生物滯留池和植草溝設計指南

生物滯留池設計指南

0 前言

生物滯留池不但能滯蓄雨水徑流，還能通過植物、土壤和微生物的物理、化學和生物的三重協(xié)同作用來實現(xiàn)水質凈化，是海綿城市建設的重要技術手段。

在氣候溫和、雨量充沛、地形較平坦的城市，生物滯留池可以發(fā)揮重要作用。

1 目標功能

生物滯留池主要有以下功能：

1. 削減面源污染，改善水環(huán)境質量；

2. 調蓄雨水徑流，削減徑流總量和延緩徑流峰值；

3. 增加滲透面積，緩解熱島效應；

4. 提供動植物棲息地，豐富生物多樣性；

5. 美化景觀。

2 適用條件

在下列幾種情況下，可優(yōu)先采用生物滯留池技術：

1.新建道路兩側綠地可采用生物滯留池（帶），凈化地表雨水徑流，滯蓄雨水，削減徑流峰值；現(xiàn)狀道路存在積水問題或污染較重的，對原有綠化帶改造，可采用生物滯留池形式，控制徑流污染。

2.在現(xiàn)有的廣場、公園、停車場內，布置生物滯留池，削減面源污染，滯蓄雨水，并緩解熱島效應。

3.公共建筑、居民小區(qū)等如果需要雨水再生利用，可使用生物滯留池作為前處理設施。

3 設計計算 3.1設計步驟

生物滯留池組成部分包括預處理區(qū)、進水系統(tǒng)、過濾層、過渡層、排水層、排水系統(tǒng)以及植被等。預處理區(qū)以沉淀作用為主，主要去除懸浮大顆粒；進水系統(tǒng)降低水流速度并均勻布水；過濾層吸附、截留污染物，凈化雨水；過渡層采用較大粒徑的填料，防止過濾層填料進入穿孔排水管；排水層則傳導過濾后的水到排水管中；排水系統(tǒng)包括穿孔排水管、沖洗管、溢流管，排出滲濾雨水，沖洗生物滯留池。

圖1 生物滯留池剖面示意圖

生物滯留池設計步驟如下圖2所示。

圖2 生物滯留池設計步驟圖

3.2面積計算

生物滯留池面積應根據(jù)城市雨洪管理目標和場地限制共同確定，采用集水區(qū)面積百分比法進行計算。

生物滯留池面積百分比由目標污染物種類（TP、TN、有機物等）及其預期去除效率確定。

a=Rx×A (3-1)

a—生物滯留池面積，m2;

Rx—面積百分比;

A—集水區(qū)面積, m2;

當生物滯留池總面積占整個匯水區(qū)面積0.5%時，各污染物去除率出現(xiàn)明顯的邊際效應。

3.3進水系統(tǒng)設計

生物滯留池進水方式多為集中進水，須設計防沖刷保護措施。采用石塊可降低流速并分散水流，應在集中進水口布置石塊，石塊大小和位置可按下圖3-3所示。

3.3.1設計流量

進水流量可按下式計算：

Q=α·q·A×10-3 (3-2)

Q——設計流量（m3/s）

α——綜合徑流系數(shù)

q——暴雨強度（mm/hr）

A——集水區(qū)面積（ha）

暴雨強度公式如下：

 

（昆山）（3-3）

q—暴雨強度，L/(s·hm2)，下同；

P—降雨重現(xiàn)期，a，應取2~10a進行設計，50~100a進行校核;

t—降雨歷時,min，包括地面集水時間t1(10min)和雨水流行時間t2，t2根據(jù)實際情況通過計算確定。

表2 徑流系數(shù)

3.3.2路緣石開口

道路旁生物滯留池進水口設計時需額外考慮一下兩點：

(1)進水口最大寬度應符合相關規(guī)范；

(2)進水口須使設計水量順利流入生物滯留池內。

下式可計算路緣石開口寬度：

Q=Cw·L·h2/3 (3-4)

Cw——是堰流系數(shù)（1.7）

L——開口寬度（m）

h——水流深度（m）

3.4預處理區(qū)設計

集水區(qū)內徑流如果沒有經過植草溝等前處理設施，將攜帶粒徑較大的懸浮顆粒，須在生物滯留池前設置預處理區(qū)去除粗顆粒，避免植物窒息、填料功能受損。預處理區(qū)應能去除粒徑大于1mm的顆粒，并能暫時存儲這些顆粒。預處理區(qū)尺寸按下式計算：

VS=AC·R·LO·FC (3-5)

VS——預處理區(qū)體積（m3）

AC——集水區(qū)面積（m2）

R——截留效率（設定為80%）

LO——沉淀負荷率（1.6m3/ha/年）

FC——清理頻率（年）

預處理池面積由下式計算：

As=VS/DS (3-6)

DS——預處理區(qū)深度（最大不超過300mm）

截留效率可通過下式校核：

R=1-{1+(1/n)·[vs/(Q/1)]}-n (3-7)

vs——截留沉速（100mm/s）

Q/A——流量除以預處理區(qū)面積

n——湍流系數(shù)（0.5）

3.5過濾層設計

過濾層不可或缺，主要作用包括去除污染物和為植物提供營養(yǎng)等。植物能夠加強過濾，使過濾層不板結，還能夠去除部分污染物。過濾層應有足夠的深度使植物正常生長，深度一般為600—1000mm，在深度控制區(qū)，最小深度可取300mm。如果植物中含有深根植物，則過濾層深度應大于800mm，以免生物滯留池被植物根破壞。

濾料表面必須水平，確保水流可完全侵入過濾層，防止沖刷破壞濾料。表面的臨時塘水深最大為0.3m，降低水流速度，提高生物滯留池蓄水能力。

過濾層填料滲透系數(shù)須在50—200mm/h范圍內，若不滿足要求，可通過現(xiàn)場實驗或實驗室試驗矯正，滲透系數(shù)過低則添加適量無角砂，滲透系數(shù)過高可添加部分軟黏土。

含鹽量高和有機碳含量低（<5%）的填料不能滿足植物正常生長，所以不能用于生物滯留池。所用填料須結構穩(wěn)定，避免填料結構破壞使?jié)B透系數(shù)降低影響正常功能。過濾層應有合理的級配，控制粉土和黏土的比例<12%，降低結構破壞的風險。

過濾層填料有機質含量不要超過10%，含鹽量應低于0.63dS/m，即441mg/l。過濾層填料PH應在6—7之間，且填料不能受到病蟲害（如火蟻）。

3.6過渡層設計

排水層與過濾層的填料粒徑差距不能超過一個數(shù)量級，以免濾料進入排水層，被沖進穿孔排水管堵塞排水系統(tǒng)。若排水層采用卵石，則與過濾層粒徑至少差了兩個數(shù)量級，需設置過渡層。過渡層厚度宜為100mm，且過渡層填料應為砂或粗砂。

3.7排水系統(tǒng)設計

3.7.1排水層

排水層將過濾層滲濾下來的水通過穿孔排水管傳導出生物滯留池，是生物滯留池不可或缺的部分。排水層厚度最低是200mm，填料粒徑主要由穿孔管孔徑決定，多采用2-5mm的礫石。排水層內部不能有火蟻等破壞性動物。

3.7.2穿孔排水管

穿孔排水管能有效提高生物滯留池排水能力，面積在100m2以下的小型生物滯留池穿孔排水管間距最大為1.5m，面積在100m2以上的大中型生物滯留池穿孔排水管間距可取2.5m至3m內。此外，穿孔排水管最小水力坡度為0.5%，保證水能夠順利排走。因排水層高度限制，穿孔管直徑最大為100mm。管材可選擇PVC管或柔性穿孔管，在確定管材時需注意如下幾個方面：穿孔管上小孔應較小防止填料自由進入穿孔管；，若生物滯留池較淺或過濾層含水量過少，應盡量避免植物根系進入管道內汲水。

穿孔排水管應確保能夠轉輸最大過濾流量，穿孔管有足夠的排水保水能力，保證濾料不進入穿孔排水管。最大過濾流量可由下式計算：

Qmax=Ksat·L·Wbase·(hmax+d)/d (3-8)

Qmax——最大過濾流量（m3/s）

Ksat——滲透系數(shù)（m/s）

Wbase——底寬（m）

hmax——生物池表面臨時塘池深（m）

d——過濾層深度（m）

穿孔排水管過流能力應大于最大過濾流量，使生物滯留池能應對更極端情況。檢驗穿孔排水管過流能力可按下式計算：

Q perf=B·Cd·A·(2·g·h) 1/2 (3-9)

Q perf——穿孔排水管流量（m3/s）

B——堵塞系數(shù)（取0.5）

Cd——孔口出流系數(shù)（0.6）

A——孔口總面積（m2）

g——重力加速度（9.80m/s2）

h——管道上方最大水深（m）

若Q perf小于Qmax，則需安裝更多穿孔排水管。穿孔排水管根據(jù)制造商規(guī)格確定孔口面積進行校核。

3.7.3沖洗管

排水管應有一節(jié)垂直布置并露出生物滯留池表面，作為沖洗管，便于維修管養(yǎng)。沖洗管無須穿孔，且應包裹密閉，防止水流和異物進入。

3.7.4防滲層

綜合考慮自然土壤的滲透系數(shù)、地下水位、化學組成和與相鄰建筑物距離，以確定生物滯留池是否需要設置防滲層。若生物滯留池填料滲透系數(shù)和周圍原土相比大過一個數(shù)量級，則不需要設置防滲層。

3.7.5溢流井

溢流井是生物滯留池重要組成部分，將雨洪通過溢流井轉輸?shù)绞姓�排水系統(tǒng)，確保生物滯留池正常運行。溢流口宜布置在進水區(qū)附近，以防止高速水流進入池體。如果不能將溢流口布置在進水須控制區(qū)，則需2—10年一遇降雨產生的徑流速度低于0.5m/s，50—100年一遇降雨最大不超過1.5m/s，以防止對植物和濾料的沖刷；在道路街區(qū)布置生物滯留池溢流井，應防止溢流井堵塞，不違反相關規(guī)定。

利用寬頂堰公式和孔口出流公式分別確定溢流井的堰長和寬度。

寬頂堰公式：

Q weir=B·Cw·L·h3/2 (3-10)

Q weir——溢流井流量（m3/s）

B——堵塞系數(shù)（0.5）

C w——堰流系數(shù)（1.7）

L——堰長（m）

h——水深（m）

孔口出流公式:

Q orifice=B·Cd·A·(2·g·h)1/2 (3-11)

Q orifice——淹沒時流量（m3/s）

Cd——排水系數(shù)（0.6）

A——孔口區(qū)域面積（m2）

利用寬頂堰公式得出寬頂堰堰長，進而查表得出應設置溢流井尺寸；利用孔口出流公式得出孔口面積，得出另一個溢流井尺寸。對比二者取大值，即為溢流井大小。

3.8植被配置

植被要求覆蓋整個生物滯留池表面，表面覆蓋植物是生物滯留池的必要組成部分。植物越密集，植物高度越適宜，污染去除效果越好。當雨水被暫時儲存，雨水和植物之間的聯(lián)系加強懸浮顆粒的沉淀和相關污染物的吸收。

植物根系在填料層中不斷生長，防止填料堵塞。植物為生物膜的生長提供基礎條件，幫助生物滯留池去除污染物，尤其是氮和磷的去除。值得提出的是，草皮不適合種植在生物滯留池內，因為草皮的根系不夠發(fā)達，不能快速生長以有效防止填料層堵塞。

選取的植被既要能保證處理效果，也應具有良好景觀效益。一般生物滯留池植物分為三類：地表植物、灌木和喬木。

3.8.1地表植物

地表植物主要處理污染物以及防止侵蝕，配置地表植物時應注意如下5點：

(1)地表植物須覆蓋生物滯留池整個表面；

(2)在具有延伸高度的生物滯留池內設計高葉密度的植物，有利于有效的水處理；

(3)植物布置均勻密集布置使水流均勻、防止沖刷并在過濾介質內產生均勻的根區(qū)；

(4)盡量選用本地植物，并且避免使用有生物入侵風險的植物；

(5)所選植物應能忍耐較長時間干旱和短期淹沒。

3.8.2喬灌木

喬灌木不是生物滯留池所必須，但其能提供舒適、有特色的棲息地，使得整個街區(qū)或公園功能完備。配置喬灌木時應注意如下4點：

(1)樹木宜選用本地樹種，樹冠相對稀少，使地表植物獲得陽光和水分；

(2)設計時要考慮樹木的耐旱耐濕能力；

(3)不能選用落葉植物；

(4)且樹木根系宜淺，避免根系瘋長破壞管道。

3.9設計校核

完成前述設計步驟后，應進行生物滯留池設計校核，保證植被不被暴雨沖刷，確保生物滯留池正常運行。

(1)對于較小的降雨（2—10年一遇），水流流速應低于0.5m/s；

(2)對于較大的降雨（50—100年一遇），水流流速應低于2m/s。

若生物滯留池設計時沒有區(qū)分不同降雨強度，水流速度應低于0.5m/s。

此外，需要重新校核污染物去除效率是否符合規(guī)范，可通過軟件模擬或查閱手冊。

4 施工圖要求 4.1生物滯留池施工設計說明編制要點

①生物滯留池方案的設計計算書，主要包括按照水文和水質目標計算滯留池的面積、調蓄容積、進水口、穿孔排水管、溢流井設計計算等。

②生物滯留池不同深度填料的材質、級配要求。

③生物滯留池不透水層所選材料的規(guī)格、材質、強度等技術參數(shù)。

④生物滯留池排水盲管、沖洗管規(guī)格、材質、強度等技術參數(shù)。

⑤生物滯留池種植植物的配置要求。

⑥生物滯留池施工工藝要求，主要包括管道安裝、填料填充和壓實、進水口和溢流口的布置、植物栽培等。

⑦生物滯留池維護管理要求，主要包括沖洗周期和沖洗方法、植物管養(yǎng)和枯枝清理、進出水口清理等。

4.2生物滯留池施工圖圖紙要求

4.2.1生物滯留池斷面布置圖

①生物滯留池在匯水區(qū)橫斷面上的位置。

②生物滯留池的出水與市政雨水管渠或周邊水系的關系。

③生物滯留池的進水口和溢流井（口）標高。

4.2.2生物滯留池平面布置圖（可在管線綜合圖上標注）

①生物滯留池的平面位置

②生物滯留池溢流井（口）的位置

③排水盲管的布置、管道連接走向等

④沖洗管口的的位置

4.2.3生物滯留池橫斷面圖

①生物滯留池的入水口和底部標高。

②生物滯留池的上下口寬度和邊坡坡度。

③填料區(qū)介質層類型及厚度。

④填料區(qū)雨水調蓄高度和溢流口標高。

⑤排水盲管的管徑。

⑥溢流井（口）中心位置。

4.2.4生物滯留池排水盲管大樣圖

①排水盲管連接俯視圖、盲管間距和開孔大小及數(shù)量。

②沖洗管位置、管徑、連接方式。

4.2.5生物滯留池進水區(qū)大樣圖

①進水口的俯視圖。

②橫剖面圖和縱剖面圖。

③消能系統(tǒng)布置圖

④必要時，預沉池大樣圖

4.2.6溢流井大樣圖

①溢流井（口）的俯視圖和剖面圖

②溢流井（口）的管道連接圖

植草溝設計指南

0.前言

植草溝是通過模擬自然綠地而人為設計和建造的具有可控性和工程化特點的海綿設施。植草溝利用溝渠和植物的協(xié)同作用來實現(xiàn)雨水的收集、轉輸以及凈化，是實現(xiàn)徑流總量控制、污染物總量削減、洪峰延緩、地下水補充的重要技術手段。

在氣候溫和、雨量充沛、河網密布、城市化進程較快的地區(qū)，植草溝可以發(fā)揮重要作用。

1.目標功能

植草溝主要有以下功能：

(1) 轉輸雨水徑流；

(2) 雨水徑流滯蓄；

(3) 徑流污染物削減

(4)補充地下水。

根據(jù)其功能可將植草溝分為轉輸型植草溝和滲透型植草溝，轉輸型植草溝主要是起到收集、轉輸雨水徑流的作用，滲透型植草溝主要起滲透、滯蓄、凈化雨水徑流的作用。在海綿城市建設中應優(yōu)先應用植草溝轉輸雨水徑流。

2.適用條件

下列幾種情況下宜采用植草溝技術：

(1)比較窄的城市道路兩側的機非分隔帶；

(2)建筑落水管斷接口與生物滯留池、濕地或高位花壇等海綿設施之間的雨水徑流轉輸；

(3)小型地塊的雨水徑流收集和轉輸。

3.設計計算 3.1規(guī)模計算

在給定設計進出水水質的基礎上，根據(jù)各污染物目標去除率，按表3-1可查得植草溝與集水區(qū)面積比R。

表3-1各污染物目標去除率與R對應關系

植草溝面積可由式3-1計算：

a=Rx×A (3-1)

式中a—植草溝面積，m2；

Rx—控制性目標污染物去除率所對應的R值，%；

A—集水區(qū)面積，m2，下同。

3.2流量確定

根據(jù)城市暴雨強度公式（式3-2），在給定重現(xiàn)期下計算設計流量。

3.2.1暴雨強度計算

 

式中q—暴雨強度，L/(s·hm2)，下同；

P—降雨重現(xiàn)期，a，應取2~10a進行設計，50~100a進行校核;

t—降雨歷時,min，包括地面集水時間t1(10min)和雨水流行時間t2，t2根據(jù)實際情況通過計算確定。

3.2.2綜合徑流系數(shù)

集水區(qū)綜合雨量徑流系數(shù)的計算按各地塊滲透性質進行面積加權，具體參照表3-2。

表3-2 不同下墊面的徑流系數(shù)

注：以上數(shù)據(jù)參照《室外排水設計規(guī)范》（GB50014）和《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》（DB11/685）。

3.2.3設計流量計算

設計流量及校核流量按式3-3計算，將各自重現(xiàn)期下暴雨強度分別帶入即可。

Q=α·q·A×10-7 （3-3）

式中Q—設計流量，m3/s;

α—綜合徑流系數(shù);

q—暴雨強度，L/(s·hm2)；

A—集水區(qū)總面積，m2。

3.3縱坡和邊坡設計

3.3.1縱坡坡度

植草溝縱坡坡度不應大于4 %，縱坡較大時宜設置為階梯型植草溝或在中途設置消能臺坎。

3.3.2邊坡系數(shù)

植草溝寬度的確定應遵循如下原則：保證處理效果、實現(xiàn)轉輸目標、滿足景觀要求、便于維護管理、保障公眾安全。受場地因素限制，植草溝的寬度一般根據(jù)城市建設預留地的范圍來確定。邊坡系數(shù)取值宜處于0.1~0.25之間。

道路兩側的植草溝邊坡系數(shù)通常會受十字路口影響。在不經過交叉路口時，邊坡系數(shù)的取值主要考慮維護管理和公眾安全。在交叉路口處，若路面高度高于植草溝邊緣高度，邊坡系數(shù)通常應在1/6~1/4之間取值，此時應在路面以下預留排水管道。若路面與植草溝邊緣在同一高程，邊坡系數(shù)應取1/9。植草溝高程的選擇應由城市規(guī)劃和景觀設計者共同決定，在設計過程中也應參考當?shù)毓�路配套設施設計規(guī)范和標準圖集。

3.4斷面尺寸計算

在確定長、寬、邊坡和縱坡系數(shù)的基礎上，過水斷面取水力最優(yōu)斷面，利用曼寧公式并結合具體斷面形式求得植草溝斷面尺寸。

 

式中Q—設計流量，m3/s;

A1—過水斷面面積，m2;

R—水力半徑，m;

S—渠底坡度；

n—曼寧系數(shù)，一般取0.02~0.1。

3.5進水系統(tǒng)設計

3.5.1地表漫流進水系統(tǒng)

地表漫流進水指的是雨水通過路緣與植草溝的高程差自然流入或通過路緣石開口流入植草溝的方式（如圖3-1），一般需考慮在進水口設置消能設施，減少對植草溝的沖刷作用。這種進水系統(tǒng)的優(yōu)點是雨水能最大程度的與植物接觸，起到良好緩沖作用，具有出色的預處理效果，相應地其轉輸能力相對較弱。

路緣石開口寬度的計算采用寬頂堰公式：

Q=Cw·L·h3/2 （3-5）

式中Q—單個開口設計流量，m3/s;

Cw—流量系數(shù)，取1.66；

L—堰寬，即路緣石開口寬度，m；

h—堰上水深，即開口處徑流深度，m。

圖3-1 路緣石的布置形式

3.5.2單點溢流進水系統(tǒng)

單點溢流進水指雨水通過雨水口收集并經過溢流口進入植草溝的方式（如圖3-2）。這種進水系統(tǒng)也要注意盡量減小沖刷效應，可以通過設置消能石或增加植物密度來實現(xiàn)。

圖3-2 溢流進水系統(tǒng)

當采用單點溢流進水時需計算溢流口（進水口）尺寸，其尺寸在設計時需分別按照自由出流和淹沒出流計算，然后取二者中較大的值作為結果。自由出流按照寬頂堰流量公式（3-6）計算，淹沒出流按照孔口出流公式（3-7）計算。由于格柵的阻滯作用，導致進水口過流能力有所降低，在計算中引入阻滯因子B，一般取0.5。

Q堰=B·Cw·L·h3/2 （3-6）

式中Q堰—設計流量，m3/s;

B—阻滯因子，取0.5；

Cw—流量系數(shù)，取1.66；

L—堰寬（溢流口呈矩形時即為其周長），m；

h—堰上水深，設計時取植草溝最大水深（即豎向深度），m。

Q孔=B·Cd·A(2·g·h)1/2 ( 3-7）

式中Q孔—設計流量，m3/s；

B—阻滯因子，取0.5；

Cd—流量系數(shù)，取0.6；

A— 孔口面積，m2；

g—重力加速度，取9.80 m/s2；

h—水面與孔口中心的高度差，m。

3.6設計校核

3.6.1流速校核

植草溝水流流速應滿足：短重現(xiàn)期（2~10年）降雨事件發(fā)生時，流速不應超過0.5 m/s；大重現(xiàn)期（50~100年）降雨事件發(fā)生時，流速不應超過1.0 m/s，最大不得超過2.0 m/s。

3.6.2安全校核

考慮到植草溝的開放性所造成的安全隱患，需要對其進行安全校核，植草溝的安全性一般通過其深度與流速之積來評估。在道路兩側人行道旁的植草溝應滿足：

（1）在大重現(xiàn)期降雨事件發(fā)生時，溝內水流深度與流速之積小于0.4 m2/s；

（2）邊緣與路面等高的植草溝在交叉路口處水深不超過0.3 m。

3.6.3處理能力校核

在植草溝斷面尺寸及縱坡等參數(shù)確定的情況下，比較按照斷面尺寸和長度求得的植草溝面積a1與2.1中求得的a。若a1<a，則處理能力滿足需求；反之則需根據(jù)實際做出調整。

3.7植物配置

轉輸型植草溝主要是起到收集、轉輸雨水徑流的作用，植物配置應優(yōu)先考慮設施的功能性，轉輸型植草溝應選擇滿鋪草坪，最大限度的實現(xiàn)雨水徑流的轉輸。

滲透型植草溝有滲透、滯蓄、凈化雨水徑流的作用，植物配置應遵循以下原則：

（1）應兼顧設施功能和景觀效果相結合，營造三季有花、四季有景的效果；

（2）選擇鄉(xiāng)土樹種為主的植物，提高植物成活率；

（3）選擇具有耐水濕、耐澇、耐旱等生長習性的植物；

（4）選擇吸收能力強，對徑流污染物有一定的凈化效果的植物，特別是氮、磷的去除。

（5）選擇有觀賞性，滿足景觀效果的植物。

圖3-4 滲透型植草溝示意圖

滲透型植草溝的植物配置建議：

（1）路旁綠地：植物配置以垂絲海棠、櫻花、碧桃、紫荊、紫薇、木槿、花石榴、金桂、臘梅、山茶等小喬木為主干樹種，搭配紅葉石楠、毛鵑、小葉梔子、金森女貞、南天竹、紅花繼木、迎春、大花萱草、紅花美女櫻、紅帽月季、大花金雞菊、花葉玉簪、茶梅、常下石竹、紅花酢醬草、金邊麥冬、花葉絡石等灌木、地被，常綠、落葉、觀葉、觀花、觀果不同植物的搭配，凸顯植物的季相變化、層次分明，增加觀賞性。

（2）耐水濕植物：水生美人蕉、黃花美人蕉、西伯利亞鳶尾、黃菖蒲、千屈菜、旱傘草、花葉蘆竹、金葉石菖蒲等。

（3）觀賞草類：矮蒲葦、花葉芒、細葉針茅、紫葉狼尾草、狼尾草、日本血草、金葉苔草等。

4.施工圖要求 4.1植草溝施工設計說明編制要點

①植草溝方案的設計計算書，主要包括按照水文和水質目標計算植草溝的面積、斷面尺寸、邊坡和縱坡、進出水口設計計算等。

④植草溝溢流口(管)材質、強度，格柵規(guī)格、材質等。

⑤植草溝種植植物的配置要求。

⑥植草溝施工工藝要求，主要包括管道連接、土壤壓實、進水口和溢流口的布置、植物栽植等。

⑦植草溝維護管理要求，主要包括植物管養(yǎng)和枯枝清理、進出水口清理等。

4.2植草溝施工圖圖紙要求

4.2.1植草溝平面布置圖

①植草溝雨水管網和其他海綿設施位置關系。

②植草溝長度。

③進水口與溢流口數(shù)量、間距。

4.2.2植草溝橫斷面布置圖

①植草溝與道路位置關系。

②道路坡度、寬度。

③植草溝橫斷面尺寸。

④雨水管位置、管徑。

4.2.3植草溝縱斷面布置圖

①植草溝縱坡坡度。

②植草溝底部標高。

4.2.4進水系統(tǒng)大樣圖

①若采用表面漫流進水系統(tǒng)，需給出路緣石開口橫、縱剖面圖，注明開口尺寸和高程布置。

②若采用單點溢流進水系統(tǒng)，需給出溢流設施橫、縱剖面圖，俯視圖。

4.2.5植草溝末端與其他設施連接處大樣圖

①俯視圖，各構筑物和管道材質、尺寸。

②橫剖面圖，標明關鍵位置高程，地面高程。

③必要時，縱剖面圖輔助說明。

來源：未來的海綿城市

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城市道路海綿方案設計指引

0前言

本設計指引用于指導新建和既有城市道路的海綿方案設計，主要內容包括前期準備、指標確定、方案設計、績效分析、監(jiān)測方案、工程投資估算、成果要求，共七章。

1前期準備

1.1資料搜集

（1）項目概況。包括項目區(qū)域位置、道路長度、寬度、等級、車流量等。

（2）基礎資料收集。包括道路平面圖、道路橫斷面圖、道路縱斷面圖及其它項目相關的資料。

（3）現(xiàn)狀基礎條件及分析。收集道路項目所在區(qū)域的土地利用、水文氣象、地形地貌、土壤類型、水系及水質、地下水位、排水設施等現(xiàn)狀資料，分析海綿道路建設的基底條件及可行性。

（4）相關規(guī)劃。包括城市總體規(guī)劃、城市控制性詳細規(guī)劃、海綿城市專項規(guī)劃、防洪排澇規(guī)劃、水污染防治規(guī)劃、道路交通規(guī)劃等。

1.2現(xiàn)場踏勘

（1）實地考察道路建設現(xiàn)狀，明確用地范圍、周圍地形地貌、現(xiàn)狀排水設施等。

（2）明確可建設海綿設施的空間位置。

（3）了解道路及其周邊水系情況。

（4）采集路面徑流，分析SS、CODCr、NH3－N、TN、TP等特征污染物濃度。

2指標確定

依據(jù)海綿城市專項規(guī)劃等，結合現(xiàn)場踏勘情況，分析現(xiàn)狀資料、徑流特征等，確定道路項目海綿方案的指標，主要包括徑流污染削減率、年徑流總量控制率等。

3方案設計

3.1總體方案設計

統(tǒng)籌協(xié)調規(guī)劃、給排水 、園林、道路、水文等專業(yè)，依據(jù)因地制宜、經濟有效、方便易行、便于維護的原則，落實海綿道路的建設指標。

總體方案應以道路安全為重，兼顧設施的功能和景觀要求，應滿足《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ37）中的相關要求。

總體方案設計是海綿方案設計的基礎，包括劃分匯水分區(qū)和確定海綿策略。

3.1.1匯水分區(qū)劃分

城市道路橫斷面、下墊面情況基本一致，根據(jù)道路的豎向，尤其是相對高點和低點、道路橫坡劃定道路匯水分區(qū)，確定匯水區(qū)域徑流流向，分區(qū)域進行徑流控制。

3.1.2海綿策略確定

道路海綿方案策略是指海綿設施的布置方式，有集中式和分散式兩種。

①當?shù)缆房v坡≥2%且道路相對低點的綠化帶或退讓綠地有足夠可利用空間時，應利用綠化帶或退讓綠地布置集中式海綿設施。

②當?shù)缆房v坡<2 %時，宜采用分散式海綿設施，沿道路縱坡布置，利用道路綠化帶和兩邊退讓綠地設置各類海綿設施。

3.2海綿設施設計

城市道路海綿方案設計除集中式海綿設施和分散式海綿設施設計外，還應包括人行道及車行道的透水鋪裝設計、路邊停車場設計和其它特殊類型海綿方案設計。

3.2.1集中式海綿設施設計

集中式海綿設施設計內容包括雨水導流方式設計和集中式海綿設施詳細設計。

（1）雨水導流方式設計

根據(jù)道路實際情況，宜在道路綠化帶或兩邊退讓綠地內設置轉輸型植草溝，匯流、轉輸車行道及人行道雨水徑流。

①可使用比表面積法確定植草溝面積。

②應使用曼寧公式設計計算植草溝斷面尺寸。

③植草溝縱坡坡度不應大于4%，道路縱坡較大時宜設置為階梯型植草溝或在中途設置消能臺坎。

④植草溝內宜種植密集的草皮，選取耐鹽、耐淹、耐污的本土植物。

⑤植草溝前端宜設置碎石、沉淀池。

⑥植草溝內應設置溢流設施如蓋篦雨水井。

⑦道路條件不允許設置植草溝時可采用滲管、滲渠等設施轉輸雨水徑流。

圖3-1 植草溝示例

（2）集中式海綿設施詳細設計

集中式海綿設施應采用雨水儲存或調蓄能力強的海綿設施如雨水濕地、濕塘、調節(jié)塘。

①應使用容積法和水量平衡法確定設施規(guī)模。

②進水口應設置消能設施如碎石、消能坎。

③海綿設施內應設置溢流設施，包括溢流豎管和溢洪道。

④應設置護欄、警示牌等安全防護與警示措施。

⑤新建道路毗鄰城市內河道、湖泊時，可考慮利用海綿設施轉輸、滯蓄和排放雨水徑流，不再設置雨水排水管渠。

圖3-2 雨水濕地示例

3.2.2分散式海綿設施設計

分散式海綿設施設計內容包括海綿設施種類的選取和海綿設施詳細設計，布置在道路綠化帶或退讓綠地內的分散式海綿設施不應與《城市道路綠化規(guī)劃與設計規(guī)范》（CJJ75）中的相關要求相沖突。

（1）海綿設施選取

中分帶：

①既有道路橫坡內傾時，宜在道路中分帶內設置海綿設施。中分帶寬度≥4m，宜在中分帶內設置生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園、濕塘；中分帶寬度<4m時，宜在中分帶內設置植草溝，將雨水徑流導流至海綿設施。

②新建道路中分帶寬度<4m時，中分帶不承接雨水徑流；中分帶寬度≥4m時，道路橫坡可設計為內傾，在中分帶內設置生物滯留帶、下沉式綠地等。

③徑流總量控制或雨水資源利用指標要求較高且地下空間允許時，可在中分帶下設置雨水儲存設施（如蓄水模塊）。

圖3-3 生物滯留帶示例

圖3-4 蓄水模塊示例

側分帶：

側分帶一般包括機動車道與非機動車道之間的分隔帶、人行道與車行道之間的分隔帶。

①機動車道與非機動車道之間的分隔帶寬度≥1.5m時，宜將其設計或改造為生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園；機動車道與非機動車道之間的分隔帶寬度<1.5m且有退讓綠地時，分隔帶可不承接雨水徑流而將徑流導入退讓綠地；機動車道與非機動車道之間的分隔帶寬度<1.5m且無退讓綠地時，宜將其設計或改造為植草溝，將雨水徑流導流至合適的海綿設施進行處理。

②人行道與車行道之間的分隔帶寬度≥1.5m時，宜將其設計或改造為生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園；人行道與車行道之間的分隔帶寬度<1.5m時，宜在分隔帶內設置單個或成帶的生態(tài)樹池。

③徑流總量控制或雨水資源利用指標要求較高且地下空間允許時，可在側分帶下設置雨水儲存設施（如蓄水模塊）。

圖3-5 下沉式綠地示例

圖3-6 單個樹池示例

圖3-7 成帶樹池示例

退讓綠地：

①退讓綠地寬度≥5m時，宜在退讓綠地內設置成調蓄功能為主的海綿設施如濕塘、雨水濕地、調節(jié)塘等；退讓綠地寬度<5m時，宜將退讓綠地設計或改造為生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園。

②徑流總量控制或雨水資源利用指標要求較高且地下空間允許時，可在退讓綠地下設置雨水儲存設施（如蓄水模塊）。

（2）分散式海綿設施詳細設計

分散式海綿設施可采用生物滯留池、雨水花園、生態(tài)樹池、下沉式綠地等生物滯留設施以及濕塘、雨水濕地、調節(jié)塘、蓄水模塊等雨水儲存、調節(jié)設施。

①可使用比表面積法確定生物滯留設施面積。

②應使用容積法和水量平衡法確定雨水儲存、調節(jié)設施規(guī)模。

③海綿設施進水口應設置消能設施如碎石、消能坎。

④海綿設施前端應設置沉淀池（井）、棄流井（管）等設施，對初期雨水徑流進行預處理或棄流。

⑤道路縱坡大于1%，生物滯留設施應設置擋水堰/臺坎，以減緩流速并增加雨水滲透量。

⑥海綿設施設計時應設計必要的防滲措施，防止徑流雨水下滲對道路路面及路基的強度和穩(wěn)定性造成破壞。

⑦生物滯留設施內宜種植耐鹽、耐淹、耐污的本土植物。

⑧新建道路毗鄰城市內河道、湖泊時，可考慮利用海綿設施轉輸、滯蓄和排放雨水徑流，不再設置雨水排水管渠。

（3）分散式海綿設施設計示例

類型I

類型I橫斷面形式為：機非混合，人行道路面標高高于機非混合車道，無側分帶，路兩側有退讓綠地，寬度約1m。道路橫坡為中間向兩側傾斜，人行道坡向與道路橫坡一致。

改造方案：退讓綠地設置為植草溝，退讓綠地下設置蓄水模塊，改造后橫斷面見圖3-8。

圖3-8 海綿改造方案（類型I）

排水方式：路牙處每隔十五米設置雨水預處理導流井，機動車道徑流入導流井后，通過管道排入路兩側植草溝；人行道徑流直接散流至植草溝內；草溝底部可間隔設置滲水蓄水模塊并每隔30米設置溢流井，與雨水檢查井連接，徑流收集方案見圖3-9。

圖3-9 徑流收集方式（類型I）

類型II

類型II斷面形式為：中分帶寬2m，側分帶寬2.5m，退讓綠地寬5m，道路橫坡坡向為外傾。

改造方案：機動車道一側的1.25m側分帶設計為傳統(tǒng)綠化帶，人非共板車道一側的1.25m側分帶設計為雨水花園，用PVC板分隔；退讓綠地設計為下沉式綠地，改造后橫斷面見圖3-10。

圖3-10 海綿改造方案（類型II）

排水方式：機動車道徑流由弧形入口匯入側分帶，并漫流至雨水花園，由溢流式雨水口排入市政雨水管；人非共板車道徑流漫流至下沉綠地，溢流式雨水口排入市政雨水管，徑流收集方案見圖3-11。

圖3-11 徑流收集方案（類型II）

3.2.3 人行道及車行道的透水鋪裝設計

⑴人行道

人行道宜采用透水磚鋪裝。

①透水磚鋪裝應符合《透水磚路面技術規(guī)程》（CJJ/T188）的規(guī)定。

②土壤透水弱或場地地下水位較高時，應在透水磚鋪裝的透水基層內設置排水管或排水板。

圖3-12 透水磚鋪裝示例

⑵車行道

車行道宜采用透水水泥混凝土或透水瀝青混凝土鋪裝。

①透水水泥混凝土鋪裝應符合《透水水泥混凝土路面技術規(guī)程》（CJJ/T190）的規(guī)定；透水瀝青混凝土鋪裝應符合《透水瀝青路面技術規(guī)程》（CJJ/T135）的規(guī)定。

②非機動車道透水水泥混凝土鋪裝宜采用全透水結構。

③機動車道透水水泥混凝土鋪裝宜采用半透水結構。

④車行道透水瀝青混凝土路面結構一般采用I型，道路年徑流總量控制率指標高時，宜采用II型或III型。

⑤車行道透水鋪裝應考慮路面下排水，應在路面結構層內設置排水U型槽、滲水盲溝（管）匯集雨水，排入雨水口。

圖3-13 透水瀝青混凝土鋪裝示例

3.2.4 路邊停車場設計

路邊停車場應設計為生態(tài)停車場，停車位設計成透水鋪裝形式，周圍綠地應設計或改建為具有徑流處理功能的海綿設施如生物滯留池、雨水花園等。雨水徑流經植草溝或線性排水溝導入海綿設施處理排放。

圖3-14 生態(tài)停車場示例

3.2.5 其它特殊類型海綿方案設計

城市道路海綿方案設計也要重視下穿和高架等特殊類型的道路。

（1）道路交叉口：應按豎向設計設置雨水口，并應采取措施防止路段的雨水流入交叉口。豎向條件允許時，可將交叉口雨水口與鄰近海綿設施相連。

（2）公交站臺：可在公交站臺旁設置雨水罐，收集、儲存公交站臺頂棚雨水用于澆灌公交站臺旁綠化帶。

（3）高架道路：應在高架路下方設置海綿設施，宜采用生物滯留池或有徑流處理功能的雨水儲蓄設施等。

圖3-15 高架路海綿方案示意1

圖3-16 高架路海綿方案示意2

（4）下穿道路：應采取設置調蓄池、蓄水模塊等綜合措施達到規(guī)定的設計重現(xiàn)期。

4績效分析

4.1 總體目標校核

（1）年徑流總量控制率

根據(jù)《海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建（試行）》（2014）中規(guī)定的容積法計算海綿方案實施后的年徑流總量控制率。

（2）徑流污染削減率

應查閱相關文獻或從當?shù)貦z測機構獲得該地區(qū)不同道路的徑流污染現(xiàn)狀資料，作為徑流污染源強數(shù)據(jù)。再根據(jù)所采用的不同類型海綿設施的設計負荷，所對應的污染物去除率、海綿設施的匯水面積和當?shù)乇┯陱姸裙�式，計算出整條道路的徑流污染削減率和雨水徑流排放口的污染物濃度。

4.2 績效模擬分析

（1）水文效應模擬分析

用SWMM、MUSIC、XPdrainage等模型，以道路海綿方案為基礎，建模分析方案實施前后水文效應，應給出正常雨型和極端降雨事件下分析結果，包括徑流洪峰削減量和徑流洪峰延緩時間。

（2）水質效應模擬分析

用SWMM、MUSIC、XPdrainage等模型，以道路海綿方案為基礎，以徑流特征分析得到的污染源強數(shù)據(jù)、不同類型海綿設施的去除率、各海綿設施對應的匯水面積作為輸入參數(shù)，分析方案實施前后水質效應，應分析SS、CODcr、NH3－N、TN、TP等特征污染物去除效果和雨水排放口的水質。

5監(jiān)測方案

海綿設施投入使用半年后，可進行績效監(jiān)測。

道路海綿設施的水質績效監(jiān)測宜采用人工取樣方法，必要時可采用自動在線監(jiān)測。

應在降雨事件發(fā)生并徑流形成后，于不同類型海綿設施的徑流入口和出口取樣。還應在道路對外雨水排口（接口）取樣。

常規(guī)水質檢測指標應包括SS、CODcr、NH3－N、TN、TP等。

應采用模擬降雨方式或采用自動在線監(jiān)測方式進行水文效應的監(jiān)測。

6工程投資估算

工程投資估算通過對工程量的估算，參考分部分項工程的綜合單價，計算工程總體投資。

7成果要求

7.1設計說明書

設計說明書應包括項目概況分析、目標指標確定、總體方案設計、海綿設施設計、總體目標校核、績效模擬分析、監(jiān)測方案、工程投資估算等章節(jié)。

7.2附圖

（1）與市政雨水管網或周邊水系位置關系圖

（2）海綿設施平面布置圖

（3）海綿設施橫斷面布置圖

（4）海綿設施豎向設計圖

（5）海綿設施正常運行徑流排放組織圖

（6）海綿設施溢流運行徑流排放組織圖

（7）海綿設施無法運行徑流排放組織圖

7.3附表

（1）各海綿設施技術指標統(tǒng)計表

（2）海綿設施調蓄容積表

（3）水文效益分析表

（4）水質效益分析表

（5）海綿方案工程投資估算表

轉載：未來的海綿城市

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