海綿城市理念在市政道路工程中的應(yīng)用探析

范卓越 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

隨著經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展，在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快的同時(shí)，一系列的“新城市病”也隨之而來(lái)，生態(tài)環(huán)境問題成了全民關(guān)注的重點(diǎn)。海綿城市作為新一代雨洪管理理念，一經(jīng)提出便成為廣泛研究與實(shí)踐的熱點(diǎn)，《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）》中指出海綿城市建設(shè)的核心是實(shí)現(xiàn)控制徑流污染、預(yù)防內(nèi)澇災(zāi)害、雨水資源化及城市生態(tài)修復(fù)等綜合目標(biāo)。在城市建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)科學(xué)合理配置“綠+灰”基礎(chǔ)設(shè)施，以“慢排緩釋”“源頭分散”為控制方法，構(gòu)建城市彈性系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨水徑流的“滲、滯、蓄、凈、用、排”。

1 傳統(tǒng)市政道路排水存在的問題

道路系統(tǒng)作為城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分，在城市發(fā)展過(guò)程中必不可少，其用地面積一般可達(dá)城市總用地面積的20%左右。隨著城市硬質(zhì)化地面不斷擴(kuò)張和蔓延，道路成為產(chǎn)生徑流及其污染物的主要場(chǎng)所之一，綠化面積小、徑流污染大，產(chǎn)匯時(shí)間短、徑流量大。傳統(tǒng)的市政道路排水主要是以排為主，忽略了對(duì)徑流污染、防洪排澇、雨水資源化等方面的控制，給城市水系統(tǒng)帶來(lái)了諸多不良影響。

1.1 路面徑流污染直接排放，破壞生態(tài)環(huán)境

傳統(tǒng)的城市道路雨水排水系統(tǒng)一般為“路面雨水匯集→雨水口收集→市政雨水管網(wǎng)排放”，雨季時(shí)，在這種快排模式下，道路徑流污染及周邊部分地塊污染物被帶入水體或河道，破壞水體生態(tài)，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、黑臭水體等現(xiàn)象，給環(huán)境帶來(lái)不良影響。

1.2 水資源浪費(fèi)

高速發(fā)展中的城市大都以水泥、瀝青、硬質(zhì)鋪裝為下墊面，這種完全粗放式、高硬質(zhì)化建設(shè)使路面滲透性能減弱，雨水失去自然下滲的過(guò)程，使產(chǎn)流速度及徑流量加大，地下水沒有獲得很好的補(bǔ)充，雨水未經(jīng)利用就排放，造成水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

1.3 排洪壓力增大，局部積水嚴(yán)重

隨著城市化發(fā)展大步向前，在城市建設(shè)的同時(shí)，對(duì)地表環(huán)境的結(jié)構(gòu)與功能影響越來(lái)越大，軟性透水性下墊面逐漸被不透水表面所覆蓋，削弱了雨水的滲透能力，降雨量大時(shí)易導(dǎo)致雨水排放不暢，路面積水、內(nèi)澇災(zāi)害等問題，長(zhǎng)時(shí)間積水不僅破壞路面結(jié)構(gòu)的完整性，還直接影響行車舒適性，阻礙城市的正常交通。

2 海綿措施在市政道路中的應(yīng)用

海綿城市建設(shè)是未來(lái)城市水系統(tǒng)建設(shè)的重要發(fā)展模式，強(qiáng)調(diào)自然途徑與人工措施的有效結(jié)合，在城市建設(shè)過(guò)程中采用源頭削減、中途轉(zhuǎn)輸、末端調(diào)蓄等多種技術(shù)手段，提高雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化、利用和排放能力，實(shí)現(xiàn)城市良性水文循環(huán)，維護(hù)、促進(jìn)城市的生態(tài)平衡。

將海綿城市理念引入市政工程建設(shè)，在保障交通安全與排水系統(tǒng)基本功能的前提下，優(yōu)化城市道路的生態(tài)排水，加強(qiáng)生態(tài)體系保護(hù)。常用的海綿建設(shè)措施主要有透水磚鋪裝、下沉式綠地、生態(tài)樹池、生物滯留帶、蓄水池、滲井、環(huán)保型雨水口等海綿措施，通過(guò)整體分析，因地制宜，將一個(gè)個(gè)小海綿體搭配組合，連接成片，實(shí)現(xiàn)有效控制徑流污染，緩解城市內(nèi)澇，提高水資源利用率，增強(qiáng)城市滲、滯、蓄、排及適應(yīng)環(huán)境的能力。

3 以銅陵市某城市道路為例

3.1 工程概況

該道路位于銅陵市開發(fā)區(qū)，地處安徽省南部，屬于北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，雨量豐沛，氣候多變，降水年際變化大，春季南北氣流交鋒頻繁，造成雨水偏多，常出現(xiàn)低溫連綿陰雨天氣。該設(shè)計(jì)道路為新建城市支路，紅線寬度20m，道路橫斷面為：3m（人行道）＋2×7m（車行道）＋3m（人行道）＝20m，總體呈東西走向，周邊主要為商業(yè)、住宅、綠化用地。

城市道路不同于小區(qū)、廣場(chǎng)和公園，由于面積、場(chǎng)地、安全性等因素的限制，將海綿城市理念融入市政工程建設(shè)中時(shí)，應(yīng)因地制宜，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，科學(xué)合理地運(yùn)用各項(xiàng)措施。經(jīng)過(guò)分析，本次設(shè)計(jì)采用透水鋪裝、生態(tài)樹池及植草溝、環(huán)保型雨水口等海綿措施，加強(qiáng)雨水徑流的滲、滯、蓄作用，從而控制雨水徑流量、削減地面徑流污染、實(shí)現(xiàn)雨水資源化利用。

3.2 人行道透水鋪裝

在海綿城市建設(shè)實(shí)踐中透水性鋪裝是實(shí)施措施的重點(diǎn)，也是降低地表徑流的重要措施之一，主要采用透水鋪裝新材料或者傳統(tǒng)材料改變鋪設(shè)形式，增大空隙率，增加路面的透水效果。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。因地制宜地設(shè)置透水性路面，具有一定的削峰減排作用。在人行道鋪設(shè)透水性地磚，這種磚本身可滲水，而且磚與磚之間也采用透水性填充材料拼接，工程簡(jiǎn)單易操作，可實(shí)施性強(qiáng)。本次道路設(shè)計(jì)對(duì)人行道采用透水性鋪裝，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為6cm透水磚（面層）＋3cm中砂（整平層）＋15cm級(jí)配碎石（基層）＋20cm中砂（墊層）。

圖1 海綿道路橫斷面示意圖

圖2 透水鋪裝結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 生態(tài)樹池

目前，大多城市行道樹是由簡(jiǎn)單的四個(gè)側(cè)壁和一個(gè)蓋板組成，只能保持樹池的清潔和避免樹根處的水土流失，不能很好地利用水資源，也起不到凈化的作用。本次結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)及行道樹位置，在人行道栽種的樹木的樹池內(nèi)，利用透水材料或格柵類裝飾性材料覆蓋其表面，在不影響道路結(jié)構(gòu)防水需求及景觀綠化效果的前提下，樹池表面高度略低于鋪裝地面，條件允許時(shí)可設(shè)置小型儲(chǔ)水單元（如圖3），雨水通過(guò)樹池初步過(guò)濾后進(jìn)入儲(chǔ)水池內(nèi)，使其能有效地參與地面雨水滲透、收集，延緩地表徑流峰值，增加雨水的利用效率。生態(tài)樹池相對(duì)于下凹式綠地、雨水花園開發(fā)措施具有透氣、透水、環(huán)保，并且占地面積小，應(yīng)用靈活，可以根據(jù)實(shí)際情況分散設(shè)置等特點(diǎn)。

圖3 生態(tài)樹池示意圖

3.4 植草溝

植草溝是低影響開發(fā)模式在雨水利用方面一種較簡(jiǎn)便的運(yùn)用技術(shù)，雨水通過(guò)流經(jīng)具有過(guò)濾作用的植被土壤層而進(jìn)入到地下排水系統(tǒng)或自然土壤層中，可收集、輸送和排放徑流雨水，并具有一定的雨水凈化作用。

在道路紅線兩側(cè)綠線范圍內(nèi)設(shè)置植草溝，城市硬化地面的設(shè)計(jì)高程高于綠地高程約0.05m～0.25m，植草溝斷面采用倒拋物線形，從上到下依次為20cm～30cm種植土＋60cm砂質(zhì)土＋75cm礫石＋素土夯實(shí)（壓實(shí)度90%）。植草溝邊坡坡度比為1:3，縱坡結(jié)合道路坡度設(shè)為2%。地表徑流通過(guò)植草溝滯留、植物過(guò)濾和滲透，在徑流過(guò)程中滯滲一部分降水，同時(shí)多數(shù)懸浮顆粒、污染物和部分溶解性污染物得到有效去除。植草溝設(shè)置暗管，超蓄超滲雨水溢流進(jìn)入排水暗管，排至市政雨水管網(wǎng)或下游自然水體。

植草溝措施的運(yùn)用不僅可以促進(jìn)雨水入滲，補(bǔ)充地下水，節(jié)約水資源，還可凈化地表徑流，減輕城市面源污染，在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，遏制熱島效應(yīng)方面發(fā)揮積極作用。

圖4 植草溝示意圖

3.5 環(huán)保型雨水口

雨水口作為道路排水系統(tǒng)的起端，是連接地表與地下管網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)。城市道路上的雨水均由雨水口進(jìn)入排水管道，在雨水排放過(guò)程中起著重要作用，也是非點(diǎn)源污染進(jìn)入水體的源頭,因此，雨水口是海綿型道路建設(shè)過(guò)程中的重要關(guān)注對(duì)象。

本次設(shè)計(jì)采用環(huán)保型雨水口，結(jié)合初期雨水處理技術(shù)，將雨水篦子的過(guò)水和截污功能分離，在雨水篦子下方增設(shè)截污掛籃裝置和專用濾磚。濾磚由礫石和活性炭等配比而成，可凈化雨水，同時(shí)具有防蚊蟲防臭和擾流的作用。這種簡(jiǎn)易的雨水口截污凈化措施，在不改變傳統(tǒng)雨水口結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，有效調(diào)控道路雨水徑流，達(dá)到凈化初期雨水，且不影響雨水正常排放的效果，可以控制徑流污染，緩解黑臭水體，日常安裝維護(hù)便捷。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖5 環(huán)保型雨水口示意圖

海綿城市技術(shù)體系仍在不斷探索和研究階段，各城市在進(jìn)行海綿應(yīng)用時(shí)應(yīng)充分尊重當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件及建設(shè)特征，把握宏觀系統(tǒng)與微觀參數(shù)的協(xié)調(diào)性。將海綿城市理念及措施科學(xué)、合理地融入到市政道路建設(shè)過(guò)程中時(shí)，應(yīng)以相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，在保障道路基本功能及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下結(jié)合實(shí)際情況，因地制宜選擇合適的海綿措施，通過(guò)構(gòu)建多個(gè)小海綿體來(lái)充分發(fā)揮海綿技術(shù)的作用，提升排水系統(tǒng)的運(yùn)行效率，滿足城市發(fā)展需求，加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進(jìn)城市生態(tài)文明建設(shè)穩(wěn)步向前。海綿理念的實(shí)踐與運(yùn)用對(duì)我國(guó)城市低影響開發(fā)、可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。