基于“海綿城市”理念的下沉式道路綠化帶設(shè)計(jì)

葉青

（資興市園林管理處 湖南省資興市 423400）

基于“海綿城市”理念的下沉式道路綠化帶設(shè)計(jì)

葉青

（資興市園林管理處 湖南省資興市 423400）

海綿城市理念是建造類似海綿功能的城市，用現(xiàn)代化技術(shù)建設(shè)人工景觀，并將其與城市原有的水文特征相結(jié)合，組成新的生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對自然界水資源最大程度的循環(huán)利用。本文將以下沉式綠化帶為例，首先論述了海綿城市以及下沉式城市道路綠化帶的基本概念，著重分析了下沉式道路綠化帶影響因素，提出了下沉式道路綠化帶設(shè)計(jì)的主要策略，以供相關(guān)人員參考。

海綿城市；下沉式；道路綠化帶；設(shè)計(jì)

1 引言

城市基礎(chǔ)設(shè)施完善指導(dǎo)意見曾指出，積極修建下沉式綠地，可顯著提升城市自身排澇、地下水補(bǔ)充、雨水凈化能力。由此可見，在現(xiàn)代化城市建設(shè)中大力推廣下沉式綠化帶設(shè)計(jì)，對于提高城市綠地水文調(diào)蓄能力有著十分重要的作用和意義。

2 海綿城市的概念

海綿城市，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市建設(shè)，以構(gòu)建低影響開發(fā)的雨水系統(tǒng)為基本原則，將雨水短暫地存儲起來，緩慢下滲或匯集到生態(tài)水系系統(tǒng)，在減輕城市排水負(fù)擔(dān)的同時，有效提高原有市政排水設(shè)施抵御暴雨的能力，補(bǔ)充地下水、復(fù)活泉水和涵養(yǎng)水源，恢復(fù)城市地表的天然水系環(huán)境。其理論依據(jù)就是要解決系統(tǒng)性、綜合性的水問題。海綿城市已經(jīng)成為我國城市建設(shè)的主要方向，許多城市都在積極探索海綿城市的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展和環(huán)境資源協(xié)調(diào)。

3 下沉式城市道路綠化帶的概述

3.1 下沉式城市道路綠化帶的概念

下沉式道路綠化帶是指將城市道路兩側(cè)的綠化帶和中間隔離的綠化帶設(shè)計(jì)成低于道路表面50～300mm，其具有一定的調(diào)蓄容積，可以利用植物、微生物和土壤吸收、滲透、凈化和調(diào)蓄小流量的地面徑流。下沉式道路綠化帶內(nèi)還應(yīng)設(shè)置排放多余徑流雨水的溢流口，為確保較大流量的地表徑流順利排放，溢流口的頂部標(biāo)高一般應(yīng)低于路面30～100mm。

3.2 下沉式城市道路綠化帶的功能

下沉式道路綠化帶主要具有三個功能：①消減路面徑流，緩解道路因暴雨引發(fā)的滯洪災(zāi)害；②減輕道路揚(yáng)塵，風(fēng)和雨水可以有效地將路面灰塵帶入下沉式道路綠化帶，凈化有機(jī)污染物，減輕路面污染；③節(jié)約綠地灌溉用水，儲蓄降水和路面徑流，補(bǔ)充土壤水資源量和地下水資源量，有助于節(jié)約城市用水。

4 下沉式城市道路綠化帶雨水蓄滲能力分析

4.1 下沉式城市道路綠化帶水量平衡分析

降雨過程中，下沉綠化帶系統(tǒng)內(nèi)同時發(fā)生降雨、匯流、滲透、蓄集、溢流排放和蒸發(fā)等一系列復(fù)雜的水流運(yùn)動過程?？紤]到降雨過程中的蒸發(fā)量很少，可以忽略不計(jì)，假定超出滲透和蓄集的雨水就近由排水口匯入雨水管道不發(fā)生溢流，則計(jì)算時段內(nèi)水量平衡的關(guān)系如下：

式中，Q1為雨水在計(jì)算時段內(nèi)流入下沉式綠化帶的總徑流量，單位m3；U1為計(jì)算起始時下式沉綠化帶的蓄水量，單位m3；S為計(jì)算時間內(nèi)下沉式綠化帶的雨水下滲量，單位m3；U2為計(jì)算結(jié)束時下沉式綠化帶的蓄水量，單位m3；Q2為計(jì)算時間內(nèi)下沉式綠化帶進(jìn)入雨水管道的外排量，單位m3。

推算：

式中，E為下沉式綠化帶設(shè)計(jì)的雨水控制容量，單位m3，ΔU為計(jì)算時段內(nèi)進(jìn)入下沉式道路綠化帶的蓄水量，即U1-U2，單位m3。

4.2 下沉式道路綠化帶雨水滲蓄能力計(jì)算

下沉式道路綠化帶的滲蓄能力即雨水滲蓄率，采用降雨過程中進(jìn)入綠化帶總徑流量占綠化帶滲透和蓄積雨水量的百分比表示，當(dāng)結(jié)果大于100%表示雨水滲蓄能力不足。雨水滲蓄率通過公式（3）進(jìn)行計(jì)算。

式中，R為雨水滲蓄率；Ψ為綠化帶服務(wù)區(qū)徑流系數(shù)；H為降雨量，單位mm；Fn為道路面積，單位m2；Fg為綠化帶面積，單位m2。

5 下沉式道路綠化帶優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1 案例分析

某地區(qū)道路綠化率在30%，年徑流總量控制率達(dá)到100%的條件下，滿足暴雨重現(xiàn)期1、3、5、10a的下沉深度分別為147、186、204、229mm，比較適合設(shè)計(jì)下沉式道路綠化帶。

5.2 具體的設(shè)計(jì)方式

5.2.1 豎向設(shè)計(jì)

下沉式道路綠化帶豎向設(shè)計(jì)要考慮地形條件、土壤條件、降雨量和綠化帶面積比率以及植物的選擇類型等因素，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和布局。下沉深度太小，雨水大量外排，不能起到調(diào)蓄雨水功能的作用，下沉深度過大，雨水在綠化帶中大量滲蓄，一旦超過植被的耐淹時間將會帶來災(zāi)害。所以，為了定量描述綠化帶的豎向設(shè)計(jì)，以該地區(qū)為例，在一定的暴雨重現(xiàn)期下，假設(shè)R為100%，可算出不同重現(xiàn)期該區(qū)域的降雨量H變化如圖1，當(dāng)T取值為 1、3、5、10a 時，對應(yīng)的降雨量 H 分別為 48.47、61.19、67.11、75.13mm，可見隨著重現(xiàn)期的增加，降雨量也隨之增加，但是增加趨勢變緩。具體見圖1。

圖1 T=3a，R=100%時綠化帶下沉深度與綠化率的關(guān)系

如圖1所示，選擇3a的重現(xiàn)期，設(shè)其土壤穩(wěn)定入滲系數(shù)K為1×10-6m/s，路面徑流系數(shù)為0.9，水利坡度J設(shè)為垂直下滲為1，時間 t取 60min，下沉深度 h 取 100、150、200、250、300mm，可推算所需的道路綠化率f分別為56.4%、37.3%、27.9%、22.2%、18.5%。

可見，當(dāng)?shù)缆肪G化帶下沉深度在200～300mm時就能滿足雨水滲蓄需求，設(shè)計(jì)少于200mm的也能吸收一定量的雨水，剩余的雨水可以通過溢流口進(jìn)入存蓄裝置，也可以排入雨水管道。

5.2.2 下沉式道路綠化率設(shè)計(jì)

下沉式綠化帶占全部面積的百分比對雨水的排水率影響特別明顯，設(shè)其土壤穩(wěn)定入滲系數(shù)K為1×10-6m/s，路面徑流系數(shù)ψ為0.9，水利坡度J設(shè)為垂直下滲為1，時間t取60min，變量綠化帶比率f分別取值10%、20%、30%、40%、50%，得出不同的暴雨重現(xiàn)期下道路綠化帶的下沉深度h具體見圖2。

圖2 雨水滲蓄率100%時，不同暴雨重現(xiàn)期下道路綠化率與下沉深度的關(guān)系

由圖2可見，隨著綠化率的增加，所需要的下沉深度減小，且在前面降幅大于后面，當(dāng)f達(dá)到30%以上時下沉深度減少較少。當(dāng)?shù)缆肪G化率低于20%時所需要的下沉深度超過下沉綠化帶設(shè)計(jì)的臨界值，可能不利于植物的生長，而最符合該區(qū)域道路綠化率標(biāo)準(zhǔn)也能滿足下沉式綠化帶功能需求的綠化率是30%左右。當(dāng)f為30%時，滿足暴雨重現(xiàn)期1、3、5、10a的下沉深度分別為147、186、204、229mm，符合下沉深度規(guī)范設(shè)計(jì)，滲蓄效果明顯。根據(jù)調(diào)查，該地區(qū)道路綠化率普遍高于20%，很多地區(qū)都達(dá)到30%，但是基本屬于高程綠地，無法滲蓄路面雨水，設(shè)計(jì)只需要將現(xiàn)有的綠地改造成下沉式綠化帶就能留住大部分道路80%的雨水。

5.2.3 植物優(yōu)化設(shè)計(jì)

植物的選擇與設(shè)計(jì)是影響下沉式道路綠化帶滲蓄功能的重要因素之一，不僅要滿足道路景觀的美感效果，還要考慮下沉式綠化帶植物的特殊生長條件。在下沉式綠化帶下沉深度和綠化面積比例設(shè)計(jì)后要確定最不利情況下植物的耐水淹時間。造成植物水淹時間長短的因素主要有兩方面：①土壤的入滲率決定的，使用建筑垃圾做綠化帶的填埋土方或施工過程中對土壤過分夯實(shí)可能導(dǎo)致入滲速率過低，植物水淹時間過長；②雨水口設(shè)計(jì)高度不合理或者是雨水口易被堵塞，導(dǎo)致蓄水深度過高，延長植物耐水淹時間。

因此，合理設(shè)計(jì)下沉深度和施工中避免土壤原有的入滲率至關(guān)重要。在植物的選擇方面遵循以下四點(diǎn)：①優(yōu)先選擇本土植物，適當(dāng)搭配外來物種；②盡量選擇自我修復(fù)能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、滯塵凈化能力強(qiáng)的植物；③選用抗逆性強(qiáng)、耐旱、耐瘠薄和短時間耐澇的植物；④選擇可相互搭配種植的植物。

6 結(jié)語

總之，在海綿城市中建設(shè)下沉式道路綠化帶在不增加用地面積、降低成本的條件下成為既改善生態(tài)環(huán)境又滲蓄效果明顯的雨水處理設(shè)施。在實(shí)際建設(shè)中，為了能夠充分的確保下沉式綠化帶發(fā)揮其雨水滲蓄調(diào)控功能，則需要嚴(yán)格按照城市氣候、土壤、地形地勢等因素，進(jìn)行合理的場地面積比率規(guī)劃和豎向設(shè)計(jì)以及植物設(shè)計(jì)等，提高道路綠化帶設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

[1]胡后亮，王璐.基于海綿城市理念的下沉式綠地優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].建材與裝飾，2016（17）：23.

[2]謝勁松.“海綿城市”理念下的下沉式綠地空間設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2016（27）：45.

[3]方濤，高瑋，白雪.“海綿城市”理念下的下沉式綠地空間設(shè)計(jì)研究[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會科學(xué)版），2016（4）：147～149.

TU985.127

A

1005-7897（2016）18-0011-02

2016-9-7

葉青（1980－），女，工程師，本科，主要從事規(guī)劃設(shè)計(jì)和園林管理工作。