1 现状基本情况 1.1 项目概况 凌家路项目位于昆山市马鞍山路北侧,虹桥路以东。现状为一块板式道路, 宽约 11m。道路两侧现状用地主要为居住用地,仅鱼尾狮玉峰山庄在本道路东侧 有开口,其余沿线基本为小区围墙。根据现状地形图,道路两侧路外约有 5-6m 空间。其中,在两侧绿地内现状各有一排行道树。项目范围全长约 438m,起于 冠军路,终于马鞍山路。
1 现状基本情况
1.1 项目概况
凌家路项目位于昆山市马鞍山路北侧,虹桥路以东。现状为一块板式道路, 宽约 11m。道路两侧现状用地主要为居住用地,仅鱼尾狮玉峰山庄在本道路东侧 有开口,其余沿线基本为小区围墙。根据现状地形图,道路两侧路外约有 5-6m 空间。其中,在两侧绿地内现状各有一排行道树。项目范围全长约 438m,起于 冠军路,终于马鞍山路。
图 1 凌家路区位示意图
1.2 自然条件
昆山市地处长江三角洲,位于江苏省东南部,属长江三角洲太湖平原,境内河网密布,地势平坦。属于北亚热带南部季风气候区,气候温和湿润,四季分明, 光照充足,雨量充沛,无霜期长,雨热同期,常年主导风向为东南风。
根据近三十年气象资料统计,平均降水量为 1133.3 毫米,年际差异较大, 最多年降水量达 1522.4 毫米(1991 年),最少年降水量为 826.1 毫米(1992 年)。昆山降雨呈明显季节性特征,且目前频现极端气候。统计全年暴雨日数(日降水 量≥50 毫米)平均为 2.9 天,以 6-8 月出现次数最多。
凌家路位于昆山市江浦圩。江浦圩特点是现状水环境质量差,水安全风险较低,开发程度中。江浦圩拟定内河排涝最高水位 2.7 米,最低水位 1.8 米,常水位 2.5 米。
图 2 市域水环境现状图
图 3 市域水安全现状图
图 4 中心城区核心区内涝风险区划图
凌家路西侧凌家浜最低控制水位 0.77m,最高控制水位 1.07m,常水位 0.97m。
2 问题与需求分析
2.1 存在问题
(1)凌家路位于江浦圩,所在圩区现状水环境质量差。
(2)凌家路在凌家桥南至鱼尾狮玉峰山庄出入口段现状无收水设施,雨水 散排至道路外侧绿地内。下雨时存在积水情况
(3)凌家路现状道路无人行道,人车混行。
2.2 建设需求
(1)通过凌家路改造,削减道路面源污染,保护下游凌家浜水体水质。
(2)结合积水易涝片区整治,利用海绵设施的蓄滞能力,缓解片区的积水问题。
(3)在凌家路道路改造中,利用现状道路外侧绿化带,综合现状乔木位 置,因地制宜地增设人行道,完善道路的配套功能,提高居民出行的安全性。
3 目标与原则
3.1 设计目标
凌家路位于江浦圩,属于改造道路,道路红线内绿化率 12.6%。凌家路所属 江浦圩特点是现状水环境质量差,水安全风险较低,开发程度中。结合圩区特点,为保护和改善当地水环境质量,应对上述问题,本项目考虑采取海绵城市设计理念。依据《昆山市海绵城市建设实施方案》、《昆山市海绵城市规划设计导则》(试 行),凌家路年径流总量控制率与年 SS 总量去除率控制目标如下:
3.2 设计原则
严格按照国家《海绵城市建设指南》的要求进行设计。基本原则是因地制宜、 安全为重、景观协调。
(1)因地制宜。在车行道不改造的前提下,结合排水管道系统改造和人行 道设置,合理选用布局海绵设施。
(2)安全为重。海绵设计充分考虑对车行道结构以及道路外现有设施的保 护,确保道路安全。
(3)生态优先。优先利用自然的力量进行排水,通过低影响开发设施的渗 透、净化功能,实现雨水的自然积存、自然净化,维护道路绿化良好的生态功 能。
(4)景观协调。LID 设施和景观布置紧密协调,在选用适宜当地生长的植 物基础上,既发挥出 LID 设施的功能作用,又实现景观效果的最优化。
4 工程设计
4.1 设计流程
图 5 设计流程图
本项目通过海绵城市建设条件分析(下垫面、横断面、竖向、排水系统等), 汇水分区的划分,有针对性的进行海绵设施的平面布置,根据各分区计算确定设 施规模,实现设计目标。
4.2 总体设计
4.2.1 海绵城市建设条件分析
(1)下垫面分析
根据现状地形图,对不同下垫面类型进行分析。
(2)横断面分析
凌家路现状道路为一块板形式,宽 11m,道路两侧有 5-6m 宽绿化空间,外 侧为小区围墙。
图 6 凌家路现状道路横断面
(3)竖向分析
根据现有地形图资料,本道路标高在 1.99-3.83m 之间,项目范围内有两个 相对低点,分别为位于冠军路交叉口(桩号 K0+000)和马鞍山路交叉口北侧(桩 号 K0+370),道路最高点位于凌家桥(桩号 K0+140)。
图 7 凌家路竖向分析图
(4)现状排水系统分析
根据积水易涝片区整治工程——凌家路排水平面图,现状在凌家桥北边有一 道 d1400 钢筋混凝土雨水管道、马鞍山路交叉口东侧有一道雨水连箅,雨水均通 过管道收集后排至凌家浜。凌家桥南至鱼尾狮玉峰山庄出入口段现状无收水设施, 雨水散排至道路外侧绿地内。近期,为解决凌家路积水情况,在马鞍山路至凌家 桥在道路西侧即将实施一道 d600 雨水管道,向北排至凌家浜。
图 8 凌家路排水系统分析图
图 9 凌家路现场照片
(5)慢行系统及景观意向分析
凌家路道路两侧各有 5-6m 宽绿化空间。两侧绿化内各有一排香樟树,现状 香樟树较为密集,影响采光,根据景观方案,将现有香樟树抽稀,基本为保一去 一,调整后行道树间隔约 10m。在两侧 5-6m 宽绿化空间内新增一道人行道,宽 2-5m,结合现状行道树、道路两头交叉口现状人行道铺装以及绿化带内现状市 政管线机箱等的位置,人行道交错布置。
图 10 凌家路慢行系统及景观意向方案
改造后凌家路道路横断面形式如下:
图 11 凌家路标准横断面 1
图 11 凌家路标准横断面 2
(6)地下水位分析
项目道路位于昆山市潜水含水层岩性分区的中区,潜水含水层厚 8-9 米。凌 家路西侧凌家浜最低控制水位 0.77m,最高控制水位 1.07m,常水位 0.97m。本 项目内海绵设施底部均设置防渗土工膜,防止地下水进入海绵设施内,同时防止 雨水污染地下水。
4.2.2 汇水分区
本项目为现状道路改造,结合排水系统、道路竖向、道路横坡、海绵设施的 收水范围划分海绵城市分区。
凌家路道路为双面坡形式,项目范围内有两个相对低点,分别位于冠军路交 叉口(桩号 K0+000)和马鞍山路交叉口北侧(桩号 K0+370),最高点位于凌家 桥(桩号 K0+140)。以凌家桥为界,南北为两个不同的排水分区。结合海绵设施 的收水范围,将凌家路分为 8 个海绵城市分区(S1-S8),凌家桥至冠军路交叉口 根据道路横坡分为 S1、S2,马鞍山路交叉口至北侧低点(桩号 K0+370)根据道 路横坡分为 S7、S8,凌家桥至桩号 K0+370 之间由于中途人非分隔带中段,分成南北两段,再按横坡划分,一共分为 4 个分区,为 S3、S4、S5、S6。
图 13 凌家路海绵城市分区图
4.2.3 设计调蓄容积
以海绵城市分区 S1 为例,子汇水区总面积 1759 ㎡,其中硬质道路面积 891 ㎡,透水铺装面积 403.4 ㎡,人行道树池 6 个,总绿化面积 464.6 ㎡,雨水花园 面积 20 ㎡,生态滞留草沟 68 ㎡,则对应的雨量径流系数为 0.53。
单位面积的调蓄容积
其中,生态滞留设施蓄水层深度为 25cm(溢流口距离草沟底 15cm+溢流口 顶超高 10cm);生态滞留设施换填土厚 50cm;0.6 为梯形形状系数;0.7 为折扣 系数;换填土渗透系数取 100mm/h;渗透时间取 2h;水力坡度取 1。
则海绵城市分区 S1 的设计调蓄容积为
设 计雨量 H=19.8/(1759*0.53)*1000=21.2mm,年径流总量控制率达到 69.9%>65%。
同样地,计算其他分区的设计调蓄容积及年径流总量控制率,结果见下表:
采用加权平均法计算凌家路年径流总量控制率为 69.9%。
参照《昆山市海绵城市设计导则》中不同海绵设施对面源污染的去除率的取 值,得到加权平均凌家路海绵设施对面源污染的平均去除率为 86.1%,则凌家路年面源污染削减率为 86.1*69.9%=60.18%。
4.2.4 设施布局与规模
结合易涝点、景观方案、排水管线以及道路两侧地块现状,因地制宜布置海 绵设施。本项目中道路人行道铺装采用透水铺装,在人行道外侧、人非分隔带内 间隔布置传输型草沟、生态滞留草沟和雨水花园。其中,透水铺装 1986 平方米,传输型草沟 497 平方米,生态滞留草沟524平方米,雨水花园 49 平方米。
图 14 凌家路海绵设施布局图
4.3 详细设计
该海绵城市建设项目为道路改造项目,结合慢行系统及景观改造进行,结合 景观布置、雨水系统、现状道路低点等,因地制宜地布置传输型草沟、生态滞留 草沟、雨水花园、透水铺装等海绵设施。各设施详细构造如下:
4.3.1 传输型草沟
传输型草沟主要作用为传输径流。传输型底部不做换填,只在表面下凹约 15cm,坡度基本同道路纵坡,种植要求为当地常用的高度为 35~50mm 左右的地被植物。位置见平面图。
图 15 传输型草沟做法示意图
4.3.2 生态滞留草沟
生态滞留草沟主要布置侧绿带空间大于 2.5m 处,其中树、检查井和路灯基 础等构筑物位置处不做换填。生态滞留草沟坡度同道路坡,局部反坡至临近溢流 雨水口,位置见平面图。生态滞留草沟底下凹约 30cm。
图 16 道路生态滞留草沟实景图
生态滞留草沟分为覆盖层、换填层、碎石层三部分。
(1)覆盖层
覆盖层位于土壤表层,有助于保持土壤水分,避免因表面密封导致的透气性 降低。覆盖有助于防止水土流失,并提供了适合土壤生物群生存的环境。覆盖物 由碎树皮、木屑、陶粒或者椰糠组成,不含其他杂质,如杂草种子、土、树根等, 厚度为 50~75mm。碎树皮推荐采用松树皮,经腐熟、粉碎(或抛光)、分级筛选、 熏蒸杀虫等工序加工而成。PH 值偏酸性。大小以 2~4cm*5~10cm 为宜,厚 0.5~2cm。
图 18 覆盖料做法示意图
(2)换填层
换填层厚 50cm。推荐换填层土壤级配:40%粗砂+40%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。
换填层土壤初始下渗率不小于 100mm/h,TSS 去除率不小于 75%,有机质 (%LOI)2.5%~3.5%,pH 5.5~6.5。其余如 N、P、COD、重金属等污染物的削 减指标应满足当地地表水环境控制目标。
除上述换填层土壤级配,可采用当地材料进行级配(如砂、土、锯末,砂、 土、菌渣等),但任何换填层级配土壤需进行试验,实验数据符合相应指标后, 方可换填施工。
(3)碎石层
碎石层厚度为 30cm,上层碎石(厚 10cm)粒径采用 0.5~1.0cm,余下部分 碎石层粒径采用 3~5cm。碎石层内设置盲管,盲管采用 FH150 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。路灯基础 2m 范围内盲管外包防渗土工膜。
(4)种植建议
生态滞留草沟应以适应沙土种植的地被植物为主,植被高度一般应保持在 150mm 左右,不小于 100mm,要求在少量维护的情况下保持在这个高度,沟底 中心随机铺设河卵石并结合景观效果种植观赏植物。
4.3.3 雨水花园 雨水花园主要布设于绿化较为开阔处,具体位置详见平面图,作用为净化滞蓄雨水。雨水花园底部结构与生态滞留草沟同,分为覆盖层、换填层、碎石层三 部分,底部无坡度,主要技术标准、做法参见生态滞留草沟。
图 19 雨水花园做法示意图
(1)雨水花园植物选择的原则
①优先选用本土植物,适当搭配外来物种
②选用根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物
③选用既可耐涝又有一定抗旱能力的植物
④选择可以相互搭配种植的植物,提高去污性和观赏性
(2)雨水花园种植要求
雨水花园的种植选择以花灌木和草本花卉为主,合理地季相地搭配保证雨水 花园内的四季色彩。顽强耐旱的植物,应沿雨水花园周边密集种植,以形成一个 防止行人踏入的保护边界。在雨水花园中心附近的植物要求耐淹,其根系能凝聚 土壤并抑制杂草生长。在大量径流通过时,这些植物也应能被冲平,使洪峰顺利 通过。在道路交叉口处植物的大小和形式必须考虑交通视线问题。
较高的灌木需要避开路牙开口和溢流井周边。雨水花园中心的植物可以选择 根系发达的湿生植物。
(3)种植建议
雨水花园既是一种有效的雨水收集和净化系统,也是装点环境的景观系统, 内部取消乔木种植,增加景观效果。雨水花园内植物的选择既要具有去污性又要 兼顾观赏性。
4.3.4 透水路面
凌家路人行道设为表层透水铺装。表层透水铺装结构如下:
①20×10×6cm 透水砖,透水系数不应≤1.0x10 -2 cm/s;抗压强度平均值 ≥40MPa,单块最小值≥35MPa;抗折强度平均值≥5.0MPa,单块最小值≥ 4.2MPa。砖缝宽度不宜>3mm,填缝用料采用中粗砂,级配应满足《透水砖路面技术规程》 (CJJ/T 188-2012)表 5 的要求。
②3cm 1:6 干硬性水泥砂浆
③25cm C20 混凝土
④20cm 级配碎石
⑤土基压实,压实度≥90%
人行道板样式、颜色由业主及景观确定,盲道颜色宜为中黄色。表层排水层 下需设置排水盲沟,就近接入附近雨水口,具体做法见大样图。
碎石层内盲管采用管径为 DN150 的开槽高密度聚乙烯双壁波纹(HDPE)管, 开槽详见下图,槽宽 2mm,长 40mm,槽间距 50mm;盲管位于碎石层中,坡度 顺碎石层坡。盲管转折处或长度超过 40m 时需设置清通口,清通口采用等径三 通 DN100 配堵头(盖板)的形式,堵头为 PVC 材质。盲管就近接入原设计雨水 管支管井内。
图 20 排水盲沟大样图
4.4 节点设计
4.4.1 冠军路交叉口
冠军路交叉口为现状道路低点,人行道外为绿地。在两侧交叉口布置雨水花 园,其中东侧结合景观布置在车行道和人行道之间;西侧布置在人行道外侧,通 过降低人行道,布置人行道泄流通道导流。人行道采用透水铺装。
图 21 冠军路交叉口方案
4.4.2 凌家桥西侧
凌家桥西侧紧邻凌家浜,结合现状行道树,人行道布置在靠近车行道一侧, 西侧临河留有滨水绿地。由于凌家桥为道路最高点,以桥为界,道路向两侧坡, 本段除人行道采用透水铺装外,绿化带内不布置海绵设施。
图 22 凌家桥西侧方案
4.4.3 标准段
凌家路标准段人行道采用透水铺装,人非分隔带内结合积水点改造工程中设 计雨水口位置,间隔布置传输型草沟和生态滞留草沟。
图 23 凌家路标准段方案
5 建设效果
5.1 工程造价
本项目总造价为 126.2 万元。其中海绵设施造价总计 102.5 万元,主要包括 透水铺装、传输型草沟、生态滞留草沟、雨水花园、开口路牙等。绿化种植部分 造价约 23.7 万元。
5.2 效益分析
本项目从源头削减污染,过程控制降雨径流,充分利用雨水资源,统筹协调 道路绿地空间,合理配置海绵设施。经过分析测算,项目落实了设计目标,发挥 了较佳的海绵效益,体现了海绵城市及可持续发展的理念。