考慮到實際建設時綠地產流匯入及既有喬木、管線和附屬構筑物避讓等因素會導致LID設施有效容積衰減，故在算法確定的調蓄容積基礎上額外增加5%安全余量，得出1號子匯水分區總需控制容積為571.8 m3。依此類推，詳細計算其他分區調蓄容積如表7所示。表5 1號子匯水分區調蓄容積計算編號下墊面類別面積A/ha雨量徑流系數調蓄容積Vx/m3 1瀝青路面2.720.9470.02 2硬質鋪裝0.420.864.51 3 綠地（中分帶不產流）0.350.1510.08 合計 算22、法（不考慮綠地產流）0.887Vx=534.53 算法（考慮綠地產流）0.813Vx=544.6112方案設計五、總體及分區方案設計（三）工藝流程及措施選擇圖15 秦皇大道海綿改造技術流程12方案設計五、總體及分區方案設計（三）工藝流程及措施選擇 根據項目改造面臨的問題和需求，結合所在地氣候與水文地質條件，著力構建針對不同重現期降雨，兼顧“源頭減排”、“管渠傳輸”、“排澇除險”不同層級相互耦合的雨水綜合控制利用系統。設計中利用道路機非分隔帶、綠籬帶進行下凹處理；通過低點路緣石開口，將機動、非機動車道雨水引入側分帶，并在路緣石豁口后設置攔污槽進行截污、消能；機非分隔帶內根據豎向變化，分段設置傳輸23、型草溝、生物滯留草溝和雨水花園，實現雨水分段傳輸、凈化與下滲；人行步道有機更新，將不透水鋪裝改造為透水鋪裝；通過上述措施有效實現雨水徑流及污染的源頭減排。在側分帶內新增雨水溢流口，與現有雨水井連接，將超出LID設施容納能力的雨水溢流排放至現狀雨水管，充分發揮既有管網排水功能。此外，利用紅線外35m退讓綠地，構建傳輸型草溝，并在易澇積水點處設置雨水塘；通過在人行道下設置暗涵構建雨水行泄通道，對超出LID調蓄及管網傳輸能力的徑流進行調節，并通過溢流口、放空管與既有管網銜接，待管網傳輸能力恢復后，超出雨水塘調節水位的雨水溢流進入管網或經放空管排空，實現排澇除險。12方案設計五、總體及分區方案設計（四24、）設施布局 根據根據秦皇大道各子匯水分區所需調蓄容積及下墊面屬性，統籌考慮紅線內外綠地空間及降雨控制條件（設計降雨和50年一遇降雨情形），結合LID設施徑流組織及管網銜接關系，合理開展設施布局。圖16 秦皇大道LID改造橫斷面布置圖12方案設計五、總體及分區方案設計（四）設施布局 圖17 秦皇大道LID設施與管網銜接關系示意圖 在側分帶豎向高點處利用機非分隔帶設置傳輸型草溝，在低點處設置生態滯留草溝和雨水花園，利用傳輸型草溝將高點雨水傳輸至低點進行控制；針對極端降雨條件下的積水內澇風險，利用道路兩側35m退讓綠地設置分散式雨水調節塘，對暴雨徑流進行調蓄調節控制。12方案設計五、總體及分區方案設25、計（四）設施布局 秦皇大道LID改造平面示意圖（局部）圖18 秦皇大道LID設施平面布置圖12方案設計五、總體及分區方案設計（五）設施規模試算及達標分析 （1）計算方法 式中：Vk設施控制調蓄容積，m3；As設施面積，按垂直下滲水平投影面積計算，ha；h1設施臨時蓄水深度，m；h2設施種植土層深度，m；h3設施排蓄水層深度，m；1、2、3有效調蓄容積系數；根據各層介質孔隙率、含水率、壓實度等屬性確定（本項目設計時1取1，2取0.3，3取0.4）；容積折減系數；根據設施橫斷面有效面積（扣除既有喬木、管線和附屬構筑物避讓等所導致LID設施有效容積衰減的面積）占等寬、高的矩形面積比例確定。12方案設26、計五、總體及分區方案設計（五）設施規模試算及達標分析 （2）設施控制容積計算及達標情況以1號子匯水分區為例 以1號子匯水分區為例，根據其采用的設施組合，計算設施控制容積如表6所示：表6 1號子匯水分區LID設施控制容積計算 編號設施類型面積As/ha設計參數控制容積Vk/m31雨水花園（生態滯留草溝）0.11蓄水高度0.2m，種植介質0.5m，礫石層0.4m384.852傳輸型草溝0.11蓄水高度0.2m152.463傳輸型草溝0.13蓄水高度0.1m57.204透水鋪裝0.24受面層滲透性能制約，僅參與綜合雨量徑流系數計算，墊層結構空隙不計入調蓄容積。合計594.5112方案設計五、總體及分27、區方案設計（五）設施規模試算及達標分析 （2）設施控制容積計算及達標情況 依此類推，詳細計算5個子匯水分區設施控制容積，各分區設施控制總容積均能滿足本分區調蓄容積需求（表7）。經核算，秦皇大道LID改造實際總控制容積2887.5m3，滿足設計調蓄容積2851.6m3的要求，反算相當于20.9mm降雨量，對應年徑流總量控制率87%，滿足規劃控制目標（85%，19.2mm）要求。表7 秦皇大道各子匯水分區水文計算 匯水分區面積A/ha設計調蓄容積Vx/m3設施控制容積Vk/m31號3.9571.8594.52號3.1460.7464.83號3.2477.8482.24號5.5817.9820.5528、號3.5523.4525.5合計2851.62887.512方案設計五、總體及分區方案設計（五）設施規模試算及達標分析 （3）LID改造后下墊面徑流系數變化 秦皇大道改造后下墊面包括：瀝青路面、硬質鋪裝、透水鋪裝、綠地四類，各類型下墊面面積及徑流系數取值參見表8。經計算，改造后下墊面綜合雨量徑流系數為0.721，相比改造前（表4）下降0.024，一定程度削減了區域雨水產流，緩解了徑流排放壓力。表8 秦皇大道改造后下墊面變化 編號下墊面類別面積A/ha百分比/%雨量徑流系數1瀝青路面13.44700.92硬質鋪裝0.904.70.83透水鋪裝1.1660.44綠地3.7019.30.15合計1929、.2=0.72117徑流雨水沿路牙開口進入側分帶時會夾帶垃圾、泥土等物質，長期可導致LID設施表層板結、透水性能下降，且易造成沖蝕。因此，設計時在路牙開口處增設攔污槽（內填1025mm建筑垃圾再生碎石）可有效濾除雨水雜質、分散徑流并消能。（1）攔污框（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計圖19 攔污槽及鋼筋混凝土防水擋墻示意圖17鑒于濕陷性黃土地質雨水下滲威脅路基安全，工程改造時在集中進水口處設計了一種“L”鋼筋混凝土防水擋墻結構，用于路基側向支擋及雨水側滲規避，側分帶LID改造時可直接垂直下挖，減小對路基、路面影響。同時，擋墻緊貼路牙，可發揮靠背支撐作用。擋墻采用C30鋼筋混30、凝土結構，8m一節，設伸縮縫，結構底寬50cm，高度根據生物滯留設施尺寸調整，一般要求墊層底低于道路路基底50cm。與傳統磚砌支護、防水土工布敷設（易破損）相比，混凝土擋墻隔水效果更好，抗彎能力更高，對路基支撐也更強。該結構較傳統防水磚墻造價差異不大（180240元/m），且只在側分帶縱向低點土壤換填段（生態滯留草溝、雨水花園處）使用，不會大幅增加投資。（2）L型鋼筋混凝土防水擋墻（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計圖20 側分帶L型鋼筋混凝土防水擋墻17一種布置在側分帶起端入流處及樹木、檢查井等構筑物基礎處，用于轉輸徑流。與道路縱坡同坡；只做表面下凹，底部不換填；種植35531、0mm地被植物；草溝與車行道或輔道銜接處設置防滲土工布。另一種布置在道路紅線外綠化退讓內，用于轉輸透水鋪裝排出的徑流雨水。（3）傳輸型草溝（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計圖21 傳輸型草溝剖面圖（a：有樹；b：無樹）（b）（a）17（3）傳輸型草溝（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計圖22 傳輸型草溝實景圖17布置于側分帶內傳輸型草溝下游縱向低點處，與傳輸型草溝長度比為1:2.2。生態滯留草溝和雨水花園結構相同（換填長度30m的區域稱雨水花園），自上而下為覆蓋層、換填層、碎石層。（4）生態滯留草溝（雨水花園）（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施32、節點設計圖23 生態滯留草溝（雨水花園）剖面圖（a：有樹；b：無樹）（b）（a）17（4）生態滯留草溝（雨水花園）（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計圖24 生態滯留草溝（雨水花園）實景圖17（4）生態滯留草溝（雨水花園）（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計覆蓋層位于土壤表層，由碎樹皮、木屑組成，厚5cm，用以保持土壤水分，避免表面板結導致透氣性降低。換填層（樹、檢查井、路燈基礎等位置不換填），用于提高土壤滲蓄能力，厚50cm；改造中利用常見農林業廢棄物椰糠，與原狀土、沙子按40%粗砂：40%原土：20%椰糠體積比混合，在模擬自然壓實條件下，滿足初始下滲率133、50mm/h，穩態下滲率75 mm/h，TSS去除率70%，適宜植物生長等要求。礫石層用于排水，厚40cm，內設透水盲管，遇樹木或構筑物處適當彎曲，就近接入溢流口或雨水井內。側分帶內雨水在生物滯留設施內下滲、滯蓄、凈化并緩排，當遇到極端降雨時，來不及下滲的超標雨水則通過溢流雨水口進入管道系統；雨水口下游12m處設置擋流堰（堰高與溢流雨水口齊平），以減緩流速，提高設施蓄滲及截污性能。17（5）植物搭配（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計植物是海綿雨水設施的重要組成。改造中，側分帶喬木保持不動，地被植物優先選用本土植物，適當搭配外來物種。傳輸型植草溝選擇抗雨水沖刷的草本植物及根系34、發達的植物，從而更利于穩固溝道土壤，實踐中溝底選用早熟禾草皮鋪底，節點選用南天竹、紫葉矮櫻、紅葉石楠及置石點狀搭配，溝坡選用地被石竹、狼尾草等，溝頂至綠化帶邊沿選用細葉麥冬種植。生態滯留草溝以適應沙土種植的地被為主，溝底鋪設河卵石，種植觀賞植物，節點以狼尾草、矮蒲葦和景觀置石組合，邊坡種植豆瓣黃楊，溝頂至綠化帶邊沿種植細葉麥冬。雨水花園以花灌木和草本花卉為主，溝底以大小礫石鋪地，節點以銀邊草、迷迭香、白花松果菊、狼尾草、細葉芒及景觀置石組合，邊坡種植小龍柏，溝頂至綠化帶種植細葉麥冬（表9）17（5）植物搭配（一）側分帶LID設施做法方案設計六、典型設施節點設計序號設施類型植物配置1傳輸型草溝細35、葉麥冬、地被石竹、南天竹、紫葉矮櫻、紅葉石楠、紅楓2生態滯留草溝細葉麥冬、鋪地柏、狼尾草、細葉芒、蔥蘭、矮蒲偉、銀邊草3雨水花園黃菖蒲、燈芯草、鳶尾、狼尾草、細葉芒、蔥蘭表9 側分帶LID設施配置方案海綿與景觀功能的有機融合。圖25 側分帶部分選配置物實景17（二）人行道透水鋪裝做法方案設計六、典型設施節點設計秦皇大道兩側人行道下供電通信電纜管溝埋深較淺，僅有0.3m。設計時，在保障路基強度和穩定前提下，將人行道硬質鋪裝改造為淺層透水磚鋪裝結構（兼有孔隙和縫隙透水），透水基層內設置排水管并與紅線外傳輸型草溝銜接，形成局部雨水源頭滲滯系統。圖26 人行道透水鋪裝剖面圖圖27 人行道透水鋪裝實景圖36、17（三）低點行泄通道及調節塘做法方案設計六、典型設施節點設計秦皇大道共有5處高程低點，采用SWMM軟件進行內澇模擬發現：下游雨水管網通暢情況下，50年一遇暴雨發生時，道路低點K3+210、K3+585和K3+977處內澇風險較大。2016年8月25日灃西新城發生50年一遇暴雨時的路面積水情況，秦皇大道樁號K3+585有內澇產生，并將輔道和側分帶草溝淹沒，因此本模擬分析結果接近實際情況。圖28模型概化圖28在50年一遇暴雨時，統一路康定路段樁號K3+977低點積水21.6cm，在綠化退讓中設置調節塘，滯蓄澇水。圖29 統一路康定路段雨水管道水位線圖圖30 康定路灃景路段雨水管道水位線圖在50年37、一遇暴雨時，統一路康定路段樁號K3+585低點積水16.018.0cm，在綠化退讓中設置調節塘，滯蓄澇水。（三）低點行泄通道及調節塘做法方案設計六、典型設施節點設計在50年一遇暴雨時，統一路康定路段樁號K3+210低點積水15.7cm，在綠化退讓中設置調節塘，滯蓄澇水。圖31 灃景路橫四路段雨水管道水位線圖30圖32 橫四路開元路段雨水管道水位線圖在50年一遇暴雨時，橫四路開元路段沒有道路低點，路面不積水。（三）低點行泄通道及調節塘做法方案設計六、典型設施節點設計在50年一遇暴雨時，開元路天府路低點樁號K2+600處積水0.5cm，內澇風險較小圖33 開元路天府路段雨水管道水位線圖32圖34 38、天府路橫八路段雨水管道水位線圖在50年一遇暴雨時，天府路橫八路低點樁號K2+050積水2.7cm，內澇風險較小（三）低點行泄通道及調節塘做法方案設計六、典型設施節點設計17（三）低點行泄通道及調節塘做法方案設計六、典型設施節點設計 設計時充分利用項目紅線外35m綠化退讓，在三處低點人行道下設置排水暗涵，將路上經LID設施消納、管網轉輸仍不能及時排除的澇水引至紅線外綠化帶中，通過分散式調節塘進行澇水調節。每個調節塘設前置塘（沉淀預處理）和蓄滲區（調節、下滲）兩部分。澇水可通過調節塘內設置的放空管接入附近雨水井，雨量減小時，通過雨水管道將澇水排走；超出調節水位的溢流雨水則通過調節塘邊緣的溢流雨水口39、排入管網。圖35 調節塘示意圖17（三）低點行泄通道及調節塘做法方案設計六、典型設施節點設計管道參數曼寧系數0.014沿程阻力損失系數0.025進口局部阻力損失系數0.5出口局部阻力損失系數0.5匯水區參數面積集水區面積特征寬度地表徑流的流徑寬度，面積/集水區對角線長度或者面積開根號集水區坡度集水區地面整體坡度，根據道路縱坡確定不透水率屋頂取100，綠地不透水率取0，鋪裝100地面曼寧系數不透水取0.012，透水取0.15洼地存儲不透水取2.5mm，透水取5mm（帶路牙綠地取100mm）。根據西咸新區地塊綠地率和LID控制目標，經過測算，模型中降雨產流考慮地塊31mm雨水不外排進行概化計算。無40、洼蓄不透水面積百分比屋面取90，鋪裝取50透水區下滲模型滲透系數最大滲透率取1.0610-3m/d，最小滲透率區2.0810-4m/d霍頓曲線下滲速率衰減常數典型值為2-7，本案例取4土壤干燥時間典型值為2-14天，本案例取7最大下滲量不應用，本案例取0注：模型參數取值主要依據灃西新城雨水工程專項規劃、室外排水設計規范（GB50014-2006）、SWMM中文使用手冊及相關文獻和工程經驗，結合本地實際情況選取。3處澇水風險點調節塘規模如表10所示，內澇模擬參數詳見表11。模擬方法：其中產流采用 H o r t o n 扭 損 法,匯 流 采 用Laurenson非線型法,設計雨型50年一遇2441、h降雨（詳見圖13）,邊界條件，詳見秦皇大道排水組織。表11 秦皇大道內澇模擬參數樁號調節塘規模/m3合計/m3K3+210東西兩側各160014300K3+585東西兩側各1750K3+977東西兩側各3800表10 調節塘設計調節容積17（三）低點行泄通道及調節塘做法方案設計六、典型設施節點設計圖36 調節塘秦皇大道排澇除險系統平面示意圖17方案設計七、基礎研究與產業化 LID改造過程中，為提高土壤滲蓄能力，海綿城市技術中心組織有關單位開展了介質換填試驗研究。利用常見農林業廢棄物及建筑材料（椰糠、沙子、鋸末等）作填料，與原狀土進行不同體積比混合（40%粗砂：40%原土：20%椰糠），在模擬42、自然壓實度情況下，對混合土介質持水量及滲透性進行對比檢測，初步得出適用于本土道路海綿雨水設施換填介質的配比方案。目前，灃西新城海綿城市技術中心正在就換填介質與植物生長適宜性、截污凈化性能提升、新介質材料選用等開展深入研究。換填介質滲透試驗換填介質擊實試驗換填介質植物搭配濾柱試驗圖37 海綿雨水設施土壤換填介質配比試驗研究17方案設計七、基礎研究與產業化 針對海綿城市建設中海綿雨水設施換填介質總量需求大、拌合要求高（破碎度、均勻度、計量精確度）等實際，灃西新城研發了全國首臺“海綿城市LID換填土拌合設備”，并于2016年3月30日在灃西新城正式投產使用。該項設備的研發應用，保證了換填混合土配比的43、可計量和程序化操控，大大提升了原材料利用率和生產效率，以前人工20t/d的產量被提升至40-50t/h的產量，充分滿足了海綿城市建設施工需求。這也成為我們積極探索海綿城市“四新”研究成果轉化，構建未來產業化格局的初步嘗試。全國首臺“海綿城市LID換填土拌合設備”換填介質拌合成品料圖38 海綿雨水設施土壤換填介質拌合生產過程17方案設計八、工程造價 秦皇大道海綿城市改造工程總投資1248.84萬元，單位長度改造投資約518.93萬元/km；關鍵設施單位面積投資：傳輸型草溝約32.09元/m2，生態滯留草溝和雨水花園約242.19元/m2，透水鋪裝約172.37元/m2，調節塘約13.78元/m244、。詳細投資詳見表9.表13 秦皇大道海綿城市改造工程投資序號工程造價（不涉及管網改造及設施綠化費）項目數量造價（萬元）單位綜合造價（元）1磚砌平箅式雙箅雨水口90座56.596287.782d300雨水連管300m60.607203d150盲管2000m1804d150 PVC管150m2005傳輸型草溝11500m236.9032.096生態滯留草溝和雨水花園5400 m2130.78242.197L型鋼筋混凝土擋墻（含攔污槽）465.6 m234.74746.138透水鋪裝11575 m2199.52172.379開口路牙930個82.98892.2610擋流堰70個2.67381.43145、1調節塘14300 m219.7113.7812人行道排水暗涵28m2.69960.7113土方外運27194m3223.6182.2314人工費增加126.7315其它155.2416規費、稅金116.08合計1248.843建設成效PART 03PART 03u直觀效果u模擬評估及監測分析 37建設成效一、直觀效果圖39 秦皇大道改造前后實景對比改造前側分帶 改造后側分帶 改造前路面積水情況 改造后路面無明顯積水 37建設成效一、直觀效果37建設成效一、直觀效果37建設成效一、直觀效果37建設成效一、直觀效果37建設成效一、直觀效果圖40 秦皇大道改造后整體效果38建設成效二、模擬評估及監46、測分析1、年徑流總量控制率達標情況分析 年徑流總量控制率基于多年日降雨量統計分析而來。考慮到降雨隨機性，本項目采用LID設施年徑流總量控制率對應的24h降雨進行模擬。結果顯示，24h降雨量19.2mm時，傳統開發模式秦皇大道匯水區徑流峰值流量q1=0.32m/s，LID改造后外排流量為0，削峰100%。q139建設成效二、模擬評估及監測分析2、50年一遇24h暴雨徑流峰值分析 50年一遇降雨條件下，傳統模式徑流峰值流量q1=2.63 m/s，有LID徑流峰值流量q2=2.23m/s，削峰流量q=0.4m/s，下降15.2%；有LID設施徑流峰值出現時間相比傳統模式徑流峰值出現時間滯后約5min47、。38建設成效二、模擬評估及監測分析3、道路積水改善情況分析 秦皇大道改造前，12年一遇重現期降雨發生時，積水深度15cm，時間2h，面積500m2的內澇積水點共有3處。LID改造后，根據6場成澇監測，確定設計降雨條件下2處積水得到消除，1處積水顯著改善。對比改造前2015年8月2日（30.4mm，5h，2年一遇單峰降雨）與改造后2016年6月23日（31.4mm，6h，2年一遇單峰降雨）兩場相似暴雨發現：號積水點基本消除；號積水點得到明顯緩解，最大積水面積減少70%，積水深度降低53%，積水時間縮短85%以上。圖43 秦皇大道改造前后內澇積水改善情況監測38建設成效二、模擬評估及監測分析4、48、徑流污染削減效果分析 秦皇大道主體工程改造完成后，進行了5場降雨監測，結果顯示：側分帶LID設施對TSS、TP、COD、NH3-H等去除效果明顯，徑流污染負荷削減率分別可達：6489%、5674%、4964%和7088%。計算公式如下：式中：RL污染物負荷削減率，%；Cin、Cout進、出水污染物瞬時濃度，mg/L；Qin、Qout進、出水瞬時流量，L/s；T場次降雨歷時，s；Cj(in)、Cj(out)采樣時段進、出水污染物濃度，mg/L；Qj(in)、Qj(out)采樣時段進、出水流量，L/s；tj第j個采樣間隔，s，滿足；N場次降雨采樣間隔數.39建設成效總結目前，秦皇大道已完成側分帶L49、ID改造，正在進行人行道透水鋪裝及紅線外調節塘建設。經初步監測與模擬分析，已發揮出較佳的海綿效益。（1）年徑流總量控制率測算可達87%，50年一遇24h降雨峰值流量模擬削減達15.2%，可有效降低下游管網及末端泵站排水壓力。（2）現狀場次降雨徑流污染物負荷削減率：TSS：6489%、COD：4964%、TP：5674%、NH3-N：7088%，有效實現徑流污染源頭控制，降低了末端受納水體污染風險。（3）道路積水狀況得到顯著改善，中小降雨無明顯積水產生。隨著下游管網及泵站工程建設完善，區域排水防澇能力將進一步提升。（4）通過“L”型鋼筋砼擋墻支護和生物滯留介質人工換填等技術手段較好解決了濕陷性黃土地質、原土滲透性能差等制約低影響設計的不利因素，后續將根據長效監測與模擬驗證進一步優化改進。（5）LID改造完成后，秦皇大道綜合實現了交通、景觀、環境、雨水組織銜接與徑流控制等多重功效，承載能力不斷提升。