基于低影響開(kāi)發(fā)的道路設(shè)計(jì)—常州市海綿型道路實(shí)踐

巫益寶 任亮

摘要? 本文簡(jiǎn)述低影響開(kāi)發(fā)理念，分析海綿型道路水循環(huán)系統(tǒng)與道路的主要矛盾，建設(shè)性地提出基于低影響開(kāi)發(fā)道路設(shè)計(jì)相關(guān)解決方案，正確處理道路與水、道路與水循環(huán)設(shè)施以及道路與自然景觀之間的關(guān)系，使得道路與自然環(huán)境能夠協(xié)調(diào)。

關(guān)鍵詞? 低影響開(kāi)發(fā)? 水循環(huán)? 海綿型道路

一、背景

隨著城市化和工業(yè)化在中國(guó)的發(fā)展，城市合并鄉(xiāng)村后用地不斷擴(kuò)大，地表景觀地貌發(fā)生本質(zhì)的變化，原始的自然生態(tài)系統(tǒng)逐步被高度人工化生態(tài)所取代。由于高強(qiáng)度的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)被不可逆轉(zhuǎn)地改變了，環(huán)境惡化使得城市發(fā)展變得不可持續(xù)。

現(xiàn)代城市之所以會(huì)頻繁出現(xiàn)水系統(tǒng)問(wèn)題，主要原因在于城市開(kāi)發(fā)過(guò)程中天然植被和土壤被各種建筑物及瀝青、混凝土等硬化地面取代，這些開(kāi)發(fā)改變本地自然環(huán)境同時(shí)也使得地面的天然可滲透性大大下降甚至是完全喪失，破壞了原本自然水與氣的平衡。我國(guó)第七次人口普查數(shù)據(jù)表明城鎮(zhèn)化比例已經(jīng)達(dá)到63.89%，這意味著自2010年以來(lái)有16436萬(wàn)鄉(xiāng)村人口進(jìn)入到城鎮(zhèn)。城市化必然帶來(lái)生活方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)環(huán)境的沖擊不可避免。

城市的可持續(xù)發(fā)展真正挑戰(zhàn)是怎樣確保城市運(yùn)行與生態(tài)環(huán)境的高度融合，讓城市運(yùn)行所帶來(lái)的環(huán)境損害能夠匹配環(huán)境自身修復(fù)能力。低影響開(kāi)發(fā)是美國(guó)在20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種城市設(shè)計(jì)理念，英文的全稱是LowImpactDevelopment，是一種新型暴雨管理和面源污染處理技術(shù)，旨在通過(guò)分散、小規(guī)模源頭控制來(lái)達(dá)到對(duì)暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染的控制，使開(kāi)發(fā)區(qū)域盡量接近于自然的水文循環(huán)。

國(guó)家“十二五”重大水專項(xiàng)課題也對(duì)低影響開(kāi)發(fā)進(jìn)行了專題研究，并在深圳、嘉興等國(guó)內(nèi)多個(gè)城市陸續(xù)開(kāi)展了大量工程實(shí)踐。隨著海綿城市的提出和試點(diǎn)建設(shè)，國(guó)內(nèi)對(duì)現(xiàn)代城市雨洪管理體系的認(rèn)識(shí)和研究在逐漸深入。2013年，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》，開(kāi)始從國(guó)家層面明確提出積極推行LID建設(shè)模式，并要求在各地“排水防澇綜合規(guī)劃”中落實(shí)LID的建設(shè)要求。2014年，住建部發(fā)布《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》，首次系統(tǒng)地創(chuàng)建了我國(guó)海綿城市建設(shè)理論和技術(shù)體系。

二、海綿型道路的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則

1、海綿型道路的特點(diǎn)

LID主要功能一般可分為滲透、儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸、截污凈化等。與LID強(qiáng)調(diào)源頭減排不同的是海綿理念涵蓋對(duì)雨水徑流發(fā)揮“滲、滯、蓄、凈、用、排”不同功能、不同尺度的綠色雨水設(shè)施。海綿城市的核心是對(duì)城市開(kāi)發(fā)區(qū)域雨水徑流峰值和面源污染削減的綜合控制。

所謂“海綿型道路”是指沿線敷設(shè)有海綿化雨水設(shè)施的道路，目前國(guó)內(nèi)大致有生物滯留帶、透水鋪裝、植草溝、下沉式綠地和雨水花園等類型設(shè)施，其中生物滯留帶和透水鋪裝因?yàn)椴恍枰~外占用紅線外用地成為應(yīng)用最廣泛的海綿設(shè)施，下沉式綠地最接近自然環(huán)境但占用紅線外用地最多所以應(yīng)用相對(duì)少。

海綿型道路與普通道路相比具有以下特點(diǎn)：

（1）海綿設(shè)施敷設(shè)對(duì)道路空間的要求更高

海綿設(shè)施需要占據(jù)一定的空間，不管位于道路紅線內(nèi)還是紅線外總歸與道路用地密切相關(guān)，其中大多數(shù)設(shè)施都需要占據(jù)道路紅線內(nèi)的空間。對(duì)普通道路來(lái)說(shuō)路側(cè)帶寬度普遍采用3-5m，若在路側(cè)帶內(nèi)側(cè)布設(shè)生物滯留帶則路側(cè)帶寬度大致需拓寬至4-6m，這樣的話道路紅線寬度至少多出2m。

（2）路面鋪裝要降低對(duì)本區(qū)域水文沖擊

為降低道路建設(shè)對(duì)本區(qū)域水文沖擊，應(yīng)盡可能采用透水鋪裝讓雨水下滲以減小地面徑流。對(duì)車行道路面來(lái)說(shuō)因?yàn)橐苊庥晁聺B給路基路面造成水毀，所以目前透水鋪裝主要應(yīng)用在人行道，從人行道下滲的雨水部分繼續(xù)滲入土層另有部分可以排至生物滯留帶或其它海綿設(shè)施。

（3）防止水循環(huán)系統(tǒng)對(duì)道路路基路面損害

水是道路路基路面的大敵，路基路面損害的重大因素之一是水毀，要確保路基路面對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)形成隔離。尤其是高等級(jí)道路對(duì)于路基路面的性能要求較高，須對(duì)下滲雨水進(jìn)行專項(xiàng)處理。

2、海綿型道路設(shè)計(jì)原則

海綿型道路設(shè)計(jì)總體思路為在滿足道路功能、保證設(shè)計(jì)雨量道路排水的前提下，將地面徑流盡可能削減至接近原始自然環(huán)境的狀態(tài)。

海綿型道路設(shè)計(jì)原則：

（1）減少道路硬鋪裝面積，利用沿線綠地蓄水從直排模式轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)ID模式，增加徑流路徑長(zhǎng)度，從源頭控制和海綿功能兩方面入手實(shí)現(xiàn)削減徑流峰值。

（2）充分優(yōu)化道路路線、路基路面設(shè)計(jì)，確保道路排水能力同時(shí)實(shí)現(xiàn)LID。在道路設(shè)計(jì)過(guò)程中降低對(duì)區(qū)域的自然環(huán)境沖擊，目標(biāo)一是控制凈流總量，二是削減初期雨水污染物。

3、海綿型道路設(shè)計(jì)技術(shù)路線

3.1雨水徑流組織

（1）車行道：雨水徑流通過(guò)綠化帶開(kāi)口（或開(kāi)孔）側(cè)石自然排入綠化帶中。當(dāng)雨量大于設(shè)計(jì)值時(shí)通過(guò)溢流口排入雨水口，后續(xù)通過(guò)雨水管道排至出水口。

（2）人行道：雨水通過(guò)透水鋪裝下滲，降雨量超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)部分下滲雨水通過(guò)設(shè)置在人行道下的盲管匯集，排入綠化帶內(nèi)設(shè)置的溢流井內(nèi)，來(lái)不及下滲的雨水通過(guò)地表徑流排入下凹式綠地并蓄留部分雨水，蓄留雨水水位超過(guò)設(shè)計(jì)水位則通過(guò)溢流井排入雨水管道，后續(xù)排至出水口。

3.2路面排水組織

道路排水系統(tǒng)須綜合區(qū)域排水規(guī)劃、防洪要求、水渠以及自然水文狀況等綜合設(shè)計(jì)，區(qū)域排水規(guī)劃是最重要的設(shè)計(jì)指南。雨水排放出路在服從區(qū)域排水規(guī)劃前提下遵循就近排放的原則，如果能保留沿線既有水系和濕塘最好，否則也可以新建調(diào)蓄設(shè)施控制雨水緩排。

三、常州地區(qū)部分案例

1、橫塘河西路、橫塘河?xùn)|路、皇糧浜公園配套工程等

這幾個(gè)項(xiàng)目是常州市早期實(shí)施的海綿型道路，主要采用生物滯留帶加人行道透水鋪裝的形式。生物滯留帶臨車行道一側(cè)每間隔960cm采用一塊長(zhǎng)80cm的開(kāi)孔側(cè)石，讓車行道的雨水通過(guò)側(cè)石的開(kāi)孔流入生物滯留帶，生物滯留帶填土兩側(cè)高中間低呈碗形，每隔80-100m設(shè)溢流口用于收集雨量超過(guò)設(shè)計(jì)水平時(shí)的多余雨水。

對(duì)下滲雨水隔離措施主要采用道路基層側(cè)向自由面涂刷瀝青和生物滯留帶靠車行道一側(cè)自盲溝頂至道路側(cè)石基礎(chǔ)采用防滲土工布覆蓋。

2、金融商務(wù)區(qū)市政設(shè)施海綿化改造工程-北塘河?xùn)|路

以《常州市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃》和《常州市海綿城市建設(shè)實(shí)施方案》為基礎(chǔ)，以年徑流總量控制率65%和TSS去除率45%為目標(biāo)，結(jié)合北塘河路大量現(xiàn)狀綠地、溝渠和濕塘以“滲、滯、凈”為主“蓄、排”為輔的技術(shù)導(dǎo)向，采用透水鋪裝、生物滯留帶、雨水花園、海綿型綠地、植草溝、生態(tài)多孔纖維棉、濕塘等綠色生態(tài)排水設(shè)施，從而實(shí)現(xiàn)雨水的“自然積存、自然滲透、自然凈化”。

該項(xiàng)目是在既有道路上進(jìn)行海綿化改造，在維持車行道現(xiàn)狀的前提下對(duì)側(cè)平石及以外的設(shè)施帶、人行道以及綠地、濕塘進(jìn)行適當(dāng)改造，以達(dá)到消減地面徑流目的。

人行道鋪裝采用6cm彩砂透水磚+3cm干硬性水泥+15cmC20透水砼+15cm碎石墊層，基層底部設(shè)Φ160PE管收集車行道排入雨水口的溢流。

3、機(jī)場(chǎng)路快速化改造工程

該項(xiàng)目在局部路段布設(shè)海綿設(shè)施并實(shí)施了年回收量至少6000噸以上的雨水回用裝置，海綿試驗(yàn)段長(zhǎng)約700米，充分利用綠化空間設(shè)置生物滯留帶、植草溝、雨水花園。橋面雨水進(jìn)入生物滯留帶、路面雨水進(jìn)入植草溝、雨水花園，利用土壤、植物的過(guò)濾、吸收作用，減小雨水徑流、地表水污染，設(shè)計(jì)降雨量23.2mm，達(dá)到年徑流總量控制率75%、TSS去除率60%以上，實(shí)現(xiàn)生態(tài)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。

在綠化帶下組建蓄水池（模塊），將生物滯留帶凈化后的雨水收集至蓄水池，通過(guò)提升系統(tǒng)、取水栓滿足綠化澆灌，進(jìn)一步提高水資源再生利用，全年雨水回用不低于6000噸。

四、改進(jìn)建議

目前在海綿型道路建設(shè)中主要問(wèn)題有道路橫斷面布置不太合理、生物滯留帶寬度不足、對(duì)下滲水侵害路基路面不夠重視以及與道路沿線環(huán)境協(xié)調(diào)不夠等，海綿型道路在以下3個(gè)方面有較大的潛力可以改進(jìn)：

1、橫斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)道路橫斷面采用對(duì)稱布置且生物滯留帶寬度往往不足以形成理想的排水曲線。生物滯留帶寬度2.5m以上形成下凹才能蓄水又不會(huì)返流至鋪裝路面，并且太窄的生物滯留帶顯示不出景觀效果，因此生物滯留帶的最小寬度宜定為2.5m。在人流量不大的路段推薦采用不對(duì)稱橫斷面布置方式，只在道路一側(cè)設(shè)置人行道。

2、路面底部設(shè)置隔離墊層解決防水問(wèn)題

對(duì)于城市次干路以上等級(jí)道路，由于對(duì)路基路面的性能要求更高，故要求路基處于中濕以上濕度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確保路基工作區(qū)的強(qiáng)度，目前的土工布覆蓋方法不能保證下滲水不進(jìn)人路基范圍。采用砂礫類材料在道路基層下鋪筑一層墊層可以解決路面的防水問(wèn)題，如能采用砂礫土填筑上路床則能更徹底解決路基防水問(wèn)題。

3、自然環(huán)境適宜性評(píng)估

有些項(xiàng)目如果只針對(duì)自身看設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理也滿足功能需要，但對(duì)區(qū)域自然環(huán)境有影響，例如道路實(shí)施填沒(méi)水系、接納水體對(duì)排水水質(zhì)有特殊要求等都需要進(jìn)行專門評(píng)估，尤其是對(duì)生態(tài)環(huán)境比較敏感區(qū)域不經(jīng)過(guò)專業(yè)評(píng)估可能存在較大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

適宜性評(píng)估是城市規(guī)劃中經(jīng)常用到的。其中，最常用到的是城市建設(shè)用的適宜性評(píng)價(jià)。適宜性評(píng)價(jià)即根據(jù)各項(xiàng)土地利用的要求，分析區(qū)域土地開(kāi)發(fā)利用的適宜性，確定區(qū)域開(kāi)發(fā)的制約因素，從而尋求最佳的土地利用方式和合理的規(guī)劃方案。

在進(jìn)行適宜性評(píng)估時(shí)需要考慮的影響因子有很多，生態(tài)方面的、經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的等等都有，主要考慮的是生態(tài)環(huán)境方面的限制性因素，如與水源，生態(tài)敏感地的距離，坡度高程等因素。

在設(shè)計(jì)前期對(duì)區(qū)域的適宜性評(píng)估，為確定城市建設(shè)和環(huán)境保護(hù)提供參考，是項(xiàng)目的重要依據(jù)。

五、結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前國(guó)內(nèi)海綿城市建設(shè)還處在探索階段，沒(méi)有多少參考的模板。海綿型道路建設(shè)旨在貫徹LID理念，成為海綿城市建設(shè)的重要組成部分。中國(guó)自2015年起開(kāi)啟“海綿城市”試點(diǎn)。按照規(guī)劃到2020年中國(guó)城市20%以上建成區(qū)要自然存儲(chǔ)70%的降雨，2030年全國(guó)城市80%以上建成區(qū)要達(dá)到這一指標(biāo)。海綿型道路建設(shè)任重道遠(yuǎn)、前景廣闊，一定會(huì)在LID領(lǐng)域占有重要地位。目前來(lái)講在海綿型道路設(shè)計(jì)中主要在橫斷面設(shè)計(jì)、路基路面防水和自然環(huán)境適宜性評(píng)估三個(gè)方面有比較大的改進(jìn)潛力，解決了這些問(wèn)題海綿型道路應(yīng)用范圍會(huì)拓寬，對(duì)貫徹LID理念實(shí)施海綿城市建設(shè)大有裨益。

參考文獻(xiàn)

海綿城市建設(shè)技術(shù)指南-低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）? ? 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部城市地區(qū)低影響開(kāi)發(fā)（LID）設(shè)計(jì)手冊(cè)? 美國(guó)阿肯色大學(xué)社區(qū)設(shè)計(jì)中心（UACDC）對(duì)低影響開(kāi)發(fā)與海綿城市的再認(rèn)識(shí)? 李俊奇

作者簡(jiǎn)介：

巫益寶，19650405，男，漢，江蘇鎮(zhèn)江，本科，高級(jí)工程師，南京工學(xué)院，道橋?qū)I(yè)。

任亮，19781115，男，漢，江蘇宜興，本科，高級(jí)工程師，同濟(jì)大學(xué)，給水排水專業(yè)，給水排水。