項目位置：吉林省白城市生態(tài)新區(qū)
　　項目規(guī)模：126hm2
　　竣工時間：2017年11月
　　1 項目基本情況
　　白城市海綿城市建設(shè)深入落實源頭滯滲、豎向控制、系統(tǒng)治理思路和技術(shù)路徑，創(chuàng)新形成高寒缺水地區(qū)一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做法。生態(tài)新區(qū)按照海綿城市理念指導(dǎo)建設(shè)，對新區(qū)所有道路進行海綿化建設(shè)，探索形成了多種形式的“停車+雨水滯留凈化”相結(jié)合的生態(tài)道路，創(chuàng)新道路抗凍融和融雪劑做法、道路生態(tài)溝渠行泄通道做法，形成有效保障后期維護的生態(tài)措施標(biāo)準(zhǔn)做法。
　　1.1氣象與降雨條件
　　白城市地處中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，對白城站1983-2012年實測降雨量資料進行分析，白城市多年平均降雨量410mm，年均蒸發(fā)量1678mm，是年均降雨量的4倍。白城降雨量年際變化較大，最大年降雨量1998年為726.3mm，最小年降雨量2001年為123mm。對月均降雨進行分析，1月至5月累計降雨量占全年降雨量12%；10月至12月累計降雨量占全年降雨量5%；6月至9月累計降雨量占全年降雨量83%。

　 根據(jù)白城市降雨特征專題研究結(jié)果，白城市暴雨以短歷時單峰雨型為主，30分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘、150分鐘和180分鐘歷時的芝加哥設(shè)計雨型綜合雨峰位置系數(shù)為0.360，以5min為單位時段的1440min的設(shè)計暴雨雨型主峰時間為190min。白城市不同重現(xiàn)期不同歷時對應(yīng)的設(shè)計雨量如表1所示，20年一遇1440min雨型如圖3所示。

　　對白城市近1983~2012年24小時降雨量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得到白城市年徑流總量控制率與設(shè)計降雨量的關(guān)系如圖4、表2所示。

　　1.2區(qū)域分析
　　項目位于白城市海綿城市建設(shè)試點區(qū)——生態(tài)新區(qū)，屬于規(guī)劃一河流域、鶴鳴湖流域，如圖5所示，海綿型道路總占地約126hm2，占生態(tài)新區(qū)試點區(qū)面積960hm2的13%。項目包含：1）多種形式的“停車+雨水滯留凈化”相結(jié)合的生態(tài)道路；2）抗凍融透水鋪裝與融雪劑棄流生物滯留組合道路；3）橫五路、縱十三路道路大排水通道。

　　1）斜向停車+雨水花園做法
　　新區(qū)道路目前有縱十三路、橫七路、橫十一路創(chuàng)新采用“斜向停車+生物滯留帶”組合形式，道路路面與停車位順接，坡向生物滯留帶，嚴格把控豎向，有效控制雨水徑流的同時解決部分停車問題。

　　2）垂直停車+雨水花園做法
　　生態(tài)新區(qū)西輔路采用垂直停車+雨水花園做法。雨水花園做法與側(cè)向停車+綠帶形式相同。

　　3）橫向停車+雨水花園做法
　　生態(tài)新區(qū)縱十二路、橫六路、橫九路、縱八路創(chuàng)新采用“平行停車+生物滯留帶”組合形式，嚴格把控豎向，停車位采用嵌草磚形式，組合設(shè)施用于滯蓄減排機動車道和人行道雨水徑流。生物滯留帶前后各有碎石沉淀池，便于后期清淤維護，中間設(shè)置有矩形齒擋水堰，為更好的蓄滲雨水徑流及污染控制。

　　4.2抗凍融透水鋪裝與融雪劑自動滲濾棄流生物滯留組合系統(tǒng)
　　為解決融雪劑和凍融技術(shù)難題，白城市聯(lián)合科研單位，創(chuàng)新研發(fā)了道路雨水與含融雪劑融雪徑流生態(tài)處理與抗凍融透水鋪裝組合系統(tǒng)集成技術(shù)，實現(xiàn)了道路融雪徑流和初期雨水的優(yōu)先滲濾凈化與排放，并選擇適合本地生長的抗堿性強的植物，解決了融雪劑侵害雨水生態(tài)設(shè)施植物的問題；采用“面層透水磚/縫隙透水+變形縫、基層導(dǎo)排水”做法，解決了高緯度、高寒地區(qū)透水鋪裝凍脹破損問題。目前生態(tài)新區(qū)橫一路、橫五路、橫八路、橫十路、縱十七路、家園路6條道路采用該技術(shù)做法，經(jīng)兩個冬季的運行結(jié)果表明，人行道透水鋪裝抗凍和生物滯留帶融雪水棄流與滲濾效果良好，達到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。以橫五路海綿型道路介紹該技術(shù)做法。
　　橫五路雨水設(shè)施主要有生物滯留帶和人行道透水鋪裝，生物滯留帶由道路綠化帶改造而成，每個生物滯留帶單元2m寬、8m長，生物滯留帶之間設(shè)置2m寬的人行過道，人行道透水鋪裝寬5m。
　　融雪劑自動棄流和抗凍融透水鋪裝的技術(shù)方案如圖12所示。

　?。?）冬季運行工況
　　在冬季，融雪劑自動棄流主要利用了融雪徑流的流量一般較小的特點，融雪徑流進入生物滯留帶后，通過合理的導(dǎo)流路徑設(shè)計，使之優(yōu)先經(jīng)過滲排渠滲濾處理后排放。本案例中，含融雪劑的融雪徑流經(jīng)沉淀池預(yù)沉淀后，由沉淀池一側(cè)矮墻溢流進入滲排渠，經(jīng)碎石過濾、滲排管收集后排入市政污水管。冬季運行工況如圖13所示。

　　對于透水鋪裝抗凍融設(shè)計，水平方向上，通過每隔6m設(shè)置的變形縫提高其抗凍性能；垂直方向上，設(shè)置砂墊層，并在砂墊層中每隔1m設(shè)置一條寬200mm的排水帶，排水帶與生物滯留帶中的滲排管連接，可及時將透水鋪裝結(jié)構(gòu)層中的融化水排走，以解決垂直方向上的凍脹問題。
　?。?）雨季運行工況
　　以10m一段生物滯留帶為例進行計算，半幅路寬為9m，滲排渠寬度0.4m，長度5.2m，滲透系數(shù)約為0.0005m/s，滲透量為1.05L/s，機動車道與透水人行道寬度皆為4.5m，面積皆為45m2，綜合徑流系數(shù)為0.625，滲排渠可控制強度q=1.05/0.625/0.009=186.5L/s/hm2，按匯水時間為1min計算，該降雨強度對應(yīng)降雨重現(xiàn)期約為0.5年，即在雨季，對于＜0.5年一遇的小雨，雨水徑流同樣經(jīng)上述通道由滲排渠過濾后排放，對于≥0.5年一遇的降雨，雨水徑流溢流進入蓄滲區(qū)入滲回補地下水。
　　根據(jù)白城市暴雨強度公式計算，0.5年一遇2小時降雨量為20.4mm，由上分析可知，可全部經(jīng)滲排渠過濾處理，因此生物滯留帶的設(shè)計降雨量至少為20.4mm，對應(yīng)的年徑流總量控制率約為80%。
　　生物滯留帶在雨季不同降雨情景下的運行工況如圖14所示.

a）雨季運行工況（＜0.5年一遇） b）雨季運行工況（≥0.5年一遇）

　　4.3橫五路、縱十三路道路行泄通道工程
　　選擇橫五路與縱十三路道路大排水通道、縱八路道路大排水通道，分別利用道路路面及道路兩側(cè)帶狀綠帶作為徑流行泄通道，大排水通道不同降雨情境下的運行工況如圖15、圖16所示。

　?。?）水文計算
　　匯流時間為15min時，內(nèi)澇防治系統(tǒng)、雨水管渠系統(tǒng)、大排水系統(tǒng)水文計算如表4所示，根據(jù)內(nèi)澇防治系統(tǒng)總設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和管渠系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，計算得到地表大排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如式（1）所示，
I道路=I總-I管=178L/s/ hm2 （1）

式中：I道路——道路大排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，L/s/ hm2；

I總——內(nèi)澇防治系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，L/s/ hm2；

I管——雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，L/s/ hm2。

由表4可知，道路大排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)約為2年一遇。

　?。?）水力計算
　　橫五路和縱十三路管網(wǎng)、道路行泄通道及其匯水面積如圖17所示，分別對A1、B1、C1過水?dāng)嗝孢M行水力計算，并得到最大可服務(wù)匯水面積，通過與實際匯水面積進行對比來判斷是否滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并據(jù)此進行相應(yīng)的斷面調(diào)整。

　　A1斷面：橫五路以道路路面與路緣石構(gòu)成的三角形邊溝作為行泄通道，如圖18所示，路面最大過水能力Q道路計算如式（2）所示：
Q道路=0.376SX1.67SL0.5T2.67/n =1.5m3/s （2）

式中：Q道路——道路最大過流流量，m3/s；

Sx——道路橫向坡度；

SL——道路縱向坡度；

T——道路最大過水?dāng)嗝鎸挾?，m；

n——粗糙系數(shù)，取0.013。

行泄通道可服務(wù)最大匯水面積A計算如式（3）所示：

A=Q道路/φ/ I道路=12.8 hm2 （3）

式中：A——行泄通道可服務(wù)最大匯水面積，hm2；

φ——匯水面綜合流量徑流系數(shù)，取0.6。

行泄通道可服務(wù)最大匯水面積大于實際匯水面積12.2hm2，滿足設(shè)計要求。

圖18 橫五路道路大排水?dāng)嗝?/center>

　　B1、C1斷面：縱十三路以路側(cè)生態(tài)溝渠作為行泄通道，斷面如圖19所示，生態(tài)溝渠最大過水能力計算如式（4）所示：
Q溝渠=AgR0.667i0.5/ng=12.1m3/s （4）

式中：式中：Q溝渠 ——生態(tài)溝渠最大過流流量，m3/s；

Ag ——過流斷面面積，m2；

R ——水力半徑，m；

i ——生態(tài)溝渠縱向坡度，0.1%；

ng ——粗糙系數(shù)，取0.011。

可服務(wù)最大匯水面積計算如式（5）所示：

A=Q溝渠/φ/ I道路=113.0 hm2 （5）

大于實際匯水面積（11.7+12.2）=23.9 hm2、8.4 hm2，滿足設(shè)計要求。

圖19 縱十三路生態(tài)溝渠行泄通道斷面

　　5建設(shè)效果
　　5.1 多種形式的“停車+生物滯留”建設(shè)效果
　　生態(tài)新區(qū)海綿型道路于2017年11月已全部施工完成，并且經(jīng)2018年一個雨季的檢驗，徑流總量控制、污染控制效果顯著。

圖20 斜向停車+雨水花園生態(tài)道路實景圖

圖21 垂直停車+雨水花園生態(tài)道路實景圖

圖22 橫向停車+雨水花園生態(tài)道路實景圖

　　選取縱八路海綿設(shè)施進行監(jiān)測效果評估，圍繞縱八路低影響開發(fā)道路徑流總量與SS等水質(zhì)指標(biāo)開展監(jiān)測工作，在大（暴）、中、小三種強度實際降雨下，進行流量監(jiān)測以及徑流水質(zhì)取樣。進水流量采用堰箱流量計進行監(jiān)測，出水流量采用雨水口流量計進行監(jiān)測；水質(zhì)監(jiān)測采用人工取樣。監(jiān)測點位于道路西側(cè)，由于道路中心線兩側(cè)道路的形式相同，因此，選取匯水面較為明顯的一個生物滯留單元進行監(jiān)測，監(jiān)測流量、采集水樣。監(jiān)測道路長度50m，匯流面積0.055ha。監(jiān)測點位具體位置及監(jiān)測實景如下圖所示。

圖23縱八路監(jiān)測點位

圖24 道路采樣點徑流流量與ss濃度曲線

圖25 雨天監(jiān)測實景

　　根據(jù)實際監(jiān)測縱八路降雨量、污染物濃度、及徑流量之間關(guān)系，計算不同降雨區(qū)間內(nèi)的徑流量及污染物量，同時計算出小區(qū)與道路平均污染負荷，以此根據(jù)以下公式計算設(shè)計降雨量與污染物削減率關(guān)系。

![2023-11-01T08:16:03.png](/usr/uploads/2023/11/1640620994.png) （6）

其中，——污染物削減率；
　　——某降雨時段內(nèi)污染物平均濃度，mg/L；
　　——某降雨時段內(nèi)降雨量為H時對應(yīng)的年均降雨量、年均徑流體積，m3；
　　——事件平均濃度，mg/L。
　　由圖25、26可知，白城市徑流總量控制率與不同污染物削減率趨勢基本相同，初雨徑流污染控制效果較為顯著。

26 道路徑流污染物平均濃度與降雨量關(guān)系

圖27 道路徑流污染削減率與年徑流總量控制率關(guān)系

5.2 橫五路抗凍融透水鋪裝與融雪劑棄流生物滯留帶建設(shè)效果
　　生物滯留帶與透水鋪裝實景照片如圖28所示。

圖28實景照片

對2016年8月31日實際降雨進行了監(jiān)測取樣，橫五路生物滯留帶進水和滲渠出水水質(zhì)如圖29所示，懸浮顆粒物SS隨降雨歷時變化過程如圖30所示，經(jīng)計算，SS總量削減率為78%。

a 生物滯留帶進水 b 生物滯留帶滲渠出水

圖29橫五路海綿型道路水質(zhì)凈化效果對比

圖30 橫五路海綿型道路SS監(jiān)測結(jié)果

5.3 道路徑流行泄通道建設(shè)效果
　　對海綿城市建設(shè)前后區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險進行模擬分析，如圖31、32所示，通過多功能調(diào)蓄水體和橫五路、縱十三路大排水通道對超標(biāo)降雨的調(diào)蓄排放，有效降低了區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險。

圖31 改造前區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險圖（20年一遇）

圖32 改造后區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險圖（20年一遇）

圖33 縱十三路行泄通道實景圖

圖34道路低點人行道設(shè)置徑流通道與生態(tài)溝渠連接

圖35地塊雨水排入口斷接后接入生態(tài)溝渠

附有關(guān)信息

設(shè)計單位：江蘇山水環(huán)境建設(shè)集團股份有限公司

技術(shù)支撐單位：北京建筑大學(xué)