淺析海綿城市理念在城市道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

鄭影

安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230001

引言

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，城市大量土地被不透水結(jié)構(gòu)硬化，破壞了原有水文環(huán)境。近年，某些城市在高強(qiáng)降雨季節(jié)城市排水系統(tǒng)負(fù)荷過重，內(nèi)澇現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重影響市民出行及生命財(cái)產(chǎn)安全。海綿城市指城市像海綿一樣具有良好的“彈性”，下雨時(shí)能夠吸水、蓄水、滲水、凈水、排水，減少洪澇災(zāi)害發(fā)生，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 海綿城市與海綿城市道路的特點(diǎn)

傳統(tǒng)城市建設(shè)以“點(diǎn)狀排水”和“末端集中”控制為理念，大雨時(shí)依靠管渠、泵站等“灰色”設(shè)施來排水，往往造成逢雨必澇。海綿城市以小區(qū)、道路、綠地等為載體，遵循生態(tài)優(yōu)先原則，將自然途徑與人工措施結(jié)合，達(dá)到削峰、減排效果。小區(qū)、公園、廣場(chǎng)、道路的建設(shè)強(qiáng)調(diào)優(yōu)先利用植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來排水，實(shí)現(xiàn)慢排緩釋、源頭分散，提高排水系統(tǒng)的效力，緩減內(nèi)澇壓力[1]。

傳統(tǒng)道路建設(shè)中路面通常不透水，綠化帶無蓄水、凈化、轉(zhuǎn)輸功能，道路排水渠道單一，管網(wǎng)負(fù)荷大，雨洪削峰能力差，易積水。海綿道路通常采用透水鋪裝、下凹式綠地、溢流式雨水口等設(shè)施，從源頭、中途和末端實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水徑流總量、峰值和污染的控制，起到雨洪削峰的效果。

2 海綿城市道路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

城市道路低影響開發(fā)目標(biāo)以消減地表徑流、控制面源污染為主，設(shè)計(jì)時(shí)以海綿城市規(guī)劃目標(biāo)為導(dǎo)向，從高程、橫斷面、透水路面、綠化帶、海綿設(shè)施與排水系統(tǒng)的銜接等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)貧夂?、降雨特點(diǎn)、規(guī)劃條件，充分利用道路自身及周邊綠地空間，利用車行道、人行道、綠化帶、交通島等建設(shè)透水路面、生態(tài)樹池、下沉式綠地、生物滯留設(shè)施、雨水花園等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)低影響開發(fā)控制目標(biāo)。若紅線內(nèi)建設(shè)條件不足，可協(xié)調(diào)紅線外用地布局與豎向，結(jié)合周邊地塊建設(shè)植草溝、雨水濕地、雨水塘、雨水調(diào)蓄設(shè)施等[2]。

3 池州市海綿道路案例

3.1 項(xiàng)目背景

池州是長(zhǎng)江南岸重要的濱江港口城市，2015年入圍國(guó)家首批“海綿城市”建設(shè)試點(diǎn)。祥云大道位于池州天堂湖片區(qū)，天堂湖片區(qū)是重點(diǎn)開發(fā)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)集聚區(qū)。祥云大道是交通性干道，并肩負(fù)了沿線商業(yè)、學(xué)校地塊的進(jìn)出交通，也是片區(qū)綜合管廊的敷設(shè)路由，沿線以商業(yè)用地、學(xué)校用地為主，紅線寬度50m。

3.2 海綿設(shè)施設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)池州市海綿城市建設(shè)目標(biāo)確定本項(xiàng)目目標(biāo)為年徑流總量控制率80%，設(shè)計(jì)降雨量32.5mm。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)及建設(shè)條件，本次海綿設(shè)施工程僅包括紅線內(nèi)海綿設(shè)施建設(shè)，通過下沉式綠地、海綿設(shè)施和透水鋪裝等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。

3.3 橫斷面設(shè)計(jì)及雨水徑流路徑

祥云大道是交通性道路，又是綜合管廊敷設(shè)路由，且沿線為街面活躍度較高的商業(yè)、學(xué)校用地，道路路幅分配形式為：50.0m=5m人行道+6m輔道+2.5m綠化帶+8m機(jī)動(dòng)車道+7m中央綠化帶+8m機(jī)動(dòng)車道+2.5m綠化帶+6m輔道+5m人行道。7m中央綠化帶下敷設(shè)綜合管廊，滿足地面通風(fēng)口、人員出入口等設(shè)施的設(shè)置空間；6m輔道方便商業(yè)、學(xué)校地塊車輛出入道路而不影響主線交通，5m人行道滿足商業(yè)區(qū)人流量需求，2.5m機(jī)輔分隔帶設(shè)計(jì)為下凹式綠地。

圖1 道路橫斷面圖

根據(jù)本項(xiàng)目海綿設(shè)施技術(shù)路線，各部分雨水形成各自的徑流路徑：中央綠化帶雨水部分被植被吸收，余下下滲，通過碎石盲溝、透水花管排入雨水管道；機(jī)動(dòng)車道坡向外側(cè)，路面雨水借助橫坡漫流至下凹式綠地，通過溢流式雨水口排入雨水管道；輔道坡向外側(cè)，路面雨水漫流至截污雨水口排入雨水管道；紅線外無設(shè)計(jì)綠線，人行道坡向內(nèi)側(cè)，表面雨水經(jīng)透水鋪裝下滲，補(bǔ)充地下水，超量部分流入截污雨水口；綠化帶雨水部分被植被吸收，部分下滲通過透水花管排入雨水管道，超量部分雨水流入溢流式雨水口。

3.4 透水路面的設(shè)計(jì)

目前，行車道透水路面通常表層采用OGFC的排水式路面，具有排水能力強(qiáng)、噪音低、抗滑性能好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在明顯缺陷，如強(qiáng)度低、表面易松散、壽命短，不適用于交叉口、公交港灣等特殊部位，不適用于重載交通道路。OGFC路面的優(yōu)良性能來源于表面層的大空隙率，但在使用中易被堵塞，道路降噪、排水能力逐年降低，后期養(yǎng)護(hù)維修成本高?？紤]到祥云大道是交通性干路，且周邊地塊在開發(fā)建設(shè)中，重型運(yùn)輸車輛多，設(shè)計(jì)中機(jī)動(dòng)車道、輔道采用了密級(jí)配瀝青砼結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)人行道滲水性不強(qiáng)，雨天易積水。本次采用滲水性能良好的材料，完善人行道滲水功能。考慮到透水混凝土、透水瀝青路面在管井周邊較難施工，且后期維修時(shí)有色差，本次設(shè)計(jì)中選用透水磚結(jié)構(gòu)。

3.5 下凹式綠地設(shè)計(jì)

道路有中央綠化帶和機(jī)輔分隔帶，其寬度分別為7m和2.5m。中央綠化帶下敷設(shè)綜合管廊，中間布置地面通風(fēng)口、人員出入口等附屬設(shè)施，不宜承接路面雨水進(jìn)行蓄水、凈化、轉(zhuǎn)輸；中央綠化帶內(nèi)設(shè)碎石盲溝，中間埋設(shè)透水花管。中央綠化帶的雨水部分被植被吸收，部分下滲至透水花管；機(jī)輔分隔帶中綠地較路面降低10cm設(shè)計(jì)為下凹式綠地，承接機(jī)動(dòng)車道的路面雨水，其結(jié)構(gòu)從上到下依次為滯水層、種植土層、生物過濾層、礫石層和素土層。擬建場(chǎng)地地貌形態(tài)屬江南丘陵地貌單元，地層依次為：①層黏土（表層耕土）、②層黏土、③層強(qiáng)風(fēng)化砂巖,下凹式綠地位于黏土層，滲透性差，考慮到年徑流總量控制率的指標(biāo)要求，對(duì)綠地進(jìn)行換填處理，換填土層由上而下為60～100cm種植土層、10cm粗砂、20cm瓜子片、40cm礫石層，種植土層、瓜子片層、礫石層均有嚴(yán)格的空隙率要求。礫石層內(nèi)縱向布設(shè)透水土工布包裹的透水花管，兩端連接溢流式雨水口，綠地的雨水部分蓄滲進(jìn)入透水花管引流至溢流式雨水口，超量部分直接從溢流式雨水口流入市政管網(wǎng)中，保障綠地不受水淹[3]。

圖2 下凹式綠地平面圖

圖3 下凹式綠地剖面1

植被綜合當(dāng)?shù)貧夂?、降雨、土壤、種植條件等因素，選擇耐水濕、耐干旱、適應(yīng)性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、低維護(hù)的鄉(xiāng)土植物，同時(shí)兼顧觀賞性、物種搭配，營(yíng)造景觀效果。本次選擇櫻花列植，下植菖蒲、美人蕉等耐水濕地被。

3.6 開孔路緣石

路緣石是實(shí)現(xiàn)路面雨水順利排入綠地的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)中采用開孔路緣石，讓機(jī)動(dòng)車道的路面雨水順利穿過路緣石，經(jīng)內(nèi)側(cè)30cm寬，10cm厚礫石緩沖后，流入下凹式綠地。

4 海綿城市道路建設(shè)的思考

4.1 建設(shè)的系統(tǒng)性

海綿道路建設(shè)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施等各環(huán)節(jié)納入海綿內(nèi)容，特別是在城市規(guī)劃階段，為海綿設(shè)施空間預(yù)留建設(shè)條件。實(shí)施時(shí)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)城市規(guī)劃、排水、園林、道路交通、建筑、水文等專業(yè)，共同落實(shí)低影響開發(fā)控制目標(biāo)。

4.2 透水路面材料的選擇

道路以交通需求為基礎(chǔ)，路面結(jié)構(gòu)要安全、穩(wěn)定。透水路面由于特殊結(jié)構(gòu)組成，在長(zhǎng)期車輛荷載、動(dòng)荷載的反復(fù)作用下，在雨水的反復(fù)影響下，面層強(qiáng)度和排水效率損失明顯。設(shè)計(jì)時(shí)要綜合氣候、項(xiàng)目特點(diǎn)、功能需求合理選擇行車道路面材料。

4.3 道路景觀與海綿設(shè)施的協(xié)調(diào)

綠化帶是營(yíng)造道路景觀的重要部位。海綿道路中綠化帶作為雨水蓄存、下滲、凈化、轉(zhuǎn)輸結(jié)構(gòu)，對(duì)土壤滲水要求高，種植土層厚度、組成受限，部分大喬木、開花植物不適宜，導(dǎo)致植被的選擇有一定的局限性；礫石緩沖過濾層、環(huán)保溢流式雨水口占用綠化空間，導(dǎo)致植被無法完全覆蓋地表，影響景觀效果。因此，海綿道路在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，要總體把握綠化帶的景觀效果，協(xié)調(diào)道路景觀與海綿設(shè)施之間的矛盾。

4.4 施工質(zhì)量的要求

海綿設(shè)施施工的重點(diǎn)在于保障雨水徑流、除污路徑的順暢，這個(gè)路徑中使用了開孔路緣石、礫石緩沖層、溢流雨水口、碎石盲溝、透水花管、防滲土工布等設(shè)施，施工時(shí)涉及路緣石孔徑的位置、礫石緩沖層的堵塞、溢流雨水口的高程、盲溝的坡向、防滲土工布的敷設(shè)搭接，各工序環(huán)環(huán)相扣，任何細(xì)節(jié)不到位均會(huì)造成雨水徑流受阻，影響使用效果，因此海綿設(shè)施對(duì)施工質(zhì)量要求嚴(yán)格[4]。

4.5 海綿設(shè)施便于長(zhǎng)期管養(yǎng)

設(shè)施建成初期通常效果明顯，但隨著時(shí)間推移效能不斷下降，因此利于管養(yǎng)、長(zhǎng)期堅(jiān)持有效管養(yǎng)是海綿城市建設(shè)效果和可持續(xù)發(fā)展的保證。海綿設(shè)施方案選擇時(shí)要充分考慮管理養(yǎng)護(hù)、維修的難易程度，并提出管養(yǎng)維修的要求。運(yùn)營(yíng)階段管養(yǎng)工作要及時(shí)有效，如定期清理綠帶雜草、枯葉，清除路緣石孔徑沉淀物，檢查過濾介質(zhì)的積水及堵塞情況，清除溢流井內(nèi)淤泥，通過有效管養(yǎng)，保障排水路由通暢，發(fā)揮持久效用。

5 結(jié)束語(yǔ)

海綿城市是一種新型城市發(fā)展理念，目標(biāo)是將城市向自然生態(tài)系統(tǒng)靠近，減少水災(zāi)內(nèi)澇，提高城市儲(chǔ)水、節(jié)水能力。海綿城市道路建設(shè)要從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及后期管養(yǎng)等多方面抓起，在建設(shè)中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)技術(shù)，讓海綿城市理念被真正實(shí)現(xiàn)，讓生態(tài)文明環(huán)境得到真正的改善，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。