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第八章 沼泽地和缓冲区

沼泽系统在城市发展中能够成为有吸引力的因素。

8.1介绍

植被的洼地被用来传送雨水代替管道，并提供去除粗中和中等沉积物，通常与缓冲条组合。该系统使用陆上流量和温和的斜坡缓慢地向下游输送水。沼泽还提供了不透水区域与液压有效管道排水系统的连接。这导致较慢的径流时间，从而减少增加集水不渗透性对最高流量速率的影响。

图8.1显示了具有不同版本的车道穿越的植被洼地的示意图，包括坡度较高的交叉点（具有温和的侧面倾斜度）和交叉路口。

流域与洼地植被之间的相互作用有利于污染物沉降和保留。沼泽植被的作用是扩散和减慢速度，这又有助于沉积物沉积。 单独的沼泽地很少提供足够的处理以达到所有污染物的目标，但可以为其他水敏城市设计（WSUD）措施提供重要的预处理功能。他们特别擅长粗砂砾并且可以纳入街头设计，以增强一个地区的美观。

图8.1坡道与坡道横穿（平面图和剖面），高架路口和一个检查坝流量扩展。

图8.2 沼泽系统：（上到下）重度植被; 使用检查坝; 高耸的草坪草。

缓冲区（或缓冲区）是在行进到排放点时径流通过的植被区域。它们通过通过植被的浅层深度来减少沉积物的负荷，并依靠它们之间的分布良好的浅水流。 与植被的相互作用往往会降低速度，保留粗沉积物。 缓冲液可以用作洼地边缘，特别是沿着洼地的河流分布。

为了沿洼地传播流量，超过处理设计流量（通常为三个月的高峰期平均重复间隔时间），可以使用排入地下管道的坑。从井下的洼地附加水。这是 特别适用于狭窄范围的地区，其中洼地只能适应与次要排水系统相关的流量（例如，一年的ARI）。

陡坡的纵坡是其设计中最重要的考虑因素。它们通常以1％至4％的坡度运行最佳。 斜坡比这更温和，倾向于变得淹水，并且由于构建具有小公差的洼地的困难而停滞不前。 然而，浅层排水沟或薄砂层可以通过为沿着洼地的小凹陷提供排水路径来缓解这个问题。 对于斜率超过4％的斜坡，沿着洼地检查银行（小孔壁）可以帮助流量均匀地分布在洼地上，并减少流速。

沼泽可以使用各种植被类型，包括草皮，沙丘和草皮草。需要植被来覆盖洼地的整个宽度，能够承受设计流量并具有足够的密度以提供良好的过滤。 为获得最佳性能，植被高度应高于处理水位。

通常使用草地洼地，可以作为典型的路面出现; 然而，短的植被仅在浅水流中提供沉积物保留。 此外，草地被要求被淹没，维护良好，以使沼泽有效地运作。 茂密的植被的洼地可以通过减缓流量并为更深的流动提供渗滤来提供更好的沉积物保留。 相反，植被的洼地具有较高的水力粗糙度，因此与草洼地相比，需要更大的面积来输送流体。这些洼地可以成为景观的特征，一旦建立就需要最少的维护，并且足够坚固以承受大的流量。

设计洼地时的另一个关键考虑是道路或车道过路。 交叉口可以为检查堤坝（分配流域）提供一个机会，或者提供生物滞留系统以上的临时池塘（参见第8.3.5.2节）。“高架”交叉口的限制可以是与一级交叉口相比的费用（特别是在密集的城市发展），与入口和出口相邻的交通运输的安全考虑以及相对较小的涵洞系统的阻塞潜力。

图8.3匝间高架和高档车道横穿。

交叉口也可以在高级流域建成，并像浅滩一样工作; 然而，这将最大的洼地面积斜率降低到9（约为1英尺），以允许交通运输。这些系统可以比升高的交叉点更便宜，但需要更多的空间。它们非常适合于低密度开发。

洼地也可以构建为分中心的道路中位数在这种情况下也将提高街区的美感也避免了交叉相关联的问题。

交通运输需要停止洼地。 交通工具（洼地用于停车）可能会使植被破坏，并提供导致不提供过滤的优先流向路径的路线。 可以通过选择不鼓励交通运输的洼地植被或为交通运输提供物理障碍来实现交通控制。 例如，可以使用障碍物（其中允许分配的水进入，尽管流量与平埋路缘石相比有所减少）或者沿着舷梯的护柱，以防止车辆向洼地移动。

沿着洼地表面输送流体，重要的是确保速度保持较低，以避免被收集的污染物和植被的冲刷。这些装置可以安装在各种尺度上，例如在当地街道或大型公路上。

洼地的设计过程首先是设计运输系统，其次确保系统具有最大化其处理性能的特征。

要考虑的关键设计问题是：

1. 验证处理表现和与处理队列中其他措施的关系
2. 确定设计流量
3. 用场地约束调整洼地的大小
4. 检查地面设计：速度、连续下坡、入口区和溢流坑的设计、高于设计流量的操作

5. 制定配额以排除洼地的运输

6. 建议植物种类和种植密度

7. 提供维护。

8.2 验证处理的尺寸

以下曲线（图8.4-8.9）显示了具有不同坡度（1％，3％和5％）和植被高度（0.05-0.5米）的洼地的污染物去除性能。 沼泽隔离为污染物提供有限的处理，但可以对其他措施进行预处理。

洼地总可溶性固体减少（坡度变化）

图8.4在墨尔本清除总可溶性固体（TSS）的洼地的性能，具有不同的通道斜率（植被高度= 0.25米）。

洼地总磷固体减少（坡度变化）

图8.5在不同的通道斜率（植被高度= 0.25米）的情况下，墨尔本除去总磷（TP）的洼地的性能。

洼地总氮固体减少（坡度变化）

图8.6在不同的通道斜率（植被高度= 0.25米）的墨尔本清除总氮（TN）中的洼地的性能。

洼地总可溶性固体减少（不同植被高度）

图8.7洼地清除墨尔本总溶解固体（TSS）的性能，具有不同的植被高度（通道斜率= 3％）。

洼地总磷固体减少（不同植被高度）

图8.8洼地清除墨尔本总磷（TP）的性能，具有不同的植被高度（通道斜率= 3％）。

洼地总氮固体减少（不同植被高度）

图8.9洼地清除墨尔本总氮（TN）的性能，具有不同的植被高度（通道斜率= 3％）。

曲线基于墨尔本系统的性能，并使用“城市雨水改善概念化模型”（MUSIC）（水库水文2003年合作研究中心）推导出来。为了估计维多利亚州其他地点的等效性，水文设计 应使用区域关系将治疗区域转换为墨尔本的等效治疗区域（参见第2章）。 优于使用曲线，本地数据应用于对系统的特定处理性能进行建模。

假设系统接收到直接径流（即没有预处理）并且具有以下特征，则得出曲线：

bull;底宽2 m

bull;顶部宽度为6米

bull;6个侧斜坡中的1个

bull;没有通过洼地的基础渗透

这些曲线可用于检查唾液的预期性能，以除去总可溶性固体（TSS），总磷（TP）和总氮（TN），具有与上述假设相似的横截面。 如果洼地的尺寸与上述值有显着差异，则应进行更为详细的性能建模。洼地尺寸表示为洼地的顶部宽度乘以其长度除以有贡献的不渗透集水区。

8.3 设计流程：沼泽

以下部分描述了洼地系统所需的设计步骤。

预计设计流量：

沼泽系统需要两个设计流量：

bull;较小的流量（通常为五年ARI），以确定流量的大小，以便与传统的雨水系统相比，可以安全地传送小流量并且不会增加任何流失风险。

bull;主要流量（通常为100年ARI），以检查洼地的流量不会太大，这可能会潜在地冲刷污染物或损害植被。

次要和主要水流估计

可以应用一系列水文方法来估计设计流量。典型的集水面积相对较小，理论方法设计程序（1987年工程师学会）被认为是评估设计流程的合适方法。

沼泽的维度

在洼地尺寸可以根据其流量能力要求进行检查之前，需要确定与洼地对齐和尺寸相关的约束。 这些因素与城市概念设计之间的迭代可能是必要的。 在概念设计中应考虑许多这些因素; 然而，这些也应在细节设计过程中进行检查。 要考虑的因素有：

bull;允许宽度，给定城市布局

bull;如何将流体输送到洼地（例如管道或路缘细节的覆盖要求）

bull;纵向坡度

bull;最大侧坡和底宽

bull;提供岔路（高架或平均）。

取决于上述哪些因素固定，其他变量可以被“调整”以得到可接受的洼地构造。

一旦设计流程建立，洼地的大小可以传达特定的频率，或者为特定频率确定洼地的最大长度。任一方法的计算步骤是相同的。以下部分概述了与尺寸相关的一些考虑的一个洼地。

斜坡和最大宽度的洼地

洼地的最大宽度通常由城市布局确定，特别是在重建场景中。这个最大宽度需要在设计过程的早期确定，因为它影响了剩余的洼地设计。

或者，可以进行计算以估计所需的洼地宽度以适应特定流（例如作为次要排水系统的运输）以通知城市设计。 可能影响洼地宽度的其他考虑因素是水如何传递给它以及最大面糊（可能会受到交叉类型的影响）。

选择适当的边坡很大程度上取决于当地议会的规定，并且将与交通通道和提供过境点（如果需要）有关。提供车道过境点可能会显着影响洼地所需的宽度。 交叉点（因此，洼地）由斜坡基础上的斜率变化的交通状况决定。通常，9个侧向斜坡中的一个小斜率在基础上将具有足够的过渡以允许适当的交通运输。

如果需要较窄的洼地，可以使用高架道路（侧坡通常在1至3和1/6之间），这些将需要在与涵洞或类似物的过境处排水。

十字路口可以为洼地的流域提供良好的位置。 然而，交叉点之间的距离将决定在每个交叉口处有过流量点的可行性。

应当与城市景观设计师协商，选择合适的交叉类型。

洼地的最大长度

在许多城市情况下，洼地的长度由最大允许宽度和边坡（因此，深度）决定。 集合维度（和植被类型）的洼地将能够将流量输送到特定速率，之后流量将超过银行。这一点被认为是洼地的最大长度。 在这些在地下坑和地下管网进行运输的情况下可以使用溢流坑。 因此，匝道可以与道路长度相邻; 然而，它不会从整个上游流域传达流量。

考虑到现场条件，Manning的方程用于洼地的大小。该计算对Manning的n值选择敏感，这应根据流域深度（随着流入深度超过植被高度而显着降低）。 在选择植被类型之前，需要考虑植被的景观和维护。

洼地的容量-选择manning的N值

为了计算洼地的流量，可以使用曼宁方程。这允许根据尺寸，植被类型和坡度的变化确定流量（Q）和水平。

曼宁的n值是Manning方程中关于通道粗糙度的关键变量。它随流量深度，通道尺寸和植被类型而变化。对于构造的洼地系统，对于比植被高度浅的流域深度（优选处理），推荐值在0.15和0.4之间，对于具有比植被更深的流动，可以显着降低（例如0.03）（然而，它可以与渠道斜率和横断面配置有很大差异（见“水库水文学研究中心2003”附录E）。

Manning的n在植被高度上具有最大值，然后随着深度的增加而急剧减小，这被认为是合理的（例如图8.10）。期望Manning与流域深度的n关系的形状与其他洼地配置一致，这是合理的，植被高度位于“低流量”和“中间流”之间的边界（图8.10）图表的底部轴线已经从Barling and Moore（1993）修改。

进口的细节

用于洼地系统的入口可以来自分布式径流（例如，沿着路面的遏制路）或来自诸如管道的点出口。 也可以使用这两个入口通道的组合。

分散流量（缓冲区）

图8.10流域深度对水力粗糙度的影响（Barling and Moore 1993）。

以分布式方式进入洼地系统（即垂直于洼地方向进入）的流域的优点是流动深度较浅，最大程度地与植被接触。该区域通常被称为缓冲区。该区域的要求是确保植被生长密集，流域深度保持较浅（植被高度以下），避免了侵蚀。在流下洼地之前，提供了良好的预处理。 创建分布式流量可以通过使用平埋路缘石（图8.11）或通过使用其中具有常规中断的路缘来实现，以允许缓冲区表面上的流量（图8.12）

对于分布式流量，重要的是提供一个积累（即离开路面）的粗沉积物区域。 沉积物将积聚在植被与道路相同水平的街道表面（图8.11）。为了避免这种积累，可以使用锥形的路面，将植被的顶部设置在40mm和-50mm之间， 需要地面顶部（草皮放置之前）的路面（图8.11）在路面之下的80mm和-100mm之间。这允许沉积物积聚在任何交通工具电缆表面上。

图8.11没有显示的流量图显示了街道表面沉积物的积累，边缘细节显示了建议的降落量。

图8.12不同排列的流淌分流的路缘石。

直接输入点

流量的直接输入可以来自陆上流量或管道系统。对于洼地的所有点入口，重要的是考虑入口点的能量消耗以最小化任何侵蚀潜力。这通常可以通过岩石海滩和茂密的植被来实现。

管道系统最常见的约束是使管道在可用宽度内的洼地表面。通常，系统的最大宽度将被固定，并且沿着洼地的最大面板坡度（通常为5：1，但是对于带有护柱的浅层系统，3：1可能是固定的）。进一步的限制是跨越道路下面的管道所需的覆盖面以及管道所需的等级。这些约束需要仔细考虑。

在几何不允许管道到达表面的情况下，可以

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