基于LID的海綿道路系統(tǒng)化設(shè)計(jì)研究

劉艷 趙芳琴

摘 要：基于低影響開發(fā)（Low Impact Development，LID）理論，通過分析海綿道路和傳統(tǒng)道路的區(qū)別，對海綿道路進(jìn)行LID設(shè)施銜接優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)池州市的齊山大道進(jìn)行實(shí)例分析，對海綿道路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：LID;海綿道路;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號：U412.37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）19-0097-03

Abstract： Based on the theory of LID， by analyzing the difference between sponge road and traditional road， the LID facility connection optimization design of sponge road was carried out， and an example of Qishan Avenue in Chizhou City was analyzed to optimize the design of sponge road.

Keywords： LID;sponge road;optimization design

每年春夏汛期，城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，各城市陸續(xù)出臺排水防澇行動(dòng)方案，以降低洪澇災(zāi)害對城市交通安全的影響，減少其產(chǎn)生的水體污染，削弱其對人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的威脅。對于現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展，僅以末端治理為主的傳統(tǒng)城市雨洪管理技術(shù)顯然已經(jīng)不能滿足其需求，因此，建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”和倡導(dǎo)城市與自然共生的低影響開發(fā)理念尤為關(guān)鍵[1]，同時(shí)也為我國城市內(nèi)澇災(zāi)害、熱島效應(yīng)和水環(huán)境污染等問題的解決提供了新的研究思路。海綿城市的建設(shè)和基于LID理念的海綿道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是緩解相關(guān)問題的有效途徑，引起了國內(nèi)外越來越多研究者的極大關(guān)注和深入研究。

1 LID理念內(nèi)涵

低影響開發(fā)（Low Impact Development，LID）指在自然場地開發(fā)過程中采用源頭控制、分散式措施來維持場地開發(fā)前的水文特征[1]。LID是一種對自然雨水進(jìn)行收集再利用的水循環(huán)管理手段，通過模擬自然場地的水文機(jī)制，倡導(dǎo)從雨水徑流的源頭采用細(xì)分管理區(qū)域、縮小研究規(guī)模、多種方式并行的技術(shù)措施對雨洪進(jìn)行管理控制，以保持和恢復(fù)研究區(qū)域自然水文功能，達(dá)到維護(hù)城市水系平衡和節(jié)約自然水資源的目的。與傳統(tǒng)雨洪管理模式相比，LID的管理手段較為適合當(dāng)下的城市發(fā)展趨勢。

2 海綿道路與傳統(tǒng)道路的區(qū)別

隨著國家對海綿城市的建設(shè)力度不斷加大，對海綿道路系統(tǒng)的研究也有了非常大的進(jìn)步。傳統(tǒng)道路建設(shè)中雨水管理的主要目標(biāo)是盡快排出路面上的雨水，以道路的拱橫坡和縱坡排水，點(diǎn)式雨水口收集，下水管道輸送為主。傳統(tǒng)道路的不透水路面面積約占道路面積的75%，綠化帶面積約占25%，整體透水鋪裝率不足30%，路緣石和綠化帶的設(shè)置高出路面的雨水口10～20cm。由于透水的綠化帶只能吸收本區(qū)域的雨水，路面上的雨水均從雨水口流入下水管道中，遇到強(qiáng)降雨天氣，路面的雨水徑流不能及時(shí)排出，就會導(dǎo)致路面嚴(yán)重積水，甚至產(chǎn)生城市內(nèi)澇。海綿道路建設(shè)的主要目標(biāo)是從路面源頭控制雨水積水量，保證路面不積水，控制洪峰面源污染，降低流入地下的水質(zhì)的污染程度;規(guī)劃設(shè)計(jì)中的雨水排放，以道路拱橫坡、縱坡和邊溝的雨水徑流管道排放為主，下沉式綠化帶和海綿路面的滲入儲存并行。海綿道路建設(shè)結(jié)合LID技術(shù)設(shè)施，可以很好地降低路面積水量，提高強(qiáng)降雨天氣的道路通行能力，也可以控制非點(diǎn)源污染[2]。

3 基于LID的海綿道路設(shè)施銜接優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)動(dòng)車道

國內(nèi)以往的機(jī)動(dòng)車道大多采用硬化路面，城市化進(jìn)程的加快也導(dǎo)致不透水區(qū)域增加，自然降雨與地下水不能及時(shí)進(jìn)行交換，加劇了城市內(nèi)澇和熱島效應(yīng);同時(shí)，路面的積水容易導(dǎo)致路面產(chǎn)生水霧、行車打滑等現(xiàn)象。透水性路面的出現(xiàn)，可以從源頭上削減徑流總量，快速排出路面積水，有抗滑降噪的作用，緩解城市內(nèi)澇;自然降雨與地下水資源的交換，可降低城市熱島效應(yīng)。機(jī)動(dòng)車道上的透水性路面一般采用透水瀝青混凝土鋪裝[3]。

機(jī)動(dòng)車道路上面層采用透水瀝青混凝土鋪裝，雨水通過空隙進(jìn)入透水瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，為防止雨水滲入路基，破壞道路強(qiáng)度，在路面結(jié)構(gòu)的中下面層和基層之間鋪設(shè)非透水性材料，則滲入的雨水從不透水層頂面沿著道路橫坡排至盲溝或道路分隔帶中。若機(jī)動(dòng)車道與人行道相接，則需要在基層埋設(shè)排水管，每段距離的雨水均可排至雨水檢查井內(nèi)，實(shí)現(xiàn)縱向節(jié)點(diǎn)式收集雨水。

透水機(jī)動(dòng)車道路中拱橫坡的設(shè)置宜為1.0%～1.5%，道路最小縱坡不宜小于0.3%，最大縱坡不宜大于6.0%。

機(jī)動(dòng)車道與排水管道銜接的示意圖如圖1所示。

3.2 非機(jī)動(dòng)車道和人行道

近年來，透水性鋪裝在機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車道的應(yīng)用雖不多，但在人行道中的應(yīng)用卻較為廣泛。非機(jī)動(dòng)車道和人行道的透水性鋪裝，一般采用透水磚或透水水泥混凝土鋪裝，雨水通過透水磚間隙或透水水泥混凝土間隙滲入土壤，減少路面積水，補(bǔ)充地下水;地下水也可蒸發(fā)至路面上方，有效調(diào)節(jié)道路表面的溫度和濕度。根據(jù)路面透水材料的情況，透水性非機(jī)動(dòng)車道和人行道的路面拱橫坡宜設(shè)置為1.0%～2.0%，縱坡應(yīng)小于2.5%。圖2為非機(jī)動(dòng)車道與人行道銜接效果圖。

3.3 綠化分隔帶

城市道路綠化分隔帶依據(jù)其所處的位置和功能不同，一般可分為分車綠帶、路側(cè)綠帶和行道樹綠帶3種，具有隔離車道、防眩光、凈化空氣和美化城市的作用。

傳統(tǒng)的綠化分隔帶和道路之間的路緣石高于路面10～20cm，路面雨水徑流無法進(jìn)入綠化帶中，只能通過節(jié)點(diǎn)式雨水口匯入下水管道中排出，而綠化分隔帶只能接受自身小范圍的雨水量，且滲透能力較差，無儲存和凈化雨水的功能。

綠化分隔帶可以采用的LID綠化設(shè)施有下沉式綠地、植草溝和雨水花園等[4]，一般低于路面5～15cm，設(shè)置相應(yīng)的碎石層凈化雨水;行道樹的綠化帶可以采用生態(tài)樹池，設(shè)置相應(yīng)的木屑層。為了更好地將道路上的雨水徑流導(dǎo)入綠化帶中，一般采用開孔路緣石。應(yīng)在LID綠化設(shè)施下面布置防滲材料來保護(hù)路基。綠化分隔帶與LID設(shè)施銜接設(shè)計(jì)如圖3所示。

3.4 露天停車場

停車場分為室內(nèi)停車場和露天停車場。根據(jù)占地性質(zhì)，露天停車場又可分為路內(nèi)停車場和路外停車場。接下來對這兩類露天停車場和LID設(shè)施進(jìn)行銜接優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.4.1 路內(nèi)停車場

3.4.1.1 路上停車場。路上停車場一般設(shè)置在交通量較小的路上，如老城區(qū)、居住區(qū)和商業(yè)區(qū)機(jī)動(dòng)車輛少的支路，通常無綠化分隔帶，多為單幅路或雙幅路，分布在機(jī)動(dòng)車道的兩側(cè)。因機(jī)動(dòng)車輛停在道路兩側(cè)，影響雨水正常徑流，且車輛若經(jīng)常停至雨水口處，容易造成雨水口坍塌損壞。

路上停車場路面采用透水瀝青混凝土鋪裝，通過排水管接雨水井和LID路緣石豁口，將路面和滲入路面的雨水排至綠化帶或雨水管道中。路上停車場與LID設(shè)施的銜接方式設(shè)計(jì)如圖4所示。

3.4.1.2 路邊停車場。路邊停車場一般設(shè)置在交通量較大的地方，如商業(yè)區(qū)和居住區(qū)的主干道和次干道，通常為三幅路或四幅路，設(shè)置在車行道的路緣石外側(cè)，路邊停車場一般采用透水磚結(jié)合草皮鋪裝，如圖5所示。

3.4.2 路外停車場。路外停車場一般需要的面積較大，若采用傳統(tǒng)不透水路面鋪裝，那么不僅會在強(qiáng)降雨天氣造成雨水積留，導(dǎo)致路面濕滑，還會在高溫天氣造成停車場地過熱。適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合LID設(shè)施，可以有效緩解此類問題。

LID設(shè)施的選擇和路外停車場銜接方式優(yōu)化如圖6所示，設(shè)置場地坡度，讓雨水可以自然地流向植草溝、下沉式綠地、雨水花園、生物滯留帶和滲井等LID設(shè)施內(nèi)部，還結(jié)合了透水磚鋪裝或多孔嵌草磚，使雨水可以下滲，然后匯入滲井，減少路面積水。為了在高溫天氣給車輛提供遮陽防曬的功能，下沉式綠地和生物滯留帶中的樹木種植多以枝葉繁茂的大樹冠喬木為主。

4 案例分析

齊山大道是池州市海綿城市項(xiàng)目示范路段，位于池州市主城區(qū)內(nèi)，包括南段（陵陽大道-高速轉(zhuǎn)盤）以及北段（九華山大道—陵陽大道）2個(gè)標(biāo)段。齊山大道北段工程北起石城大道，南至陵陽大道，設(shè)計(jì)全長約1.6km，道路紅線寬度38m。齊山大道南段北起陵陽大道，南至高速路口，全長約2.3km，道路紅線范圍60m。齊山大道路段地形平坦，與清溪河有2處交錯(cuò)之地，屬生態(tài)敏感及內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)較為突出地區(qū)。

針對齊山大道采用大孔隙開級配排水式瀝青磨耗層（Open Graded Friction Course，OGFC）透水鋪裝路面，滲透系數(shù)較好，具有抗滑、降噪的作用。為了防止雨水滲入路基，降低道路強(qiáng)度，在路面結(jié)構(gòu)的中下面層和基層之間布置不透水材料層。雨水徑流從OGFC層快速滲入道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部，到不透水層頂面匯集，沿著橫坡排至盲溝或綠化分隔帶中;與人行道相接時(shí)，則在基層縱向埋設(shè)排水管，節(jié)點(diǎn)式收集雨水并排至雨水檢查井內(nèi)。齊山大道透水機(jī)動(dòng)車道路拱橫坡采用1.0%～1.5%，最小縱坡不小于0.3%，最大縱坡不大于6.0%。采用開孔路緣石將機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道面層的雨水徑流收集至機(jī)非分隔帶內(nèi)，經(jīng)下沉式機(jī)非隔離帶進(jìn)行源頭削減后無組織漫流至道路紅線外的LID設(shè)施內(nèi)部。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)后的齊山大道橫斷面布置型式如圖7所示。

5 結(jié)語

海綿道路的建設(shè)需要結(jié)合LID理念，選擇相應(yīng)的LID技術(shù)設(shè)施，完成對各種場地路面的排水、蓄水設(shè)計(jì)和建設(shè)工作。案例通過對道路橫斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加道路綠化帶寬度，利用透水鋪裝、生物滯留帶、植草溝及其他生態(tài)排水技術(shù)滲透、調(diào)蓄、凈化道路雨水，以減緩海綿道路路表的雨水徑流量，有效防止城市內(nèi)澇及熱島效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]趙建偉.海綿城市在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].低碳世界，2019（2）：209-210.