海绵城市理念应用探讨——以西安地铁五号线停车场LID设施设计为例论文_张东海

中铁第一勘察设计院集团有限公司 环境与设备设计处 陕西西安 710043

摘要：海绵城市，可以有效的解决城市内涝问题，对于维持场地开发前后的水文特性，保持生态平衡，促进人与自然和谐发展也具有重要的意义。在西安地铁五号线停车场中设计低影响开发设施，对场区雨水净化、控制，达到了场区年径流总量控制率≥60%、年TSS去除率≥50%的目标。

关键词：地铁停车场；海绵城市；低影响开发设施；年径流总量控制率；年TSS去除率；

1、前言

传统城市，未考虑雨水可持续开发与利用，重点强调了“排”的概念。随着城市化的不断发展，道路不透水路面的增多，盲目的开发使得雨水无法及时的下渗和利用，造成了城市内涝和径流污染的频繁发生。海绵城市利用低影响开发雨水系统，以有效的解决城市内涝问题，使得场地开发前后的水文特性保持不变，达到有效削减雨水径流流量、暴雨洪峰流量，减少雨水径流污染的目的。低影响开发雨水系统的种类很多，从源头、中途和末端可分为绿色屋顶、初期雨水弃流装置、渗透井、植被浅沟、透水铺装、下凹式绿地、湿塘、人工湿地、调蓄池等[1]。

2、西安地铁五号线停车LID设施设计

2.1、设计背景及目标

西安地铁五号线停车场位于陕西省西安市西咸新区沣西新城，西咸新区于2015年4月成功申报国家海绵城市建设试点城市，成为首批16个试点城市之一。根据《西咸新区沣西新城海绵城市专项规划》要求，停车场建成后场内年径流总量控制率≥60%、污染物控制TSS消减率≥50%。为达到规划要求并减小停车场建设后对周围生态环境造成的影响，停车场需要建设LID设施。

2.2、设计方案

西安地铁五号线停车场总占地8.6394hm2，停车场区内设综合楼、运用库、换热站、车库、洗车库、牵引变电混合所、信号楼、污水处理站等建筑，场内股道区采用有渣轨道。结合停车场场平、建筑物雨水排放特点及场内雨水管网流向，将停车场划分为六个汇水分区。

本停车场平面布置紧凑、屋面面积大、地面硬化率高、场区绿化布置不均衡、地表径流系数高，造成场区内LID设施布置困难，只能将LID设施布置于沿道路成条状布置绿地内。停车场运用库屋顶雨水采用虹吸排水系统，为避免虹吸雨水落地后对LID设施造成的冲击，在运用库下游设置雨水调蓄池。

（1）项目下垫面分析

停车场下垫面包括：屋面、有渣轨道、硬化路面、绿地，具体见表1。

（2）综合径流系数计算

对每个汇水分区综合径流系数进行单独计算，计算公式如下：

Ψ=（F1Ψ1+ F2Ψ2+ F3Ψ3+ F4Ψ4+ F5Ψ5）/（F1+ F2+ F3+ F4+ F5）

各汇水分区综合径流系数计算结果见表2。

（3）LID设施径流控制量计算

依据《西咸新区沣西新城海绵城市专项规划》要求，本场地径流总量控制率≥60%，对应的设计降雨量为8.6mm，每个汇水分区所需控制的径流量具体见表3。

本设计在每个分区内均设置生态滞留草沟，设计参数为：蓄水高度0.15m，覆盖层厚0.05m，换填土层厚0.4m，碎石层0.45m；另外，在一区、二区下游分别设置1座有效容积为80m3的调蓄池，雨水在调蓄池内进行沉淀，超出调蓄能力的雨水溢流进入场区雨水管道系统排出。调蓄池内的雨水在雨停天晴后，通过泵提升进入场区雨水管网。各分区径流控制量见表4。

表4 各分区生态滞留草沟设施径流控制量表

注：LID措施控制容积V=A×（蓄水高度×1+单位长度种植土体积×0.3+单位长度砾石体积×0.5）×容积折减系数；容积折减系数取0.65。

（4）径流总量控制率达标校核

场区内LID设施的总有效径流控制量为943.67 m3，按照容积法反算相当于控制径流量为10.9mm，对应的径流总量控制率约为68%。

（5）年TSS削减率计算

低影响开发设施对SS的平均去除率=（生态滞留草沟对应的汇水服务面积×85%+调蓄池对应的汇水服务面积×40%）/（生态滞留草沟对应的汇水服务面积+调蓄池对应的汇水服务面积）=76%。

停车场SS总控制率即面源污染控制率为=68%×76%=51.68%。

（6）生态滞留草沟设计参数

生态滞留草沟在本项目主要沿场地南、北侧道路设置。生态滞留草沟分为覆盖层、换填层、碎石层三部分，除可以滞留雨水径流外，还可以过滤沉积物和其他污染物，净化雨水。

①覆盖层：覆盖物由碎树皮组成，不含其他杂质，如杂草种子、土、树根等，厚度为50~75mm。

② 换填土层：设计换填层土壤级配：60%粗砂+20%原土+20%椰糠。粗沙和原土应该与20%的不含椰壳的纯椰糠混合（按体积计算），所有的椰壳在混合前应该剔除。

③ 碎石层：碎石层厚度为45cm，上层砾石（厚3~5cm）粒径采用0.5~1.5cm，余下部分砾石层粒径采用3~5cm。碎石层内设置盲管，盲管采用管径DN150的软式透水管，遇树木或现状构筑物处可适当弯曲，就近接入溢流口或雨水井内。

④ 生态滞留草沟植物选择原则：应选用恢复力较强、抗性强，并能在薄砂和沉积物堆积的环境中生长的植被；植物应比较坚韧，密度或叶面积要大，能经受周期性的潮湿和短时间淹没浸泡；尽量选择适宜西咸新区当地生长且需肥少的草种。

结论

1、要实现停车场的海绵城市设计，需首先从场地的总平设计入手，在场区内均衡的布置LID设施，这样便于雨水就近进入LID设施内，达到从源头控制污染和径流量的目标。

2、停车场建设LID设施后，年径流总量控制率达到68%、年TSS去除率达到51.68%，均能达到项目所在地的规划要求。本停车场建成后，大幅降低了对周围生态环境的影响，并降低了对市政雨水管网系统的冲击，实现了海绵城市建设的理念。

参考文献：

[1]建设海绵城市的研究与实践探索[D].弓亚栋.长安大学 2015.

论文作者:张东海

论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期

论文发表时间:2020/4/30

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