梁铧丹
华蓝设计（集团）有限公司
【摘要】随着海绵城市建设理念的引入，在新建或改建项目中，将降雨引流疏导至海绵措施中进行“渗滞蓄净用排”的雨水设计已越来越普遍，而由于下垫面性质的不同，雨水断接措施的合理化应用显得尤为重要。本文根据不同场景下的下垫面特点，结合工程实际案例，对不同雨水断接措施的适用条件进行分析总结。
【关键词】雨水下渗；海绵城市
1.引言
城市化进程中不透水面积增加，导致雨水径流量增加，引发了城市内涝等问题．采用分散式的就地渗透方法，是海绵建设工程实践中的重要技术手段，具体实现方式包括下沉式绿地、生物滞留带（雨水花园）、透水铺装地面、渗井、渗管/渠和植草沟等。
结合华南地区某市已实施的海绵项目运行情况，雨水下渗措施主要存在以下问题：①南方地区地下水位较高，土壤以粘性土为主，雨水下渗速率较慢；②降雨期间容易出现雨水滞留时间较长、措施表面青苔滋生等问题；③对雨水下渗的影响因素研究不足，设计中对实际下渗能力预估不足，需要研究如何在条件允许的情况下，进一步强化下渗。
2.雨水下渗技术标准
2.1计算公式
根据《海绵城市建设技术指南》，雨水渗透量可通过以下公式计算：
Wp=KJAsts（m3）；
式中：Wp—渗透量（m3）
K— 土壤（原土）渗透系数(m/s)；
J— 水力坡度；对于垂直入渗，一般取1；
As— 有效渗透面积（m2）
ts— 渗透时间（s）。
2.2下渗结构层组成
2.2.1种植类海绵措施下渗结构层
包括下沉式绿地、生物滞留带（雨水花园）、植草沟等。其下渗结构层，由上至下，依次可分为：种植层、渗水层、原状土层。
（1）种植层
种植层根据植物种类厚度200~1500mm以上。原始土壤渗透能力满足要求时尽量采用原始土壤；换土土壤采用粗砂、细砂、有机物等组合，渗透能力不小于2.5cm/h。
（2）渗水层
渗水层材料，可采用粗砂、碎石或卵石，厚度100~250mm。
（3）导排管（或盲沟）设置
当种植层下部原状土渗透能力小，场地又需要及时排空雨水时，应在渗水层下部设置导排管或盲沟。
2.2.2铺装类海绵措施下渗结构层
主要包括透水铺装。其下渗结构层包含：透水面层、透水基层和路基。
（1）透水面层
透水面层渗透系数应大于1×10-4m/s，根据设计需要，透水面层可选择采用透水沥青、
透水混凝土、透水铺砖、嵌草砖等。
（2）透水基层
采用全透式透水水泥混凝土路面时，透水基层可选用多孔沥青混合料或沥青稳定碎石、
级配碎石、骨架空隙型水泥稳定碎石和透水水泥混凝土。
（3）路基层
根据铺装所在区域，结合道路设计设置路基层设置要求。
3.雨水下渗影响因素分析研究
3.1雨水下渗过程主要影响因素
在雨水下渗工程设计中，土壤下渗能力是影响设计的关键因素。已有研究认为土壤下
渗能力受土壤理化性质、前期含水率和地下水水位等因素影响，并提出了表征下渗速率的经验公式。基于这一理论，廖江[2]在对昆明市某处下沉式绿地土壤进行雨水下渗试验及雨型模型分析后，得出影响雨水下渗的因素有：
（1）土壤的渗透系数
土壤的稳定渗透系数受含水率、人为踩踏程度、孔隙率、植物根系等因素的影响，且土壤含水率低、受人为踩踏程度小（即土壤孔隙率大）、植物根系发达的绿地的稳定渗透系数大。
（2）汇水面积与措施面积的比例
合适的汇流面积与措施面积比例下，汇流而来的雨水可在雨水下渗措施中得到完全的渗蓄消纳。
同时，在汇流面积与措施面积之比一定时，随着降雨重现期的增大，雨水下渗措施中的雨洪流量峰值也不断增大；在重现期一定时，随着汇流面积与绿地面积之比的增大，雨水下渗措施中的雨洪流量峰值也不断増大
汇流面积与雨水下渗措施之比在2:1~4:1之间时，削减洪峰量达到最大值。
3.2雨水下渗过程改进措施
结合以上影响因素分析，可采取适当措施，提高雨水下渗速率。
（1）提高土壤含砂量
通过增大土壤含砂量，即增大了土壤的孔隙率，可以使土壤的稳定渗透系数增大。根据廖江[2]等人的研究，经改良后的土壤（含砂量70%~80%），可在不影响植物生长和下渗雨水水质的情况下增大绿地土壤的稳定渗透系数。所用砂为普通建筑用砂，砂的粒径在0.075mm~5mm范围内（粒径在0.25mm~1mm范围内的质量比在77%上为宜）。经改良后的土壤渗蓄率比原状土提高了近一倍。但随着含砂量的增大，土壤对COD、SS、浊度、TN、TP等污染物的去除率会逐渐降低。
（2）选择种植根系发达、蒸腾作用强的植物
植物根系发达，可提高土壤的孔隙率。在耐淹耐旱的前提下，选择根系发达、蒸腾作用强的植物有利于提高土壤的稳定渗透系数。
（3）增加辅助渗排系统
龚应安[3]等人对城市小区绿地中铺设渗透管材，以此研究其对绿地土壤的渗透效果：
使用渗透管材、渗透排水片材等渗透材料对地下有构筑物的绿地下渗雨水可起到较好的收集作用，在一定程度上解决了城市小区地下有构筑物的绿地下渗雨水的排除、利用问题。
渗透管材(片材)的铺设面积对雨水下渗收集率有一定影响，总体而言，铺设渗透管材( 片材) 面积较大的土槽，其绿地雨水下渗收集率相应也高。其中，使用渗透管材间隔铺设方式收集下渗雨水时，其下渗雨水开始外排时间、降雨结束后绿地面积水消退等方面有明显的优势。
4.强化下渗措施组合设计
城市建成区内由于建筑密集、用地紧张等原因，难以实现大范围雨水下渗措施布置。在有限的用地范围内要想提高雨水径流量及径流污染物的控制，只能通过增加雨水雨水下渗量实现。通过在雨水下渗措施的透水层中增设导排管的措施组合，不失为一种解决方式。
雨水导排管（渠）通常有穿孔塑料管、无砂混凝土管（渠）和砾（碎）石等，其最大的特点就是雨水能在管（渠）中向下渗透。导排管（渠）有占地面积小、能有效利用下层土壤等特点，因此可根据具体情况将雨水下渗措施与导排管（渠）相结合。
以下沉式绿地与导排管（渠）的组合为例进行说明。
下沉式绿地与导排管（渠）系统主要有下凹绿地、水平导排管、人工滤层、检查井、雨水口等部分组成。
（1）导排管（渠）
导排管一般采用塑料穿孔管、乱丝缠绕盲沟管制成。为保证雨水的顺利渗透和结构强度要求，开孔率不小于1%且不应超过15%；管四周填充砾石或其他多孔材料；砾石外包土工布，防止土粒进入砾石孔隙发生堵塞，以保证渗透顺利；土工布搭接宽度不少于150mm。导排管布置间距一般为5~10m。
导排管（渠）敷设应满足《室外排水设计规范》中的要求，即坡度、覆止厚度等均可参照相关规范中的要求。雨水渗透管的连接可在高程上错开，这样可以保证土壤层的有效空被充分利用。
导排管（渠）由于埋设于地下土层，缺点是一旦发生堵塞或渗透能力下降，很难清洗恢复。由于不能充分利用表层土壤的净化功能，因而对雨水水质有要求，需采取适当预处理，减少悬浮固体含量。适用于用地紧张的城区，表层土渗透性很差而下层有透水性良好的土层、旧排水管系的改造利用、雨水水质较好、狭窄地带等应用条件。一般要求土壤的渗透系数K明显大于10-6m/s，距地下水位应有1m以上的保护土层。
（2）人工滤层
为了防止土壤造成导排管（渠）的堵塞，在导排管（渠）外围需布置人工滤层。人工滤层通常由砾石或其他多孔材料、透水土工布等构成。砾石或其他多孔材料填充在导排管（渠）外围，在砾石或其他多孔材料外包土工布。
（3）检查井
检查井在整个系统中起到了连接各个组件的作用，它把雨水口、导排管、雨水管连接在一起让其构成一个共同作用的系统。为了增加整个系统的渗蓄效果，还可以将检查井做成渗透检查井。
（4）雨水口
雨水口的高程决定了下沉绿地的有效蓄水深度。雨水口通常应该设置在绿地中或者绿地和道路界线处，为保证绿地的有效蓄水深度和雨水的溢流，雨水口标高应高于绿地标高而低于路面标高。
5.小结
本文从雨水下渗的影响因素分析，提出雨水下渗措施与导排管组合的强化渗透技术组合。对系统的功能特点、系统组成、设计要点等方面进行分析研究，为现实项目设计提供看了参考。
【参考文献】
[1].尹海龙，解铭，徐祖信，李怀正 基于动态渗透的雨水塘下渗设计及运行方法 同济大学学报（自然科学版），2015,43（5），729~735
[2].廖江 下凹式绿地雨水下渗系统的试验研究 昆明理工大学硕士论文 2016
[3].龚应安，陈建刚，张叔函，赵飞 城市小区绿地雨水下渗后收集利用技术研究 中国给水排水，2012,28（9），62~65