海綿城市理念在某市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

鄧耀春

摘要：當(dāng)前，由于城市排水系統(tǒng)發(fā)展相對滯后，城市內(nèi)澇問題日趨嚴(yán)重。在此背景下，海綿城市理念在城市建設(shè)中被逐漸推廣應(yīng)用，其旨在確保城市排水防澇安全的前提下最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。文章結(jié)合實(shí)際工程案例，將海綿城市理念應(yīng)用在某新建市政道路設(shè)計(jì)中，主要采取人行道鋪裝路面、生物滯留設(shè)施、下凹式綠地等技術(shù)手段，使該道路的雨水年徑流總量控制率達(dá)到70.29%，雨水徑流污染削減率達(dá)到53%，符合海綿城市建設(shè)要求。

關(guān)鍵詞：海綿城市;市政道路;透水鋪裝路面;生物滯留;TlZl式綠地

中圖分類號：U412.37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.056

文章編號：1673-4874（2019）07-0190-04

0引言

我國傳統(tǒng)的城市建設(shè)模式利用土地高強(qiáng)度開發(fā)，城區(qū)大量土地硬化，地面截水能力下降，地面徑流系數(shù)增大，而排水系統(tǒng)發(fā)展相對滯后，城市內(nèi)澇現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重 。在此背景下，我國提出海綿城市理念，即“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”在城市建設(shè)中被逐漸推廣應(yīng)用。海綿城市指的是模仿海綿結(jié)構(gòu)建造城市排水系統(tǒng)，遵循生態(tài)優(yōu)先的原則，通過自然途徑與人工技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的方式，實(shí)現(xiàn)雨水滲透、積存、凈化、利用的功能，既保證城市的排水防澇，也實(shí)現(xiàn)對雨水的生態(tài)化還原、利用，達(dá)到城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境低影響的目的。

本文通過廣西貴港市某市政道路工程項(xiàng)目，探索海綿城市理念在南方多雨城市市政道路設(shè)計(jì)的應(yīng)用，為類似的市政道路設(shè)計(jì)提供參考。

1項(xiàng)目基本概況

本項(xiàng)目位于廣西貴港市，貴港市為海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)域，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均降雨日166d，年均降雨量1600 mm。該道路為新建城市道路主干路，道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度為50 m，雙向六車道，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，線路長度為2.384km。該道路與多條道路交叉，影響范圍廣。

本項(xiàng)目為了響應(yīng)建設(shè)海綿城市號召，以海綿城市的理念為設(shè)計(jì)依據(jù)之一，改變傳統(tǒng)排水理念，改進(jìn)排水防澇措施和方法，因地制宜地運(yùn)用下凹式綠地、植草溝、透水鋪裝、生態(tài)樹池等形式，充分發(fā)揮道路綠地等對雨水吸納、蓄滲和緩釋的作用，使城市開發(fā)建設(shè)后的水文特征接近開發(fā)前，有效緩解城市內(nèi)澇，削減城市徑流污染負(fù)荷，節(jié)約水資源，保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境，為建設(shè)具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市提供重要保障。

2設(shè)計(jì)方案

海綿城市理念的本質(zhì)是改變傳統(tǒng)城市建設(shè)理念，實(shí)現(xiàn)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。城市建設(shè)將強(qiáng)調(diào)優(yōu)先利用植草溝、透水性鋪裝、雨水花園、下凹式綠地等“綠色”措施來組織排水，結(jié)合管渠、泵站等“灰色”設(shè)施來排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設(shè)計(jì)理念，既避免了洪澇，又有效地收集了雨水，盡量保證城鎮(zhèn)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響最小化。在降雨時(shí)，透水鋪裝路面、下凹式綠地等對雨水進(jìn)行吸納、蓄滲和緩釋;當(dāng)雨水超過一定量時(shí)通過管渠等進(jìn)行排水防澇;在晴天時(shí)，可利用蓄留的雨水進(jìn)行綠化養(yǎng)護(hù)等，達(dá)到對雨水進(jìn)行利用的目的。結(jié)合生態(tài)和諧、景觀美學(xué)、人文需求，綜合考慮海綿城市技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)市政道路的排水。同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，既要低成本也要建設(shè)效果好，便于建設(shè)、維護(hù)，該道路的海綿城市技術(shù)手段主要有人行道采用透水鋪裝設(shè)施，側(cè)分帶采用下凹式綠地、生態(tài)樹池等。

2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

綜合考慮項(xiàng)目所在地的自然環(huán)境和城市定位、規(guī)劃理念、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多方面條件以及貴港市年徑流總量控制率現(xiàn)狀和綜合徑流系數(shù)現(xiàn)狀與目標(biāo)可達(dá)性，取年徑流總量控制率為70%，對應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為24.64mm。

水質(zhì)控制主要是指雨水徑流污染控制。對于貴港市來說，主要為合流制管網(wǎng)的溢流污染和初期雨水的徑流污染。由于城市徑流污染物中，懸浮物SS往往與其他污染物指標(biāo)具有一定的相關(guān)性，因此，將年SS總量去除率指標(biāo)作為徑流污染的重要控制指標(biāo)。海綿城市建設(shè)中年ss總量去除率一般可達(dá)到40%～60%，結(jié)合貴港市對水質(zhì)的保護(hù)要求，規(guī)劃確定貴港市的年SS總量去除率≥50%。

2.2橫斷面設(shè)計(jì)研究

橫斷面設(shè)計(jì)在滿足道路功能要求的基礎(chǔ)上，充分考慮海綿城市的建設(shè)理念，以達(dá)到生態(tài)友好、順暢排水、有效利用雨水資源的目的。該市政道路橫斷面布置圖如圖1所示。采用三幅式道路，即“人行道一非機(jī)動車道一機(jī)非側(cè)分帶一機(jī)動車道一機(jī)非側(cè)分帶一非機(jī)動車道一人行道”的布置方式，寬度分別為“5.5m、4.5m.3m、24m、3m、4.5m、5.5m”。根據(jù)機(jī)動車路面要求，該道路機(jī)動車路面采用不透水瀝青路面，設(shè)置道路橫坡度，使機(jī)動車路面的雨水排往側(cè)分帶;側(cè)分帶設(shè)計(jì)為下凹式綠地，對雨水進(jìn)行收集，同時(shí)在下凹式綠地中設(shè)置溢流雨水口，保證在暴雨時(shí)排水順暢;人行道采用透水路面，降雨時(shí)通過滲透作用實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充地下水。非機(jī)動車道及人行道路面積水將排到下凹式綠地蓄留，溢出部分通過主雨水管排出，從而達(dá)到海綿城市“蓄、滯、凈、排”的綜合效果。

2.3人行道透水鋪裝設(shè)計(jì)研究

城市硬化道路雖具有美觀耐用的特點(diǎn)，但其不透水性阻礙雨水的自然循環(huán)過程。在海綿城市設(shè)計(jì)中可以采用透水性鋪裝路面，一般透水鋪裝面層材料有透水性路面磚、透水性瀝青混合料、透水性水泥混凝土等。其透水機(jī)理主要是依靠材料本身的孔隙透水。透水鋪裝路面在降雨時(shí)雨水可以滲透到鋪裝層結(jié)構(gòu)內(nèi)部，通過具有儲水能力的基層滲透到地下，類似海綿一樣蓄留雨水，達(dá)到蓄水、凈水的目的。其主要優(yōu)點(diǎn)是有效削減地表徑流，凈化地表徑流，對生態(tài)環(huán)境影響低，可以有效緩解城市熱島效應(yīng)，提高城市環(huán)境舒適感。

經(jīng)綜合考慮，該市政道路工程人行道采用透水鋪裝。透水鋪裝面層材料選用透水性路面磚，其具有適應(yīng)場地能力強(qiáng)、施工與維護(hù)方便、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，適用于人行道對承載能力要求相對較低的路面。透水性路面磚人行道的結(jié)構(gòu)由下至上分別為素土夯實(shí)層一碎石墊層一粗砂層一透水性面磚層，如圖2所示。人行道中的綠帶采用生物滯留帶設(shè)施，即將路面雨水通過開孔路緣石收集進(jìn)入生物滯留設(shè)施中滯留、滲透，超量雨水由溢流雨水口排放至本道路設(shè)計(jì)雨水管中，達(dá)到對雨水的收集調(diào)蓄效果。為保證透水鋪裝路面對雨水的收集調(diào)蓄功能，要注意養(yǎng)護(hù)。當(dāng)面層出現(xiàn)破損時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或更換;出現(xiàn)不均勻沉降時(shí)應(yīng)進(jìn)行局部整修找平;當(dāng)滲透能力大幅下降時(shí)應(yīng)采用沖洗、負(fù)壓抽吸等方法進(jìn)行清理。

2.4生物滯留設(shè)施設(shè)計(jì)研究

生物滯留設(shè)施指在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設(shè)施。生物滯留設(shè)施具有高效的雨水自然凈化與處理特性。根據(jù)形態(tài)及應(yīng)用場所的不同，生物滯留設(shè)施主要分為雨水花園、生物滯留帶、高位花壇和生態(tài)樹池等。生物滯留設(shè)施主要有蓄水層、覆蓋層、植被及種植土層、人工填料層和礫石層等5部分。生物滯留設(shè)施形式多樣、適用區(qū)域廣、易與景觀結(jié)合，徑流控制效果好，建設(shè)費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用較低。

由于生物滯留設(shè)施承擔(dān)雨水下滲功能，其選址應(yīng)盡量選在區(qū)域低洼處，優(yōu)先選擇在光線較足、適合植物生長的區(qū)域。本工程中，在綠化低洼處設(shè)置生物滯留設(shè)施，盡量收集周邊雨水，并進(jìn)行雨水的凈化及下滲，蓄水層深度取200 m。同時(shí)根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際，本工程設(shè)計(jì)生態(tài)樹池，生態(tài)樹池能夠凈化、儲存以及滲透雨水，且其通氣保水，有利于樹木的生長。

2.5下凹式綠地設(shè)計(jì)

道路車行道兩側(cè)的綠化帶和側(cè)分帶均設(shè)計(jì)為下凹式綠地，即下凹式綠地的標(biāo)高比兩側(cè)道路稍低，下凹式綠地為兩邊高中間低的淺碟型（如圖3所示），這樣使得匯水區(qū)域內(nèi)的雨水自然流到下凹式綠地中。同時(shí)在綠地中設(shè)置溢流式雨水口，在降雨的過程中，雨水流到綠地中，待雨水充分浸濕綠地，蓄留的雨水達(dá)到一定程度時(shí)通過溢流式雨水口排到主雨水管，既可以節(jié)約綠地灌溉水，也可以凈化雨水和補(bǔ)充地下水，從而達(dá)到蓄水、凈水、排水、用水的目的。溢流式雨水口采用平算式三箅雨水口，下沉深度應(yīng)根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透能力確定。本項(xiàng)目生物滯留設(shè)施下沉280 m，蓄水深度為80mm;溢流雨水口井面比綠化帶地面高100 mm。在下凹式綠地具有蓄水功能的地方，增設(shè)小擋水堰。小擋水堰的間隔應(yīng)根據(jù)道路縱坡大小設(shè)置和調(diào)整，盡量提高有效蓄水容積。

2.6控制指標(biāo)計(jì)算

2.6.1年徑流總量控制率計(jì)算

年徑流總量控制率是指雨水經(jīng)過自然和人工強(qiáng)化的入滲、滯蓄、調(diào)蓄和收集回用，場地內(nèi)累計(jì)一年得到控制的雨水量占全年總降雨量的比例。在“源頭減排、過程控制、末端治理”的海綿城市建設(shè)全過程中，雨水的滲、蓄、滯、凈、用等綜合效益，主要依托對降雨的體積控制來實(shí)現(xiàn)，體現(xiàn)在年徑流總量控制率這一核心指標(biāo)中。

本工程所采用的海綿城市理念措施主要為建設(shè)人行道透水鋪裝、人行道生態(tài)樹池、中央分隔帶、側(cè)分帶與人行道綠化帶下沉式綠地等措施。經(jīng)綜合計(jì)算，總控制降雨控制率達(dá)到70.29%，達(dá)到70%年徑流總量控制率的目標(biāo)。

2.6.2雨水徑流污染削減率計(jì)算

雨水徑流污染（以SS計(jì)）去除率=年徑流總量控制率x低影響開發(fā)措施對ss的平均去除率，該項(xiàng)目地塊內(nèi)雨水徑流污染控制率可按下式計(jì)算：

該道路工程采取的低影響開發(fā)設(shè)施有兩項(xiàng)：（1）透水磚鋪裝，污染物去除率取85%;（2）下沉式綠化帶（復(fù)雜型生物滯留設(shè)施），污染物去除率取80%。經(jīng)加權(quán)平均計(jì)算，該道路年徑流污染削減率為53%，達(dá)到《貴港市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃》的年徑流污染削減率≥50%的要求。

3結(jié)語

本文結(jié)合實(shí)際某市政道路工程，將海綿城市理念應(yīng)用于市政道路設(shè)計(jì)中。綜合應(yīng)用透水鋪裝路面、生物滯留措施、下凹式綠地等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)雨水滲透、積存、凈化、利用的功能，達(dá)到道路建設(shè)對生態(tài)環(huán)境低影響的目的。其雨水年徑流總量控制率達(dá)到70.29%，雨水徑流污染削減率達(dá)到53%，達(dá)到海綿城市建設(shè)要求。