市政道路構(gòu)建海綿體系的措施探討

曹　華（中國城市建設(shè)研究院有限公司福建分院，福建 福州 350002）

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市政道路構(gòu)建海綿體系的措施探討

曹華（中國城市建設(shè)研究院有限公司福建分院，福建 福州 350002）

低影響開發(fā)的道路雨水系統(tǒng)與平面布局、其他市政管線存在一定的銜接關(guān)系。本文主要結(jié)合“海綿城市”理念，對于城市道路海綿體系的構(gòu)建中介紹了一些有效的措施，具體措施為城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)、路面改造、改變道路排水方式、透水鋪裝、植被淺溝及下沉式綠地，對城市道路海綿城市的建設(shè)具有一定的借鑒意義。

市政道路；海綿城市；有效措施

引言

低影響開發(fā)（LID）系統(tǒng)是1990年在美國喬治省馬里蘭州環(huán)境資源署［1］首次被提出來的，其核心理念是想通過對場地進(jìn)行合理開發(fā)以及對自然水循環(huán)進(jìn)行模擬，達(dá)到降低運(yùn)行費(fèi)用、減小對現(xiàn)有自然環(huán)境破壞的目的。經(jīng)過三年的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，采用自然排水系統(tǒng)后美國西雅圖市SEA Street的暴雨徑流總量減少99%［1］。此外，英國也曾為了解決洪澇多發(fā)、污染嚴(yán)重等問題，最后將長期的環(huán)境和社會因素納入到排水體制及系統(tǒng)中，建立了可持續(xù)城市排水系統(tǒng) （SUDS-Sustainable Urban Drainage Systems）［1］。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國也出現(xiàn)了許多環(huán)境問題，如水污染、洪澇災(zāi)害等等。為了解決這一系列的問題，習(xí)總書記在2013年12月的中央城鎮(zhèn)化工作會議上明確提出了海綿城市建設(shè)的理念，2015年4月國務(wù)院發(fā)布 “水十條”，進(jìn)一步推進(jìn)海綿城市建設(shè)工作。然而，在海綿城市建設(shè)過程中“滲”的措施是尤為重要的，可是城市道路多為硬化路面而且占地面積為城市建設(shè)用地的20～30%［2］。因此，探討市政道路中的海綿體系構(gòu)建措施具有一定的重要性，使得在滿足道路基本功能的前提下達(dá)到相關(guān)規(guī)劃提出的低影響開發(fā)控制目標(biāo)與指標(biāo)要求。

1　城市道路雨水系統(tǒng)的現(xiàn)狀

1.1城市道路雨水系統(tǒng)傳統(tǒng)排水方式

我國傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)排水方式主要是采取 “快排”的思路，通過一系列道路雨水設(shè)施將雨水快速排入河道，希望通過及時排除暴雨形成的地面徑流來減少暴雨引發(fā)的城市洪澇現(xiàn)象以及對道路路基、路面結(jié)構(gòu)造成的損壞程度。

1.2城市道路雨水系統(tǒng)傳統(tǒng)排水問題

城市道路雨水系統(tǒng)傳統(tǒng)排水方式為：“道路匯水面-雨水口-市政管線”，這種排水方式容易產(chǎn)生許多突出問題，難以滿足現(xiàn)代城市建設(shè)對生態(tài)和環(huán)境的要求。因此，如何通過改變道路排水方式來改善城市生態(tài)環(huán)境，已成為城市海綿建設(shè)中的一個重大問題之一?；诖祟悊栴}日益突出，低影響開發(fā)（LID，Low Impact Development）系統(tǒng)的理念逐漸在我國被采納并引起熱潮。LID系統(tǒng)在道路排水方式上主要是構(gòu)建一系列措施試圖通過一系列多樣化、合理化的景觀設(shè)施來控制城市雨水徑流的污染問題和徑流量問題。

1.3典型的道路LID設(shè)施應(yīng)用

在市政道路進(jìn)行海綿體的構(gòu)建可以考慮從中央分隔帶、機(jī)動車道（車行道、輔道）、側(cè)分帶（綠化帶）、慢行道、樹池、退線綠化這幾個方面上將海綿城市的理念和建設(shè)設(shè)施進(jìn)行實(shí)地應(yīng)用。設(shè)施可在道路功能中的應(yīng)用如表1所示。

雨水口的布置中，在綠化帶內(nèi)雨水口一般采用溢流式雨水口，路面上雨水口采用偏溝式雨水口。若道路最低點(diǎn)處無路緣石開口，則應(yīng)考慮在最低點(diǎn)路面增設(shè)偏溝式雨水口以防止路面積水。多路匯水時，道路縱坡均坡向交匯點(diǎn)，為了避免交匯點(diǎn)積水，應(yīng)將交匯點(diǎn)一定范圍內(nèi)做適當(dāng)抬高，使雨水排向各路口雨水口。

表1　海綿城市設(shè)施在道路功能組成中的應(yīng)用

2　雨水系統(tǒng)的銜接

城市道路雨水LID系統(tǒng)多是在已建的城市道路上進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，道路斷面形式?jīng)Q定了雨水系統(tǒng)LID設(shè)施的位置、類型、排水方式。在道路橫斷面設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)化道路橫坡坡向、路面與道路綠化帶及周邊綠地的豎向關(guān)系等，便于徑流雨水匯入低影響開發(fā)設(shè)施。因此，分析LID系統(tǒng)與道路斷面形式的銜接關(guān)系具有一定的意義。

《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-2012）［6］、《城市道路綠化規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ75-1997）［7］中規(guī)定，城市道路紅線內(nèi)的分隔帶包括分車綠帶、行道樹綠帶和路側(cè)綠帶，在這些道路綠帶內(nèi)中可設(shè)置生物滯留設(shè)施、下凹綠地、植被淺溝等LID設(shè)施實(shí)現(xiàn)凈化水質(zhì)，削減徑流總量。路面排水既可采用生態(tài)排水的方式，也可利用道路及周邊公共用地的地下空間設(shè)計(jì)調(diào)蓄設(shè)施將道路雨水引入道路紅線外綠地內(nèi)的低影響開發(fā)設(shè)施內(nèi)進(jìn)行消納。

2.1城市道路雨水LID系統(tǒng)平面布局銜接

LID系統(tǒng)平面布局銜接分析，主要是考慮在不同用地類型及場地條件下，不同類型、功能的城市道路紅線內(nèi)、外 LID技術(shù)措施與措施組合的選擇，LID技術(shù)措施及組合與行車道、混行道、人行道的位置布局關(guān)系。

單幅路由車行道、兩側(cè)的綠化隔離帶、兩側(cè)人行道組成，無中央分隔帶。路幅較寬的情況下，一般排水方式為雙坡排水，雨水徑流向道路兩側(cè)的人行道流動；路幅較窄的情況下，一般采用單坡排水形式。人行道與車行道之間是否設(shè)置綠化分隔帶，分兩種情況分析其平面布局銜接關(guān)系。若單幅路路幅較寬，人行道和車行道之間存在綠化分隔帶，則宜在綠化帶內(nèi)設(shè)置LID措施或措施組合。單幅路或雙幅路時，若人行道、非機(jī)動車道和機(jī)動車道均坡向側(cè)分帶，其匯水區(qū)域包括全部路面；若僅機(jī)動車道坡向側(cè)分帶，其匯水區(qū)域僅為機(jī)動車道路面，人行道、非機(jī)動車道等匯水排至綠化退線。圖1為LID系統(tǒng)下單幅路雨水流向示意圖。

圖1　LID系統(tǒng)下單幅路雨水流向示意圖

雙幅路主要由中央分隔帶、車行道、兩側(cè)的綠化隔離帶、人行道組成。一般以道路中央分隔帶為界，采用雙坡排水，由中央分隔帶坡向兩側(cè)，或由兩側(cè)坡向中央分隔帶雙幅路為雙坡排水。車行道和人行步道徑流在道路橫縱坡作用下雨水匯入中央綠化帶和路側(cè)綠化帶內(nèi)的雨水LID措施或措施組合，下滲雨水和超量徑流通過溢流井匯入市政雨水管線。圖2為兩側(cè)坡向中央分隔帶的雙幅路LID系統(tǒng)平面布局銜接關(guān)系示意圖。

圖2　LID系統(tǒng)下雙幅路雨水流向示意圖

三幅路無中央分隔帶，由機(jī)動車道、非機(jī)動車道、機(jī)動車和非機(jī)動車的綠化隔離帶以及人行道組成。三幅路在道路排水時，一般采用一般以主干道的中線為高點(diǎn)，采用雙坡排水，坡向兩側(cè)綠化分隔帶；非機(jī)動車道、人行道采用單坡排水。圖3為LID系統(tǒng)下三幅路雨水流向示意圖。

圖3　LID系統(tǒng)下三幅路雨水流向示意圖

四幅路由中央分隔帶、機(jī)動車道、非機(jī)動車道、機(jī)動車和非機(jī)動車的綠化隔離及人行道組成。四幅路道路排水時，一般每條機(jī)動車道以中央分隔帶為中點(diǎn)，采用雙坡向排水，由中央分隔帶坡向兩側(cè)，或者由兩側(cè)坡向中央分隔帶；非機(jī)動車道和人行道采用單坡排水。三、四幅路一般路面較寬，所以側(cè)分帶僅收集機(jī)動車道路面雨水，綠化帶下凹深度一般為10～20cm。圖4為LID系統(tǒng)下四幅路雨水流向示意圖。

圖4　LID系統(tǒng)下四幅路雨水流向示意圖

2.2道路LID措施與管線高程的豎向銜接

道路雨水LID設(shè)施與穿孔排水管線及溢流管線的銜接性與土壤的滲透性能有關(guān)。

土壤滲透性能好，雨水徑流可下滲到種植土層之后再進(jìn)入排水層滯留。此類情況下，LID設(shè)施中不需要設(shè)置穿孔排水管，結(jié)構(gòu)最為簡單，經(jīng)濟(jì)高效。

土壤滲透性能一般，該情況下需要考慮最大化設(shè)施的水平面積達(dá)到減少滯留區(qū)的深度的目的，從而可以避免出現(xiàn)長期積水的現(xiàn)象，同時也可以達(dá)到凈化水質(zhì)和削減徑流量的作用。另外，當(dāng)土壤滲透性能一般的情況下，盡量設(shè)置溢流豎管，在礫石層考慮敷設(shè)穿孔排水管。

土壤滲透性能差，為了減少徑流量實(shí)現(xiàn)最大程度的雨水滯留，則需在設(shè)施底部和周邊包裹防滲土工織物，緊鄰防滲土工布鋪設(shè)穿孔排水管，使其能夠快速排放下滲雨水，同時，要注意防止雨水直接滲入地下水中造成污染。

合理布置道路綠化作為改善道路雨水排放方式的一項(xiàng)重要措施，在其設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)特別注意考慮到道路LID措施與平面布局和豎向的管線銜接問題。

3　市政道路構(gòu)建LID的有效措施

LID系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用在城市道路雨水排放問題上應(yīng)達(dá)到三個目標(biāo)：①源頭管理雨水徑流；②利用植物和土壤的自然過程過濾、凈化雨水；③削減洪峰流量。

3.1城市道路橫斷面的規(guī)劃設(shè)計(jì)

城市道路的規(guī)劃設(shè)計(jì)時要綜合考慮交通和海綿城市建設(shè)兩方面的問題。在滿足交通要求的前提下，城市道路徑流雨水應(yīng)通過設(shè)置的雨水低影響開發(fā)設(shè)施進(jìn)行處理。另外，在道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮近、遠(yuǎn)期結(jié)合，充分考慮景觀和交通功能以適應(yīng)未來城市的建設(shè)發(fā)展。如在道路橫斷面的規(guī)劃設(shè)計(jì)上可以考慮：工業(yè)區(qū)道路斷面以單幅路、兩幅路為主，生活區(qū)道路斷面般以單幅路、兩幅路、三幅路斷面為主，商業(yè)區(qū)道路斷面以兩幅路為主［3］。

3.2路面改造

對于老城區(qū)而言，路網(wǎng)布局已經(jīng)形成，因此要在原有的硬化路面上想辦法進(jìn)行改造以促進(jìn)雨水的自然下滲排放，同時減少徑流中攜帶著的各種污染物。對現(xiàn)有道路的改造主要是要做到最大程度地減少改造過程中對城區(qū)產(chǎn)生的干擾。因此，應(yīng)該依據(jù)城市道路空間條件合理采用LID措施以降低道路硬化路面的連續(xù)性。對于新建的城區(qū)應(yīng)該在從建設(shè)城市道路時就將透水鋪裝等海綿措施應(yīng)用到工程中。

透水鋪裝主要可以分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝土鋪裝、透水瀝青混凝土鋪裝、嵌草磚及園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等［4］。透水磚鋪裝和透水水泥混凝土鋪裝一般適用于廣場、停車場、人行道以及車流量和荷載較小的道路。近年來由于透水性路面鋪裝的透水性和透氣性好，能夠有效削減徑流總量，回補(bǔ)地下水，降低城市熱島效應(yīng)的作用，因此在城市道路中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

3.3改變道路排水方式

傳統(tǒng)道路排水是通過道路坡度引導(dǎo)路面雨水匯流至雨水口，這是一種“重排不重用”的理念，遇到大暴雨時只能通過強(qiáng)排措施解決問題。LID道路排水模式是基于現(xiàn)有的道路斷面形式、路面坡度坡向和周邊空間條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，中央分隔帶下凹，滯留自身雨水徑流，下滲雨水和超量雨水通過溢流井和滲水盲管排入市政雨水管線。一般機(jī)動車道徑流在重力作用下沿路面坡度匯集至邊溝，之后再進(jìn)入滯留池等雨水LID措施進(jìn)行凈化，超量的雨水再通過溢流口進(jìn)入市政雨水管線；非機(jī)動車道徑流首先匯入生態(tài)樹池，超量雨水通過暗渠流入綠地；人行道采用透水鋪裝，徑流坡向綠地。

3.4植被淺溝及下沉式綠地

植被淺溝是指地表溝渠不僅可以收集、輸送和排放徑流雨水，通過植物使其具有一定的雨水凈化作用，該類溝渠可用于銜接其他各單項(xiàng)設(shè)施、城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)［4］。植被淺溝要求道路具有連續(xù)、長距離的景觀綠帶，植被淺溝的距離越長，對徑流的流速削減和凈化效果越好。下沉式綠地應(yīng)盡量采用盲管（花管）疏導(dǎo)雨水。該措施能夠利用下凹空間充分蓄集雨水、削減洪峰流量、減輕地表徑流污染等，一般可廣泛應(yīng)用于城市建筑與小區(qū)、道路、綠地和廣場內(nèi)［4］（如圖5）。

3.5道路紅線外綠化退線

之前的道路規(guī)劃大多都沒有明確提出進(jìn)行綠化退線，近年來特別是結(jié)合海綿城市概念提出后道路規(guī)劃進(jìn)一步對綠化退線作了要求。綠化退線，位于道路紅外線之外，可布置生物滯留設(shè)施、下凹式綠地、雨水濕地等消納人行道、非機(jī)動車道的雨水，同時與景觀專業(yè)結(jié)合，又能形成良好的景觀效果。

圖5　植被淺溝及下沉式綠地

4　結(jié)語

有研究表明，通過LID措施組合達(dá)到的降低徑流峰值的控制效果明顯會比單一的LID措施好［2］。因此，在工程實(shí)踐中要合理利用LID措施，實(shí)現(xiàn)分級削減、控制徑流量，全面提高城市的雨水資源利用效率。對于市政道路雨水排放系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)因地制宜從系統(tǒng)的規(guī)劃、布局的銜接上合理安排以建立一系列生態(tài)可持續(xù)的綜合性措施來實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。

［1］劉文波，王 路，林 潔.城市雨洪管理控制體系的發(fā)展概述［A］.第十屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集［C］.2014，8.

［2］陳宏亮.基于低影響開發(fā)的城市道路雨水系統(tǒng)銜接關(guān)系研究［D］.北京建筑大學(xué)，2013.

［3］鄭茂松.適應(yīng)海綿城市建設(shè)的道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)［J］.城鄉(xiāng)建設(shè)，2016（04）：48～49.

［4］海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）.住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.

［5］李 彤.城市道路排水措施生態(tài)化分析及案例介紹［J］.城市道橋與防洪，2014，12（3）：99.

［6］《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-2012）［S］.

［7］《城市道路綠化規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ75-1997）［S］.

2016-5-20

U412.37

A

2095-2066（2016）17-0207-03