摘要：雨水调蓄设施是市政道路排水系统的重要组成部分，其可以在控制市政道路面源污染的同时，削减市政道路排水系统雨水管道峰值流量，保证城市水生态环境稳定。因此，本文以市政道路排水系统中雨水调蓄设施为入手点，阐述了市政道路排水系统中雨水调蓄设施概念，剖析了雨水调蓄设施作用。并结合具体工程，对市政道路排水系统中雨水调蓄设施的设计流程及要点进行了进一步探讨。
关键词：市政道路；排水系统；雨水调蓄设施
前言
市政道路排水系统需要承担内涝防治、雨水源头控制等责任，其可以为城市正常运行提供保障。而雨水调蓄设施是市政道路排水系统功能发挥的关键，其可以通过排水管网排水能力计算，强化雨水渗入地下水系，减轻市政道路排水系统内其他排水设施负担及市政道路外排洪峰流量。基于此，对市政道路排水系统雨水调蓄设施的设计方案进行适当分析非常必要。
一、市政道路排水系统中雨水调蓄设施概述
雨水调蓄设施又可称之为雨水调蓄池，其在海绵城市工程中应用较为普遍。通过在市政道路排水系统中合理利用雨水调蓄设施，可以将处于高峰流量的雨水径流收集在调蓄池内，随后在雨水径流最大流量下降时，从雨水调蓄池内将雨水排出[1]。雨水调蓄设施可以在一定程度上控制初期雨水污染受纳水体，提高市政道路排水系统中雨水利用率。
二、市政道路排水系统中雨水调蓄设施的作用
1、防涝减灾
在城市现代化建设过程中，突发暴雨等气象问题，会对城市排水系统造成较大压力，进而出现地表积水问题[2]。而雨水调蓄设施的应用，可以在高峰流量时，将雨水径流收集在调蓄池内，具有较大突出的防涝减灾效果。
2、推进城市现代化发展
在城市现代化发展进程中，硬化路面不断增多，一旦出现暴雨，就会对区域内民众生产生活造成极大影响。而雨水调蓄设施的应用，可以及时将区域内多余雨水清除，保证区域经济稳定发展[3]。
三、市政道路排水系统中雨水调蓄设施的设计方案
1、市政道路排水系统中雨水调蓄设施设计项目概述
某市政道路排水系统中雨水调蓄设施设计项目位于我国沿海地区，现状道路为城市区域内主干路，全长为650m，红线宽度为38.0m，纵坡、横坡分别为0.25%、1.2%。机动车道、人行道分别为混凝土路面、彩色水泥砖。在该市政道路运行前期，已依据3a一遇标准进行了雨水管道铺设。在距离机动车道路缘石边22m位置设置了雨水口，该道路路面雨水可以通过雨水口汇集后，进入雨水管道内。虽然雨水口在一定程度上避免了该市政道路大面积积水，但是由于前期雨水设计标准不高，无法从根本上解决雨季特别是暴雨时道路积水情况。
2、市政道路排水系统中雨水调蓄设施设计思路
根据该市政道路排水系统原有雨水调蓄设施运行情况，本次市政道路排水系统雨水调蓄设施项目拟依据海绵城市建设方针[4]。以消除原有市政道路路面积水问题及缓解路面径流污染为目标，利用5a一遇设计标准代替原有3a一遇设计标准。同时设定降雨量、年径流总量控制率分别为19.0mm、66.0%。依据上述标准，在具体设施设计过程中，需要依托原有道路横断面，在保留现状雨水管道一定的情况下，在绿化带内，进行雨水调蓄设施、海绵设施设置。在雨水调蓄设施设置后，可以促使该市政道路面层多余雨水经海绵设施进入雨水调蓄设施，获得良好的道路排水效果。该市政道路排水系统中雨水调蓄设施具体设计思路如图1。
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图1 市政道路排水系统中雨水调蓄设施设计思路
如图1所示，考虑到该市政道路排水系统原运行情况，在维持现状道路纵坡、横坡及横断面一定的情况下，拟利用下凹绿地（深度为30cm）代替原有中央分隔带。同时为避免该市政道路两侧绿化带内埋设的诸多管线、管道设施对雨水调蓄设施后期施工影响，拟选定该市政道路绿化带与人行道较接近的半幅，进行生物滞留设施改造（深度为30cm）。在这个基础上，分别利用透水砖、沥青路面代替该市政道路机动车道混凝土路面、人行道彩色水泥砖面。为避免该市政道路排水系统中雨水调蓄设施设计施工对后期道路总体通行影响，在取消该市政道路面层大面积开挖方案的基础上，以现状市政道路排水系统雨水管道为基础，结合生物滞留设施，进行雨水口向溢流雨水口的改造。通过遗留雨水口改造，该市政道路人行道、非机动车道路面层径流雨水可以直接进入生物滞留设施内，而机动车道面层多余雨水则可以经市政道路缘石开口、植草沟、雨水净化设施，进入生物滞留设施。由于生物滞留设施内雨水净化模块具有调节雨水蓄积量的作用，可以通过调整生物滞留设施标准高度，实现雨水净化、雨水调蓄作用的灵活变换。这种情况下，在该市政道路面层雨水超出生物滞留设施滞留量时，可以通过路面径流进入雨水调蓄设施。若暴雨季雨水超出雨水调蓄设施可容纳量，则可以再次经过溢流雨水口，进入市政雨水管道。
3、市政道路排水系统中雨水调蓄设施调蓄容积计算
在市政道路排水系统中雨水调蓄设施调蓄容积计算前期，需要对该工程路面雨水径流量进行计算，由于该市政道路排水系统雨水调蓄设施设计项目中溢流雨水口间距为22.0m，且该市政道路横断面为对称结构（中心线为中轴线），因此，可以22m长度半幅道路为独立单元，在一个独立单元内，可得汇水面积为418m2（4.18*10-2hm2）。根据该市政道路前期暴雨降雨历时、设计重现期、管道内流水时间及地面径流时间，参考临海地区暴雨强度公式.png)
，可以看做该城市设计暴雨强度公式中降雨历时汇水面积最远地点、雨水调蓄设施入口距离汇流时间一致，为58s。结合该市政道路改造后下垫面类型，通过加权平均计算可以得出该市政道路雨水径流系数为0.46。依据路面雨水径流计算公式，可得该市政道路雨水设计流量为：.png)
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在获得该市政道路排水系统雨水径流量后，可以根据我国《城镇雨水调蓄工程技术规范》GB5174-2017中关于削减峰值流量的雨水调蓄设施计算公式，即雨水调蓄设施有效容积= .png)
。
上述式子中F为汇水面积（hm2）；t为设计降雨历时（min）；q为设计降雨强度。一般来说，在雨水储蓄池容积计算前期，汇水面积为已知数据，降雨历时可以根据本区域降雨资料统计获得。结合《城镇雨水调蓄工程技术规范》GB5174-2017中规定的重现期（5a），可以确定降雨强度。根据降雨强度（498.405L/（s·hm2））、汇水面积（4.18*10-2hm2）、设计降雨历时（2.8h），可以获得雨水调蓄池容积为3.50m3。在雨水调蓄设施容积确定后，可以在该市政道路绿化带内进行300cm宽的生物滞留设施设置，同时在原道路中央分隔带位置进行220cm宽的下凹绿地设置。
在后续设计过程中，考虑到该市政道路排水系统中雨水调蓄设施所承担的年径流总量控制责任及该市政区域年降雨量，可以结合海绵城市理念，对前期雨水调蓄设施运行效果进行进一步验证。如该市政道路排水系统中雨水调蓄设施所需要承担的年径流总量控制率为66.0%，区域年径流总量为19.0mm，则在每一独立单元内结合雨水径流量计算公式，达到海绵控制指标所需雨水调蓄设施容积为3.38m3。结合前期雨水调蓄设施容量计算结果，可得出该市政道路排水系统雨水调蓄设施可以满足海绵改造要求。
4、市政道路排水系统中雨水调蓄设施结构设计
根据出水口位置、进水口位置、溢流口位置、调节洪峰或者雨水蓄积作用差异，可以选择不同的雨水调蓄设施结构。由于该市政道路排水系统中雨水调蓄设施主要设计目标为削减洪峰，因此，根据前期调蓄设施容积计算结果，雨水调蓄设施平面净尺寸为140cm*140cm，中间位置可以利用10cm宽的混凝土，进行调蓄区域、雨水沉砂净化区域的间隔设置。两者净宽度分别为32cm、82cm。其中雨水调蓄区域底部、雨水沉砂区域底部主要经中央下陷的隔墙上三个均匀分布的渗透孔连接。同时根据雨水溢流历时，可以在雨水调蓄区域底部设置若干个渗透孔。通过雨水调蓄区域底部设置若干个渗透孔的位置的合理调整，在市政道路面层不再产生多余雨水后，可以通过雨水调蓄区域底部设置若干个渗透孔，将雨水调蓄池内汇集的大量雨水在规定时间内排出。雨水调蓄区域进水口标准高度较生物滞留设施底部标准高度高14.0cm；而雨水净化沉砂区进水口底部标准高度、路缘石开口标准高度位于同一水平线上，雨水净化沉砂区出水口标准高度较进水口标准高度低18cm。在该市政道路面层多余雨水进入雨水沉砂净化区域后，经过一段时间的净化，可以通过溢流进入生物滞留设施内。在多余雨水达到生物滞留设施临界点后，可以从生物滞留设施内进入雨水调蓄区域。
四、总结
综上所述，市政道路排水系统中雨水调蓄设施的合理利用，可以达到良好的防洪减灾作用，降低雨季洪涝灾害对城市现代化发展的不利影响。因此，在市政道路排水系统建设过程中，相关人员应根据整个排水系统运行需要，结合道路绿化带位置，进行分散式、小体积的多个雨水调蓄设施的恰当设置，以便在一定程度上解决市政道路面源径流污染，达到良好的排涝减灾效果。
参考文献：
[1]吴婷婷.关于初期雨水调蓄池设计的探讨[J].建筑工程技术与设计，2017（8）：55-58.
[2]胡应均，邹亮，陈志芬，等.城市排水防涝中的地下空间利用[J].地下空间与工程学报，2016，12（s1）：13-17.
[3]李梦楚，曾小兵.城市小区雨水控制与利用设计研究——以北京某住宅园区为例[J].工程建设与设计，2019（11）：25-25.
[4]张国钟.雨水管渠入廊设计要点探讨[J].中国市政工程，2016（2）：56-59.
论文作者:王奖庆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
标签：雨水论文; 设施论文; 市政道路论文; 排水系统论文; 径流论文; 道路论文; 面层论文; 《基层建设》2019年第28期论文;