镇江市海绵设计案例及分析

镇江市海绵城市设计案例及分析2015年3月第一批16个海绵城市试点城市：时间过半，各显神通。示范工程、系统研究、技术研发、标准规范、产业配套、机制创新。2016年4月第二批14个海绵城市试点城市：积极开展，起点更高。湖南、浙江、陕西、江苏、广西等各省开展了省级试点城市和示范工程中央财政支持省级财政支持海绵城市（SpongeCity）是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“韧性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市方案设计源头削减过程措施末端治理不同类别地块的建设思路海绵设施1.下凹绿地2.雨水花园3.雨水花坛4.透水铺装等居住小区1.植草沟2.生态树池3.透水路面4.生态草沟等城市道路绿色屋顶1.雨水罐2.雨水箱3.雨水调蓄池4.水景观雨水回收利用自然排水系统1.植草沟2.植草洼地3.雨水塘等主要海绵（LID）设施海绵（LID）设施主要是在场地内通过植被、土壤等软质工程措施来管理雨水，也就是采用雨水的渗透、过滤、储存和蒸发方法，维持场地开发前后的水文平衡。不同于雨水通过雨水口——管道——河道的常规排水方式，海绵（LID）设施是通过源头的、分散的、景观式的设施来调节径流量，削减径流峰值和初期径流污染物。自然排水系统传统的排水系统让雨水顺着街道流入收集管道，然后排入河流或湖泊自然排水系统将雨水留住，对地下水进行补充。自然排水系统的组成：植物、地表洼地和渗透空间、人工改良土壤、本地土壤、排水管道（选择性）道路硬质路面雨水通过开口路缘进入路边绿地，绿地中设置生态树池、生态草沟等滞蓄和生物滞留设施，人行道和非机动车道采用透水材料减少径流。城市道路屋顶雨水散排或断接居住小区居住小区绿色屋顶是一种具有降温隔热效果的屋面形式。这类型需要像地面花园般的精心养护，需要较厚的生长介质，对屋顶结构要求较高，可选用的植物类型也较多；主要可起到减少径流，蓄积雨水的作用。绿色屋顶回收的雨水雨水利用镇江市LID设计案例随着城市的迅速扩张，城市水污染和内涝在中国城市已经成为一个严重的问题。在世界上许多地区，使用低影响开发技术替代“灰色雨水设施”来减少径流量和削减洪峰已被证明是有效的解决方案。镇江，拥有丰富的降雨和密集的水网，和中国的许多城市一样存在水环境问题，其主要原因是污染排放点和降雨面源对河流和湖泊水质的破坏。此外，在汛期,许多地区的内涝洪水是由于不透水面积迅速增加而导致的。有效管理城市的雨水，是镇江解决水污染和内涝防治的至关重要的问题。从2010年以来，我们通过学习调查一些低冲击开发雨水管理(LID)技术在美国、日本、澳大利亚和欧洲国家成功的案例，开始尝试对城市雨洪进行生态化、资源化管理。案例一：金山湖路海绵设计1.简介金山湖路位于镇江市北部滨水区的金山湖风景区，区域内自然环境优美，人文景观丰富，规划以休闲旅游、低密度居住和高档商务为主。在这个案例研究中，我们利用金山湖路的道路绿化侧分带建立生态植草沟和雨水花园，采用渗透、滞留、传输相结合的方式对道路和周围汇水区径流进行管理，沿着道路没有布置纵向排水管道，径流通过植草沟和雨水花园传输，收集至排水横管排放到河道。LID设施整体按照30年一遇暴雨事件设计，重点考虑初期雨水的处理和年径流总量控制率，年径流总量控制率最终大于92%。案例一：金山湖路海绵设计2.道路概况道路长约4.7公里，红线宽32-40米，道路西侧有一条规划20米宽水系。此处原地貌为长江河漫滩，地块高程较低，历史上一直是积涝的圩区，随着城市开发及景区建设，对周边水系的水质要求也不断提高。LID技术设计的核心是利用下渗式植草沟，通过收集、下渗、过滤、调蓄、排放、溢流的过程管理降雨径流。期望通过将排水与景观结合的方式，发挥生态和排水的双赢功能。本次示范段项目覆盖范围645米。案例一：金山湖路海绵设计3.海绵措施金山湖路的原始设计是依传统雨水管渠，流域径流通过道路雨水口收集进入地下混凝土雨水管渠（采用短历时暴雨强度公式，5年一遇重现期计算管渠尺寸，管渠尺寸在400mm~800mm），然后直接排放入紧邻道路的河道。设计没有考虑减少面源污染和控制雨水峰值。示范段的设计是应用LID的生态排水方法，将入渗式植草沟作为收集和输送雨水径流的通道，不仅有效减少径流峰值，并且大大减少直接排放到景区水系的径流面源污染物。根据方案比选和现场勘察，提出将四个LID组件引用在金山湖大道示范段的设计和施工中。LID组件自然排水系统雨水花园透水混凝土开口路牙/溢流井盖案例一：金山湖路海绵设计3.1自然排水系统替换原有绿化带金山湖路的自然排水系统为两侧布置的截面为3.5米宽、0.2~0.3米深的生态草沟。单侧自然排水系统的长度约590米，坡度沿道路纵向坡度设置。生态草沟混合土壤采用透水性土壤、水洗砂、水洗碎石由上至下配置而成，并在草沟内种植本地的常绿乔木和灌木。通过道路横坡设置和路牙开口，使路面雨水自然收集进入生态草沟。在水洗碎石层铺设盲管，连接到道路最低处雨水花园溢流口下的集水井；沿生态草沟沟槽侧面和底面放置土工布并刷沥青层防护。案例一：金山湖路海绵设计3.2雨水花园的建设通过使用金山湖路与其它道路交叉路口处的两处道路低点，设置四个小型雨水花园，用来调蓄植草沟收集的雨水并溢流排放。每个雨水花园面积约10平米。雨水花园的基础建设方法类似于以上所描述的自然排水系统，但其表面不种植植物，以一层厚粒径河卵石铺面代替，目的是沉积并阻拦来自植草沟径流的泥水和悬浮垃圾，减少溢流雨水对下游水系的污染。雨水花园表面河卵石需要定期清洁维护，以保证它的使用功效。雨水花园（位置）（平面）（断面）案例一：金山湖路海绵设计3.3透水混凝土替换原有人行道铺装为了增加降雨入渗，金山湖路的人行道采用了透水路面。面层采用了彩色透水混凝土，保证降雨能够快速入渗，使得行人步行时不湿滑、更安全。案例一：金山湖路海绵设计3.4开孔、开口路牙及溢流井盖统筹考虑径流量和使用安全性，我们对分隔带朝向快车道的路牙进行了30cm间隔设置方式，对分隔带朝向快车道的路牙进行开孔设置。间隔和开口的尺寸根据宽顶堰公式计算，设定最高堰顶水头5mm，而其径流量根据汇流面积采用本地短历时暴雨强度公式计算。将设置在分隔带末端雨水花园中的雨水井盖更换为溢流雨水井盖，按照30年一遇的标准、采用本地24小时长历时暴雨强度公式算井盖收水能力和管道排水能力，确保道路在遭遇30年一遇降雨时低点不积水。案例一：金山湖路海绵设计4.水质目标设计目标是使河道湖泊的水质保持在《地表水环境质量标准》(2012年国家环保总局)在IV级以上，满足景观用水要求。与传统的雨水口直接收集径流排放进入水体不同的是，本项目的入渗式植草沟使径流在源头和传输途径中能够利用植物拦截分解和土壤过滤净化作用，对初期雨水中SS、TP、TN以及重金属等物质进行去除（参考数据来自《城市面源污染的控制原理和技术urbandiffusepollutioncontrolprinciples&technologies》尹澄清等著）。污染物去除效率数据参见下表：污染物TSSTP溶解性PTNNObxCuZn细菌去除率93%83%70%92%90%70%86%—案例一：金山湖路海绵设计5.径流比较我们使用SWMM5软件对自然排水系统进行数学建模，分别采用用1年一遇、2年一遇、5年一遇短历时（2小时）雨型和10年一遇、20年一遇、50年一遇长历时（24小时）情况下进行模拟，对比无LID设施情况下排水管渠系统。结果显示自然排水系统在减少径流总量和削减径流峰值方面优于原传统设计。通过对50年一遇的极端的事件模拟，可以看出自然排水系统减少最大峰值的约14%，径流体积约46.7%。径流峰值削减量图径流总量削减量图案例一：金山湖路海绵设计50年一遇24小时降雨径流对比案例二：解放南路改造海绵设计1.简介解放南路位于镇江市老城区中心，是老城区最重要的一条南北向综合性干道，道路两侧均为商业门面。本次改造以路面出新、交通功能提升为主，需要保留现状道路两侧种植的30~50年树龄的法国梧桐树。项目开始于2014年，2015年镇江获得海绵城市建设试点后增加了海绵改造要求，海绵改造重点考虑对降雨径流面源污染进行削减，同时考虑30年一遇降雨事件时的防涝，年径流总量控制率要求尽可能做到最大。改造前照片及断面案例二：解放南路改造海绵设计2.海绵措施道路断面改造没有给予充分的LID设施空间，道路硬化率高、产流大。道路下原管道排水系统保留，通过增加一道d1500管道将原1年一遇的雨水管道系统标准提高到5年一遇。改造后断面（未给予充分的LID设施空间）保留人行道现状多年生法桐，将法桐之间改造成生态树池，车行道雨水径流通过开口路牙流入生态树池，渗透、净化经盲管排入设置在树池中的雨水口、进入雨水管道系统。超渗雨水通过溢流雨水口进入管道系统。人行道采用透水铺装，增加下渗，减少降雨径流。LID组件生态树池透水铺装开口路牙/溢流雨水口案例二：解放南路改造海绵设计3.生态树池生态树池的布置结合现状及增设雨水口及现状法桐的位置，避让现状电话亭消火栓等障碍物，需要景观专业紧密配合营造商业街区的氛围。结合沿线人行道336棵法桐布置了52座生态树池，生态树池长度4米~12米不等，宽度为2米。生态树池的效果考虑法桐的生长特性以及人行道透水铺装的结构，生态树池表面低于车行道约25厘米，树池内的植物选择了耐短期侵泡的绿色植物。生态树池大样图蓄水层透水土壤（过滤介质层）碎石层（内含盲管）溢流雨水口案例二：解放南路海绵改造案例二：解放南路改造海绵设计5.人行道透水铺装6.溢流雨水口溢流式雨水口入口标高高于透水土壤表面底部100mm。生态树池中落叶枯枝较多，极易堵塞传统平篦式雨水口，本项目特别设计“凸式”矩形溢流井盖（与北京泰宁雨水公司研究定制），同时溢流口周围散铺卵石，起沉淀杂质、缓冲径流的作用。案例二：解放南路改造海绵设计7.改造后效果全线共设置生态树池52座，总面积832m2，人行道透水铺装面积12124m2。控制降雨量H=11.9mm,对应镇江市年径流总量控制率指标，达到54%控制率要求。案例三：周湾路设计案例1.简介周湾路位于镇江市官塘新城，是新城中心南北向主干道，全长6公里。周湾路全段采用雨水生态化处理设计，道路雨水必须经侧分带生态草沟、人行道生态树池等LID设施后方可排入市政雨水管。本案例LID设计研究考虑三个方面：1。保证排水安全：在现有传统雨水排水设计抵御2年一遇重现期雨水的基础上，通过蓄、渗处理达到10年一遇标准，并提出提出对50年一遇雨洪的应对措施；2。净化水质：通过生态化处理后，基本消除初期雨水污染，道路雨水可直接排入河湖，保护河湖水质。3。增加蓄水，加大入流，消减洪峰，变雨水为资源，改善生态环境。2.海绵措施根据道路两侧用地及对面源污染削减的要求不同，周湾路设计采用了传输型草沟、生态滞留草沟、雨水花园、生态树池、雨水调节塘等多种LID设施。案例三：周湾路设计案例LID组件生态滞留草沟雨水花园生态树池溢流雨水口/井人行道暗涵自然排水系统雨水调节塘案例三：周湾路设计案例3.道路侧分带快车道路面径流通过开口路牙进入侧分带植草沟系统，传输型草沟设置在上游，雨水花园设置在低点，根据水质净化要求还设置了部分生态草沟。雨水在植草沟系统和雨水花园内蓄滞、蒸发，同时通过入渗，植物拦截、吸附等方式得以净化。案例三：周湾路设计案例4.道路外生态化草沟慢车道和人行道路面径流通过立篦式路牙进入生态树池或通过人行道暗涵进入道路两侧15米绿化带内设置的生态化雨水沟。生态沟内采用植草沟、自然排水系统、溢流雨水篦等。根据不同的径流峰值和污染物削减要求，部分路段的生态沟内还设置有多级雨水塘。生态沟防山洪能力按20年一遇设计，排水系统按50年一遇进行灾害性评估。案例三：周湾路设计案例5.专业间协调道路横断面的设计侧分带中的（生态滞留）草沟、雨水花园的设置，需要与道路工程师协调，预留空间且不得影响道路结构安全。景观