海绵设施中植草沟及缓冲带的设计难点

发布时间：

2023-09-20

一、概念

植草沟是将雨水径流「缓慢」输送到下游的转输技术，起到类似雨水管网的作用。

植被缓冲带（或缓冲区）则是径流汇聚至「植草沟」时流经的两侧植被区，它通常和植草沟搭配使用，也可和明沟等其他排水设施搭配使用。

以植草沟和缓冲带搭配作为中分带的博士路景观

雨水流经植被缓冲区和植草沟时，在植被区表面形成浅浅的径流并扩散至整个区域。在径流和植被区的相互作用下，雨水流速减缓，污染物沉积，从而达到雨水滞留、削减和延缓径流峰值、削减污染物的作用。

植草沟和植被缓冲带能适配大量景观形式，包括街区、高速公路等，因此被广泛采用，但他们通常只对大颗粒和中等颗粒污染物有显著作用，对其他粒径的污染物处理效果不佳，因此它们也可以作为预处理设施搭配其他海绵设施使用，比如：雨水通过植草沟和植被缓冲带留至雨水花园或湿地。

大鱼湾人工湿地缓冲带

二、设计要素（以植草沟为例）

（1）沟底纵坡

沟底纵坡通常在1%～4%之间以控制径流流速。坡度小于1%，沟底容易积水而且施工控制难度较大；坡度大于4%则需要设置阻流墙（小型透水矮坝），可以使水流速度减缓并漫布在整个沟底，增强径流和植被的反应，避免冲刷植被和沉积的污染物。

设有阻流墙的植草沟

（2）植草沟植被

植草沟的植被设置常见的是草皮，也有莎草或草丛等多种类型。但无论哪种类型，都是要求植被需覆盖整个沟体宽度并且要有足够的密度，才能有效过滤雨水并承受一定强度（设计流量）的雨水冲刷。

通常，植草沟内的植被高度应稍高于设计径流深度。草皮能处理的径流深度有限，为了维持系统的有效运作还需要定期修剪维护。若选用其他品种，水力粗糙度较高，因此相比草皮这类植草沟所需面积更大，它们有较强的景观特征，一旦建立起来所需维护最少，也能承受更大的雨水冲刷。

各种植被类型的植草沟

（3）超标雨水径流设计

当实际径流量超过设计重现期（一般是三年一遇），超标雨水可以通过植草沟直接进入溢流口并排放至周边雨水管网中。

三、设计难点

植草沟的设计难点在于和道路相交时的具体处理：

（1）平面交叉

「平面交叉」顾名思义就是植草沟和相交道路在同一标高，采用这类交叉形式的植草沟边坡最大不能超过1:9，以确保车辆安全通行。它的特点是造价低，所需面积大，因此适用于低密度开发区。此外这类交叉形式容易导致雨水在道路路面汇集形成「积水」，因此需要在道路附近加设溢流口（入水口）。

（2）垂直交叉

「垂直交叉」就是植草沟从道路下方以涵管或涵洞的形式穿过。可以把道路作为「阻流墙」之一设置，也可以利用沟底和周边高差把植草沟设计成下游海绵设施的「临时蓄水池」。这类形式比「平面交叉」造价高，且要考虑安全隐患（防治行人或儿童跌落），以及涵管容易被径流携带的沉积物堵塞。

（3）实际应用

在实际应用中通常把植草沟用于道路隔离带设计中，可以避面上述问题，但要注意因机动车碾压和行人长期踩踏导致的植被破坏，径流在没有经过植被过滤前就顺着车辙印直接通往下游。为此，可以通过植物选型形成软隔离，或者采用硬隔离措施保护，比如沿着植草沟设置开孔侧石，在保护植草沟的同时也确保路面漫流可以进入植草沟（虽然没有平石入水均匀）；或者沿着平石布置车阻。