植草沟设计指南

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植草沟设计指南

1.前言

植草沟是通过模拟自然绿地而人为设计和建造的具有可控性和工程化特点的海绵设施。植草沟利用沟渠和植物的协同作用来实现雨水的收集、转输以及净化，是实现径流总量控制、污染物总量削减、洪峰延缓、地下水补充的重要技术手段。在气候温和、雨量充沛、河网密布、城市化进程较快的地区，植草沟可以发挥重要作用。

2.目标功能

植草沟主要有以下功能：

（1）转输雨水径流；

（2）雨水径流滞蓄；

（3）径流污染物削减

—

（4）补充地下水。

根据其功能可将植草沟分为转输型植草沟和渗透型植草沟，转输型植草沟主要是起到收集、转输雨水径流的作用，渗透型植草沟主要起渗透、滞蓄、净化雨水径流的作用。在海绵城市建设中应优先应用植草沟转输雨水径流。

3.适用条件

下列几种情况下宜采用植草沟技术：

（1）比较窄的城市道路两侧的机非分隔带；

（2）建筑落水管断接口与生物滞留池、湿地或高位花坛等海绵设施之间的雨水径流转输；

（3）小型地块的雨水径流收集和转输。

4.设计计算

~

规模计算

在给定设计进出水水质的基础上，根据各污染物目标去除率，按表4-1可查得植草沟与集水区面积比R 。

表3-1各污染物目标去除率与R 对应关系

植草沟面积可由式4-1计算：

a=Rx×A (4-1)

式中a —植草沟面积，㎡；

|

Rx —控制性目标污染物去除率所对应的R 值，%； A —集水区面积，㎡。

流量确定

根据城市暴雨强度公式（式3-2），在给定重现期下计算设计流量。 暴雨强度计算

E

D

P

C t P B A q )

()lg 1(⨯+⨯+=

式中q—暴雨强度，L/(s·hm2)，下同；

P—降雨重现期，a，应取2~10a进行设计，50~100a进行校核;

\

t—降雨历时,min，包括地面集水时间t1(10min)和雨水流行时间t2，t2根据实际情况通过计算确定。

综合径流系数

集水区综合雨量径流系数的计算按各地块渗透性质进行面积加权，具体参照表4-2。

表3-2不同下垫面的径流系数

注：以上数据参照《室外排水设计规范》（GB50014）和《雨水控制与利用工程设计规范》（DB11/685）。

）

设计流量计算

设计流量及校核流量按式43计算，将各自重现期下暴雨强度分别带入即可。

Q=α·q·A×10-7 （4-3）

式中Q—设计流量，m³/s;

α—综合径流系数;

q—暴雨强度，L/(s·h㎡)；

A—集水区总面积，㎡。

纵坡和边坡设计

%

纵坡坡度

植草沟纵坡坡度不应大于4%，纵坡较大时宜设置为阶梯型植草沟或在中途设置消能台坎。

边坡系数

植草沟宽度的确定应遵循如下原则：保证处理效果、实现转输目标、满足景观要求、便于维护管理、保障公众安全。受场地因素限制，植草沟的宽度一般根据城市建设预留地的范围来确定。边坡系数取值宜处于~之间。

道路两侧的植草沟边坡系数通常会受十字路口影响。在不经过交叉路口时，边坡系数的取值主要考虑维护管理和公众安全。在交叉路口处，若路面高度高于植草沟边缘高度，边坡系数通常应在1/6~1/4之间取值，此时应在路面以下预留排水管道。若路面与植草沟边缘在同一高程，边坡系数应取1/9。植草沟高程的选择应由城市规划和景观设计者共同决定，在设计过程中也应参考当地公路配套设施设计规范和标准图集。

断面尺寸计算

在确定长、宽、边坡和纵坡系数的基础上，过水断面取水力最优断面，利用曼宁公式并结合具体断面形式求得植草沟断面尺寸。

*

式中Q—设计流量，m³/s;

A1—过水断面面积，㎡;

R—水力半径，m;

S—渠底坡度；

n—曼宁系数，一般取~。

进水系统设计

地表漫流进水系统

地表漫流进水指的是雨水通过路缘与植草沟的高程差自然流入或通过路缘石开口流入植草沟的方式（如图4-1），一般需考虑在进水口设置消能设施，减少对植草沟的冲刷作用。这种进水系统的优点是雨水能最大程度的与植物接触，起到良好缓冲作用，具有出色的预处理效果，相应地其转输能力相对较弱。

￥

路缘石开口宽度的计算采用宽顶堰公式：

Q=Cw·L·h3/2

（4-5）

式中Q—单个开口设计流量，m3/s;

Cw—流量系数，取；

L—堰宽，即路缘石开口宽度，m；

h—堰上水深，即开口处径流深度，m。

图4-1路缘石的布置形式

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单点溢流进水系统

单点溢流进水指雨水通过雨水口收集并经过溢流口进入植草沟的方式（如图3-2）。这种进水系统也要注意尽量减小冲刷效应，可以通过设置消能石或增加植物密度来实现。

图3-2溢流进水系统

当采用单点溢流进水时需计算溢流口（进水口）尺寸，其尺寸在设计时需分别按照自由出流和淹没出流计算，然后取二者中较大的值作为结果。自由出流按照宽顶堰流量公式（4-6）计算，淹没出流按照孔口出流公式（4-7）计算。由于

格栅的阻滞作用，导致进水口过流能力有所降低，在计算中引入阻滞因子B，一般取。

Q堰

=B·Cw·L·h3/2（4-6）式中Q堰—设计流量，m3/s;

B—阻滞因子，取；

Cw—流量系数，取；

、

L—堰宽（溢流口呈矩形时即为其周长），m；

h—堰上水深，设计时取植草沟最大水深（即竖向深度），m。

Q孔=B·Cd·A(2·g·h)1/2( 3-7）式中Q孔—设计流量，m3/s；

B—阻滞因子，取；

Cd—流量系数，取；

A—孔口面积，m2；

g—重力加速度，取s2；

、

h—水面与孔口中心的高度差，m。

设计校核

流速校核

植草沟水流流速应满足：短重现期（2~10年）降雨事件发生时，流速不应超过s；大重现期（50~100年）降雨事件发生时，流速不应超过s，最大不得超过s。

安全校核

考虑到植草沟的开放性所造成的安全隐患，需要对其进行安全校核，植草沟的安全性一般通过其深度与流速之积来评估。在道路两侧人行道旁的植草沟应满足：

（1）在大重现期降雨事件发生时，沟内水流深度与流速之积小于s；

（2）边缘与路面等高的植草沟在交叉路口处水深不超过。