基于海綿城市設(shè)計理念下的城市道路設(shè)計的反思與優(yōu)化

張曉青

摘 要：以上海金山區(qū)海綿城市建設(shè)近期試點區(qū)濱海地區(qū)一區(qū)的龍灣路道路為研究對象，介紹目前金山濱海地區(qū)內(nèi)城市道路海綿城市建設(shè)中的道路設(shè)計方法，并對存在的問題進行分析和反思，針對性地提出優(yōu)化方案，主要從側(cè)平石開口、生態(tài)樹池、下凹式側(cè)分綠化帶、溢流式雨水口布置等方面進行優(yōu)化，以實現(xiàn)“海綿化道路”的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：海綿城市;城市道路;透水鋪裝;生態(tài)樹池

為深入貫徹“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路，落實上海市對海綿城市規(guī)劃建設(shè)的相關(guān)要求，改善區(qū)域內(nèi)的水生態(tài)、水環(huán)境，上海市金山區(qū)在全區(qū)推進海綿城市建設(shè)試點工作已近4年，制定了總面積為12.3萬平方公里的3片市級海綿城市近期試點區(qū)，同時也努力將海綿城市的建設(shè)理念融入全區(qū)的各類城市開發(fā)和建設(shè)工程中。龍灣路所在的金山濱海地區(qū)一區(qū)，為金山區(qū)海綿城市近期試點區(qū)之一。本次將以該區(qū)域內(nèi)龍灣路道路為研究對象，介紹其海綿城市設(shè)計的方法，同時分析其在海綿城市設(shè)計中存在的不足并提出優(yōu)化措施。

1 基礎(chǔ)條件

1.1 自然地理概況

1.1.1 氣候氣象

金山區(qū)位于北亞熱帶季風地區(qū)，受冬夏大陸季風和海洋季風的交替影響，四季分明，氣候溫暖，雨量充沛。冬夏長、春秋短。春季溫涼多連陰雨，部分年份有倒春寒。夏季炎熱濕悶，常有旱、澇、臺風、冰雹等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)。常年平均氣溫15.5℃。

1.1.2 地形地貌

金山區(qū)位于太湖流域碟形洼地東南端，6 000 年前已成陸地，除幾個小殘丘外，金山區(qū)地勢總體為南高北低，地面自東南至西北略呈傾斜。東南地面高程 4 m ～4.5 m 左右，占總面積 33%，中部在 3.6 m ～4 m 之間，占總面積 29%，西北部大多在 3.5 m 以下，占總面積 38%，其中 3.2 m 以下低洼地近 5 萬畝，最低處在 2.5 m以下。

同時從地貌而言，金山區(qū)屬上海市地貌分區(qū)中的湖積平原區(qū)，東南部主要為瀉湖平原，西、北部位湖積洼地或湖積低地。

1.1.3 地質(zhì)條件

根據(jù)道路的巖土勘察報告，場區(qū)20.5 m深度以淺地基土為全新世Q4的濱?！涌?、濱?！珳\海、濱?！訚上喑练e物。根據(jù)地基土的成因、成分 ，共分為4個主要工程地質(zhì)層，淺部②土層在明、暗浜及厚填土處變薄或缺失外，其他地層層位分布較穩(wěn)定。

各地基土層的地質(zhì)時代、成因類型、土層序號、分布情況和土層構(gòu)成及特征、埋藏特點等詳見下表：

場地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，主要補給來源大氣降水、地表徑流?？辈炱陂g由鉆孔中測得的地下水埋深為0.8 m～1.70 m。同時勘察也對②、③、⑤土層做了室內(nèi)滲透系數(shù)試驗，試驗結(jié)果如下：

1.2 降雨情況

根據(jù)金山區(qū)氣象局提供的2001-2020年降雨的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全區(qū)近20年的年均降雨量為1 272 mm，年均降水天數(shù)為135.3天，總體上降雨量呈現(xiàn)東部比西部多;雨期集中在4-9月，期間降水量占全年降水量約68.3%。

1.3 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)

金山區(qū)雨水排水系統(tǒng)采用的是緩沖式排水模式，全區(qū)共有32個圩區(qū)，全部設(shè)泵強排。金山濱海地區(qū)城市道路的雨水傳輸主要靠兩側(cè)雨水口收集進入市政雨水管網(wǎng)的方式，由于區(qū)域內(nèi)部分的雨水管徑只有DN400～DN800，所以在暴雨時期區(qū)域內(nèi)的雨水管道承受較大排水壓力，部分區(qū)域的短時內(nèi)澇現(xiàn)象嚴重。

2 道路低影響開發(fā)控制目標

根據(jù)《金山區(qū)海綿城市建設(shè)規(guī)劃》（2018-2035）中對城市道路系統(tǒng)低影響開發(fā)建設(shè)指引指標，城市道路徑流雨水通過有組織的匯流與轉(zhuǎn)輸，經(jīng)截污等預(yù)處理后引入道路紅線內(nèi)、外綠地內(nèi)，并通過設(shè)置在綠地內(nèi)的以雨水滲透、儲存、調(diào)節(jié)等為主要功能的低影響開發(fā)設(shè)施進行處理，其指引指標表如下：

3.1 道路等級

金山濱海地區(qū)內(nèi)龍灣路的道路等級為城市支路，為次干路與街坊路的連接線，其功能主要為解決局部地區(qū)交通，以服務(wù)功能為主。本次設(shè)計范圍為龍航路至海豐路段，道路沿線用地性質(zhì)南側(cè)為三類住宅組團用地、北側(cè)為生產(chǎn)防護綠地，道路主要為周邊居民日常生活與出行服務(wù)，屬于生活性支路。

3.2 道路規(guī)模

龍灣路道路總長度為560.48 m，道路紅線寬度為30 m，紅線內(nèi)的綠化面積為2 689 m2（含人行道樹池），綠地率約15.9%。

3.3 道路橫斷面

道路的橫斷面布置形式按照海豐路以西已批復(fù)的橫斷面組成設(shè)置，采用三幅路形式，橫斷面組成為3.0 m（人行道）+3.0 m（非機動車道）+1.5 m（機非分隔帶）+15 m（機動車道）+1.5 m（機非分隔帶）+3.0 m（非機動車道）+3.0 m（人行道）=30 m（道路紅線）。

3.4 海綿城市設(shè)計

城市道路的海綿化建設(shè)的主要措施就是采用下凹式綠地及透水鋪裝進行設(shè)置。但是由于本項目龍灣路道路的側(cè)分帶寬度僅有1.5 m，如果采用下凹式綠地做法，施工難度相對較大。

另外一個方面，由于道路場地所在區(qū)域內(nèi)的地下水埋深在0.8 m～1.70 m，且土基的滲透系數(shù)小于1.0×10-3 mm/s，故透水鋪裝不宜采用全透設(shè)施，同時由于人行道寬度有限，行道樹的樹池頂面標高基本與人行道頂面標高平，生態(tài)樹池的做法在窄人行道處也較難以設(shè)置。

本次龍灣路的人行道采用半透水鋪裝，結(jié)構(gòu)層具體做法由上至下為：6 cm透水磚+3 cm中粗砂（下墊土工布）+10 cmC20透水水泥混凝土+15 cm級配碎石+防滲土工膜。在人行道邊緣沿道路縱向布置一道φ8軟式排水管，雨水口位置橫向設(shè)置φ8PVC管，將排水管中收集的雨水排入雨水口。

4 存在不足及優(yōu)化措施

4.1 存在不足

龍灣路的道路海綿建設(shè)的做法一方面還是由于受橫斷面組成的限制，綠化帶寬度有限，綠地率只能說基本滿足指標要求，難以在綠化帶內(nèi)設(shè)置雨水滲透、調(diào)節(jié)等的相關(guān)低影響開發(fā)措施，對道路徑流量的控制有限;另一方面，道路北側(cè)雖然為生產(chǎn)防護綠地，但是由于綠地與道路的建設(shè)單位不同，建設(shè)進度計劃也不一致，造成兩者無法結(jié)合考慮，共同采取系統(tǒng)性的海綿設(shè)施。

4.2 優(yōu)化措施

4.2.1 橫斷面的優(yōu)化

龍灣路道路等級為城市支路，且其區(qū)域區(qū)位已經(jīng)在控規(guī)單元的最北段和道路的末端。若不考慮道路斷面的一致性，可以將道路的功能定位適當轉(zhuǎn)換為以景觀、服務(wù)功能為主，滿足基本的交通功能即可。這樣的話，龍灣路的道路斷面可以優(yōu)化為：2 m（人行通道）+2 m（生態(tài)樹池）+8 m（機非混行車道）+6 m（下凹式中央分隔帶綠地）+8 m（機非混行車道）+2 m（生態(tài)樹池）+2 m（人行通道）=30.0 m。此斷面設(shè)置減少了車行道面積，大大增加了綠化帶面積，對減少道路的徑流量效果明顯，同時寬度的設(shè)置不僅保證施工的有效操作面，也對布置海綿化設(shè)施極為有利。

4.2.2 側(cè)石高度及開口設(shè)置

側(cè)石的外露高度在10 cm～15 cm時，對道路的超過標準的降水能通過生態(tài)樹池處的側(cè)石開口進入到生態(tài)樹池內(nèi)，超過滯留能力的雨水再通過其內(nèi)的溢流井進入市政雨水管。側(cè)石的開口可以采用上海典型的側(cè)箅式雨水口的側(cè)石做法，開口的間距在25 m～30 m。

4.2.3 下凹式中央分隔帶綠地及生態(tài)樹池

下凹式中央分隔帶及生態(tài)樹池內(nèi)的生物滯留帶從上至下可以采用20 cm蓄水層、10 cm樹皮覆蓋層、50 cm種植土層、20 cm 礫石層。生態(tài)滯留帶頂面標高可以較側(cè)石邊緣的標高低10 cm～15 cm，其內(nèi)還應(yīng)設(shè)置溢流式雨水口，其標高高于生態(tài)滯留帶的蓄水層約10 cm。同時可以考慮在下凹式中央分隔帶內(nèi)設(shè)置雨水調(diào)蓄池，以收集超量的雨水。

4.2.4 與北側(cè)防護綠地結(jié)合

若是能與北側(cè)防護綠帶的海綿設(shè)施共同考慮，那可以在其綠帶內(nèi)建設(shè)雨水花園、雨水濕地或者設(shè)置雨水蓄存設(shè)施，可以接納生態(tài)樹池內(nèi)的過量雨水及人行道下滲的雨水。

4.2.5 植物配置要求

一方面，在城市道路的海綿化建設(shè)中，對道路綠化帶內(nèi)的設(shè)施布置形式（包括植物的配置等）都需要有一定的滲、滯、蓄的能力。所以在短時暴雨或長時間的降雨的情況下，綠化帶內(nèi)極易造成短時的積水現(xiàn)象的發(fā)生。這就要求道路綠化帶內(nèi)的植物有耐短時潮濕或者積水的能力，但是完全的水生植物也不適應(yīng)作為道路綠化帶內(nèi)的植物品種，因為對道路強度、穩(wěn)定性等的基本要求是不允許綠化帶內(nèi)長時間積水的。同時由于道路的綠化接受日光照射的時間相對較長，故植物還需要根據(jù)種植地區(qū)的不同特點選擇不同的喜陽性植物。對于金山濱海地區(qū)而言，強降雨和強風的情況也較多發(fā)生，植物的根系要較為發(fā)達，且根系要生長較深，其抗風能力要強。故針對本區(qū)域的情況，喬木可以選擇落羽杉、重陽木、櫸樹或者法國梧桐等，灌木可以選擇龜甲冬青等，花草類可以考慮紫嬌花、柳葉馬鞭草等。

5 結(jié)語

海綿城市建設(shè)的基本目標是減少地表徑流和面源污染，城市道路的徑流系數(shù)基本上達到甚至超過0.9，而且當降雨強度較大時，對地表污染物的沖刷十分強烈，所以其也成為城市下墊面中徑流污染較大的部分，也是海綿城市設(shè)計理念在實踐過程中需要深入研究的領(lǐng)域。通過反思金山濱海地區(qū)近幾年在道路海綿設(shè)計存在的問題，優(yōu)化道路海綿化的設(shè)計方案，盡可能減少城市面源污染，使城市雨水在源頭上進行有效控制。

但是也要看到，如果孤立地研究道路廣場系統(tǒng)的海綿技術(shù)措施，對于城市整體的海綿化建設(shè)是很難奏效的。只有在區(qū)域這個大范圍尺度上，從打造水系整體性的維度上進行海綿城市建設(shè)，才能真正解決目前城市在水資源、水生態(tài)、水環(huán)境等方面所面臨的安全問題，從而實現(xiàn)海綿城市真正意義上的理念與內(nèi)涵。

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