城市道路用于大排水系统的规划设计方法与案例分析

城市道路用于大排水系统的规划设计方法与案例分析

刘天宇

中交一公局第七工程有限公司 河南省郑州市 451450

摘要：城市大排水系统实为城市排水防涝综合体系与海绵城市多目标雨水系统当中的关键构成，在城市建设、发展中起到基础性作用；但由于我国的相关规划及规范、标准仍不够健全，致使在规划、设计城市大排水系统方面，仍存在一些不足之处。本文围绕城市道路建设，就大排水系统的规划、设计思路进行深入剖析，并结合实例，就其应用效能进行深入挖掘，望能为此方面的设计研究提供一些借鉴。

关键词：城市道路；大排水系统；规划设计

大排水系统实际就是由地下或者地面上的调蓄、排放设施所构建的一种蓄排系统，主要用于应对城市大量降雨所造成的积水灾害，其在业内又被称之为排涝除险系统、超标雨水径流排放系统。近年，伴随我国海绵城市建设的稳步、持续推进，以及海绵城市专项规划编制工作的越发深入，这对构建城市大排水系统提出了更多并且更为严格化的要求，许多新编、修编的国家标准均对大排水系统的设计要求给出了明确规定，但受相关规划以及“迟来”的规范标准的影响，致使其在城市大排水系统规划、设计当中的指导作用，未能做到及时跟进。本文围绕大排水系统与海绵城市系统的关系，指出我国大排水系统构建中所存问题，探讨其设计思路，最后以案例方式剖析大排水系统的规划设计方法，现探讨如下。

1.大排水系统与海绵城市系统间的关系

大排水系统的设施可划分为2类，其一为调蓄设施，其二是排放设施，其中，对于排放设施而言，其囊括有各种地表径流行泄通道，比如具有排水功能的沟渠、河道、道路及地表漫流等，而在实践当中，通常是若干设置的合理组合；另外，还需注重通过打通小区低洼处围墙底部等方式，进行顺畅地表径流行泄通道的构建。针对调蓄设施来分析，即囊括各种地面、地下设置，如天然水体、调蓄隧道、调蓄塘/池等。

需强调的是，从形式上来讲，设施不仅包含“灰色”设施，而且还囊括“绿色”设施，如果相关条件允许，可将绿色设施作为优先选择项。另外，设施可能为没有经过专门设计，只是简单的借助空间条件、自然地形而形成的，因此，可将其称作“非设计设施”，比如自然地形或者是借助自然地形而构建的道路径流行泄通道、地表漫流行泄通道等，在实践当中，需要进行优先保护且进行利用。需说明的是，城市大排水系统通常情况下，会与微、小排水系统及防洪系统之间协同运作，另外，地下排放、调蓄设施与地表设施之间协同运作，最终满足城市内涝防治的相关要求。

2.我国大排水系统构建中所存问题分析

2.1城市规划考虑不健全

无论是在城市总体规划上，还是在控制性详细规划上，均将既往的用地规划作为着重点，缺少对天然蓄排空间利用及保护，比如坑塘、河道、沟渠等，另外，还缺乏对调蓄、排放设施用地方面的规定与要求；还需指出的是，城市排水（雨水）防涝综合规划缺乏各种降雨情况下的内涝风险分析，或难以为工程落地提供切实性指导。现阶段，我国许多地方均在编制专属自身的海绵城市专项规划，借此对上述不足进行弥补，并且对各层级规划之间的衔接进行指导。

2.2规范标准不完善

最新修订的《室外排水设计规范》中对我国内涝防治设计重现期以及积水深度标准进行了明确规定，但是无论是对道路行泄通道的积水深度、流速、漫幅等设计标准，还是对多功能调蓄设施的设计，却并不多；另外，预警附属设施以及道路径流行泄通道、沟渠等的设计也相对缺乏。

2.3方案设计缺乏系统性

构建城市大排水系统，易对径流行泄通道（比如地表漫流等）的设计予以忽视，此外，还容易忽视排水管渠系统排水能力（超负荷运行下）及源头减排系统提升排水能力的评估等，因而容易造成排放系统与调蓄之间在设计标准上存在不衔接情况，较难将区域内可能发生的内涝风险有效解决掉。

3.大排水系统规划设计分析

3.1大排水系统规划

在规划城市大排水系统时，需要将其融合到整个城市规划及各专项规划当中；在实际规划时，蓄排系统的构建需要与当地的内涝风险、降雨规律、地形特征等相结合，进行合理布局以及统筹规划。当处于总体规划阶段时，需要对大排水系统相对应的控制标准予以明确，对那些天然的蓄排空间（比如沟渠、河流、湿地等）进行保护与合理利用，并且为此专门制定合理且科学的用地布局规划，且借助相关的专项规划，实施更加深入的补充与细化。

当处于控制性详细规划层面时，需要将蓄排设施的各种控制指标予以落实，比如内涝防治设计重现期等，并且还需要对布局进行细化，做好竖向控制工作，为大型蓄排空间与周围竖向的整体之间的衔接工作提供切实保障。而当处于专项规划阶段时，需要依据城市总体规划所确立的目标，为详细规划阶段提出更为准确、详细的控制要求。针对城市大排水系统来讲，需要做好与各项规划之间的协调工作，如城市总体规划、排水防涝综合规划等，并且还需要围绕城市专项规划，制定规划衔接要点。

3.2道路大排水系统设计

3.2.1地表径流行泄通道设计

针对地表径流行泄通道来分析，其形式主要有带状生态沟渠、道路路面及地表漫流（竖向控制）等，其中，对于地表漫流来考量，其多以竖向规划、设计来最终实现，优质的竖向条件通常被当作“非设计地表径流行泄通道”，对排水防涝有利；另外，还需对其它方面的设计给予足够重视，如小区低洼处底部打通及道路低点渐变下凹的人行道等，为地表径流快速汇入到调蓄设施以及径流行泄通道中提供便利。

针对道路径流行泄通道及沟渠，在进行实际设计时，需要依据当地的内涝防治设计标准来进行，对此设计标准相对应的汇水区域径流总量以及排水管渠系统相对应的最大排水量进行计算，且依据沟渠、道路的坡度、设计断面等，将此道路、渠道的排水能力计算出来，以及基于此能力下能够服务的最大汇水面积；最后通过对比实际汇水面积，反复性的校核及进行设计调整，直至与相关设计标准要求相满足。而对于道路路面相对应的排水能力来考量，需要依据路面积水的深度、道路的构造形式、积水延伸宽度以及纵横坡度等，进行综合分析，最终进行计算、明确。对于生态沟渠的设计来讲，其相似于道路路面的排水设计，在计算其其排水能力时，可借助明渠均匀流计算公式。

3.2.2汇水分区划分

（1）划分方法。首先，GIS数字高程模型DEM划分。现阶段，DEM实为用作分析流域地形的基本数据，通常情况下，能够依据流域中的地形地貌、河流水系等，进行汇水路径、分水线的提取，以此达到自然分割地形的目的。以上述剖析为基础，还能够被用作对城市环境的水分特征分析当中。其次，实际踏勘人为划分法。通过对城市中的各种资料进行收集，如道路、管网、水系及地形等，且与现场目测、人为估计相结合，于地图或者CAD图上将城市的排水分区勾画出来，此种划分手段误差大，难以将雨水汇流路径准确判断出来，有着比较差的精度。最后，模型模拟汇流路径划分。基于排水模型当中，进行1D与2D模型耦合的构建，对汇水区时道路汇流排水与管网排水路线。基于DEM数据分析，对径流漫过分水岭的情形（高重现降雨时）加以明确，将雨水管段分区合并的整个过程表现出来，得到基于管网、地表汇流（超标径流情境下）的汇水分区。

4.案例分析

某项目在某市的生态新区，在区域中已形成路网，准备建设约100hM2的棚改回迁居住区等，其余地块已出让，在选择的管网上，即雨污分流，雨水管网与就近的河道、水体相连接。在该区域内，地形比较平坦，因而有着较差的排水、排涝条件，现有雨水管渠末端排放口都是淹没出流。怎样对公园绿地现状竖向条件进行合理利用，以及对现状沙坑进行有效利用，实施末端多功能调蓄水体的构建，且与片区整体竖向条件相结合，找出与现有道路相适宜的超标雨水行泄通道，已经成为构建此片区排涝除险系统的重心所在，如图1所示。

道路排水设计：在规划设计此项目时，与示范区积水情况相结合，评估示范区中各类型道路的排水能力，从中对2条道路予以明确（即纵十三路与横五路），将其当作地表行泄通道。借助位于道路两侧的带状绿地以及道路路面，将其当作超标雨水径流的排放通道。其中，对于纵十三路而言，其地表行泄通道如果发生超出生态沟渠设计标准的降雨情况，此时，道路路面将被当作非设计通道，对一些超标径流行泄能力予以承担。两条道路均把道路两侧带状绿带以及道路路面当作径流行泄通道。对于其中的横五路的路面排水而言，会向纵十三路的生态沟渠进行排放，而纵十三路的生态沟渠一致于道路坡向，且设有与之相匹配的湿地截污净化雨水；最后，收集径流雨水，并向规划一河进行输送，以此改善该城市道路的排水问题。另外，依据该城市管网溢流以及地表积水的具体分布情况，且与道路的基本走向、受纳水体位置相结合，进行若干条涝水行泄通道的规划设置，对地表积水进行引导，使其顺坡流入到指定的河道中，将受纳水体顺利排出，防止其在低洼处聚集而形成内涝积水。

图1 片区的总平面图及流域分区图

4.结语

综上，在整个城市排水防涝体系当中，大排水系统为其不可分割的重要构成，主要功能即为将超出地下管渠排水能力的超标雨水径流进行安全输送，预防大雨天出现内涝情况。需要指出的是，涝水潜在路径识别实为对大排水系统畸形构建的根基所在，需利用专业软件对雨水管网模型以及地表漫流模型进行耦合运算。另外，大排水系统由调蓄设施与涝水行泄通道构成，如果行泄通道能力不足，或者是有着较远的受纳水，此时可设调蓄设施，以此促进城市路面水的及时、有效外排。

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