雨水渗井是我国古代城镇曾经通用的排水技术之一，在当代新型城市雨洪管理理念革新背景下有了新的发展与应用需求。针对传统雨水渗井设计缺乏系统定量分析、粗犷建设等问题，系统梳理国家海绵城市建设经验，结合理论研究与工程实践，围绕雨水渗井选型、规模计算、结构与填料设计、预处理设计及施工等环节总结探讨，提出改进建设思路、加强跨学科研究的建议。

雨水渗井作为我国海绵城市建设“渗、滞、蓄、净、用、排”技术体系中专用渗透类雨水设施，可实现汇水区雨水速渗，有效削减径流总量与峰值，缓解排水压力，涵养地下水源，在竖向改造难度大的城市低洼区或管网不健全、排水无出路地区具有重要工程应用价值。2014年，住建部颁布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》，阐述了雨水渗井概念及典型构造，但对不同应用场景下雨水渗井系统设计、施工缺少具体方法指引，国家层面暂无专门规范借鉴，各地建设缺乏标准，质量参差不齐。目前，一些地区主要参照河床取水渗井、公路排水渗井、工程降（排）水井等专利、文献资料设计建造，对雨水渗井在排水防涝体系中作用、径流调控机制与渗井结构关系缺乏系统研究。传统渗井大多利用天然河砂、碎石、建筑垃圾骨料等作填料，强调“水量速渗”，忽视“水质污染风险控制”，同样缺乏深入探究。为此，笔者通过国家海绵城市试点建设调研，总结团队实践研究成果，围绕雨水渗井分类选型、规模计算、结构与填料设计、施工方法等进行探讨，旨为适宜地区雨水渗井建设提供经验参考。

1 雨水渗井分类及适用场景

Rainwater seepage well

系统梳理我国各地雨水渗井建造形式，按其属性特征可分为：

结构与渗流方式：垂直入渗式、辐射渗透式、渗排一体式（见图1）；

井体材料：砖（石）砌式、钢筋混凝土式、塑料式、硅砂混凝土式、钢波纹管式、玻璃钢管式等；

填料类型：砂石渗井、建筑再生骨料渗井、人工改性填料渗井；

布设形式：单井式、井群式。各类渗井技术特性及适用条件如图1所示。

图1 雨水渗井典型结构与渗流方式

工程设计中，雨水渗井径流调控作用会因其所处排水防涝体系位置的不同而异。笔者从海绵城市“源头减排-过程控制-系统治理”三段式雨水系统构建角度出发，将雨水渗井划分为：源头减排渗井、过程控制渗井和终端消纳渗井（见图2）。源头减排渗井适用于小区、广场等产汇流源头地块下垫面径流削减；过程控制渗井主要用于排水区市政雨水管网转输流量的中途削峰，减轻下游管网排水压力；终端消纳渗井则用于排水系统末端雨水集中削减。

雨水渗井设计选型时，应根据其系统功能定位、汇水区特征（降雨特征、汇水面积、下垫面污染水平）、拟建场地工程地质（稳定性、承载力）、水文地质（地下水埋深、土壤渗透性）及周边建构筑物基础埋设条件等，由图3经技术经济比较确定。工程选址时注意：

拟建场地及汇水区内不得有有毒有害物质生产、储存与堆放场所；

地下水源井周边30 m范围不得建设雨水渗井，范围外选址时应避开补给区并评估污染风险；

拟建场地适宜性评价应结合工程地质资料，分析地层稳定性、承载力，同时进行水文地质勘察，分层（分段）开展注水试验 ，评判地下水以上土体渗透性；

雨水渗井设置于建筑小区时，距离建筑物基础水平距离应≥5m；

应用于存在径流污染、设施底部距离季节性最高地下水位<1.5m或距离建（构）筑物基础水平距离<5m区域时，应采取预净化、防渗等措施防止污染及次生灾害；

湿陷性黄土场地渗井建设应经专门论证；湿陷等级低、土层薄的非自重湿陷场地，可考虑贯穿式渗井结构；

地下水位过高且径流污染严重、地下水保护严格地区，易坍塌、滑坡等不良地质区，高等级、大厚度自重湿陷性黄土区，土壤渗透性严重不良且开挖处理成本过高地区不适合建设。

图3 雨水渗井分类及适用场景

2 系统设计

Rainwater seepage well

2.1 规模计算

2.1.1 设计进水量

目前，雨水渗井设计进水量（Vc）算法较多，易出现未考虑其排水系统中功能定位，混淆使用，导致规模偏大/小的情形。笔者建议分3种情况：

（1）用于雨水源头减排目标时，宜按式（1）计算：

式中 Vc1——设计进水量，m³；

H——场地年径流总量控制率对应设计降雨量，mm；

φc——汇水区综合雨量径流系数；

F——雨水渗井汇水面积（含自身），hm²。

（2）用于雨水峰值（管道洪峰流量）削减目标时，可按式（2）估算：

式中 Vc2——设计进水量（调节削减水量），m³；

μ——脱过系数，雨水渗井下游出水管道设计流量与上游进水管道设计流量之比；

Qi——雨水渗井上游管道设计流量，m³/min；

b、n——当地暴雨强度公式参数；

t——降雨历时，min。

（3）用于项目/区域雨水终端消纳时，可按项目/区域室外排水设计重现期对应暴雨强度计算，见式（3）：

式中 Vc3——设计进水量，m³；

A1、C——当地暴雨强度公式参数；

P——室外排水设计重现期；

ψc——汇水区综合流量径流系数；

tc——设计降雨历时，min，一般≤120min。

2.1.2 设计渗透量

设计时，忽略雨水非饱和—饱和入渗变化过程及其各向异性，基于达西定律计算见式（4）：

式中 Wi——渗井渗透量，m³；

δ——安全系数，宜取0.5~0.8，汇水区下垫面易积淀泥沙、尘土时，取低值，较洁净时，取高值；

K——渗透土层饱和渗透系数，m/s；

J——水力坡度，一般取1；

A——渗井有效渗透面积，水平渗透面按投影面积算，竖直渗透面按1/2设计水位高度计算，m²；

ti——入渗历时，min。

式（4）中，K应以现场注水试验确定。勘察时，实测渗井底部及周边土壤渗透速率应≥5×10-6m/s，宜在6×10-5~6×10-4m/s（中粗砂渗透系数区），不宜超过1×10-3m/s（无足够停留时间净化）。对于地下水以上可渗透成层土（饱和含水），其等效渗透系数可按式（5）计算：

式中 Ke——渗透土层等效渗透系数，m/s；

hp——渗透土层上方蓄水深度，m；

hj——土层j厚度，m；

kj——土层j渗透系数，m/s。

式（4）中，ti取值分两种情形：①汇水面径流通过渗井快速下渗且不允许周边积水时，应按当地多年平均降雨历时取值，一般取2~3 h；②汇水面径流量大且允许渗井周边存在积蓄滞区，雨后一定时间完成排空时，可取12~48 h。

2.1.3 设计储存容积及有效渗透面积

（1）雨水渗井顶部设有蓄水空间时，其有效储存容积可按式（6）、式（7）计算：

（2）渗井顶部不设滞蓄空间或很小时：Vt=0，其有效储存容积Vs等于填料孔隙储水容积，有效渗透面积按忽略Vs后的式（8）计算。

根据进水流量与土壤渗透速率校核Vs、A，结合渗透土层埋深、进出水管标高、填料厚度与孔隙率分配渗井顶部和填料内部蓄水容积；结合渗井结构及贯入渗透土层深度，分配有效渗透面积，垂直入渗井按井底渗透面积叠加井壁开孔面积分配，辐射渗透井按井底渗透面积叠加水平渗透管开孔面积分配。开孔孔径、开孔率还应经结构专业校核。

2.2 结构与填料设计

2.2.1 结构与材料

根据上述计算初步确定雨水渗井内径及深度，井壁结构与材质应考虑拟建场地地质，经结构演算确定。一般情况下，源头减排渗井多采用垂直入渗或辐射渗透式，过程控制与终端消纳渗井采用渗排一体或垂直入渗式。辐射渗透式渗井多采用砖砌，渗排一体式渗井多采用塑料成品井，垂直入渗式渗井可采用砖砌、钢筋混凝土、钢波纹管或玻璃钢管等形式。砖砌式渗井要求地基承载力稳定、不易沉降，结构抗剪性能可承受侧壁土压（无配筋砖砌体结构抗侧壁土压力弱，工程实践中，井体上部易扰动土层可结合放坡，设计成倒梯台“”结构），井壁厚度≥240 mm，结构深度宜≤6 m，不适用于软土、高地下水位等地区。砖砌辐射渗井（见图2b）辐射渗透管敷设坡度宜≥2%，扇形布置，4~8根/层，管长根据排水量确定，管径宜≥150 mm，开孔孔径宜为8~12 mm，采用PE、PVC-U等塑料管材时，开孔率宜为1.5%~3%。渗透管外围可填充1.5~2倍管径厚度的砾/碎石层（粒径>开孔孔径），并用透水土工布包裹。

钢筋混凝土渗井抗压强度高、抗浮性强、耐久性好、自重大，深度适用广（几米至几十米），井径、井壁厚度应满足下沉深度、强度、刚度及稳定性（抗滑、抗浮、抗倾）要求，符合《水工混凝土结构设计规范》（SL 191）规定。团队运用ABAQUS软件，模拟不同工况下（不同井径、壁厚、埋深、开孔率）应力场，推求结构最大拉力值，依据《混凝土结构设计规范》（GB 50010）配筋计算，获取保证钢筋混凝土渗井安全的参数值。钢筋混凝土垂直渗井（见图2a）井底与井壁开孔区宜填充碎石渗透层，渗透层高度与开孔区高度一致，外包透水土工布或整体设为级配反滤结构。

塑料渗井多采用PE或PP成品井，自重轻，占地小，抗浮性弱，井径一般≤1.5m，结构深度≤7m，井壁采用实壁或带肋结构，壁厚、材料性能应符合《市政排水用塑料检查井》（CJ/T 326）规定，开孔后井筒环刚度应满足抗侧壁土压要求。渗排一体式塑料渗井（图2c）井内应设0.3m沉沙室，井间距≤150倍渗管管径，渗管管径、敷设坡度（宜1%~2%）应满足雨水排放流量要求。

除以上典型结构外，近年来，钢波纹管、硅砂混凝土等材料也被用于雨水渗井建造。钢波纹管渗井采用热轧钢板波形钢片拼接而成，井径、井深适用广，适应地基变形能力强，自重小，可用于软土、膨胀土区域。硅砂混凝土渗井采用具有透水功能（透水系数≥2.5×10-4m/s）的硅砂砌块砌筑而成，无须结构开孔，适用于小区、公园等径流水质良好（低浊）地区的小深度渗井，材料性能及强度等应符合《硅砂雨水利用工程技术规程》（CECS 381）规定，寒冷地区应用时须满足抗冻要求。

此外，实践还应考虑场地空间、工期（砖砌式、现浇钢筋混凝土式>预制钢筋混凝土式、钢波纹管式>塑料式）、造价（钢筋混凝土式>砖砌式>钢波纹管式>塑料式）、使用寿命等因素，综合比选后确定结构方案。团队在上述结构基础上，集成相关技术优点，提出一种组合式雨水渗井结构（见图4）。