淺談城市道路“海綿”設(shè)計(jì)要點(diǎn)

熊尚雷 華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司

1 前言

中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議中，對(duì)城鎮(zhèn)的給排水系統(tǒng)提出了新的要求，規(guī)定將有限的雨水更好的保留下來，并優(yōu)先考慮自然力量排水，建設(shè)自然功能的存水和積水環(huán)境，達(dá)到海綿城市的構(gòu)建目標(biāo)。同時(shí)，在海綿城市建設(shè)指導(dǎo)意見書中，也對(duì)海綿城市的構(gòu)建提出了新的注解。注解說明，海綿城市的建設(shè)是希望城市能夠具有海綿的性質(zhì)，做好蓄水和存水工作，且充分利用自然優(yōu)勢，進(jìn)行水資源的科學(xué)處理和優(yōu)化，避免自然災(zāi)害帶來的損害，確保城市內(nèi)部的正常運(yùn)行。而要想實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)目標(biāo)，落實(shí)低影響開發(fā)就顯得尤為重要。

城市道路作為城市的經(jīng)絡(luò)，承載著主要的排水系統(tǒng)貫穿整個(gè)城市，將城市雨水有組織地輸送至江河湖海。

海綿城市理念的提出對(duì)傳統(tǒng)的排水理念加以優(yōu)化和調(diào)整，高效利用低影響開發(fā)的作用優(yōu)勢，增強(qiáng)道路及周邊綠化設(shè)施的吸納、蓄滲和緩釋效果，有效收集和利用雨水，防止因雨水堆積產(chǎn)生意外事故，科學(xué)控制徑流量及徑流峰值，緩解污染，實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)利用的同時(shí)，保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境。

2 城市道路“海綿”設(shè)計(jì)要點(diǎn)

城市道路海綿設(shè)計(jì)的要點(diǎn)為：

（1）現(xiàn)狀條件及問題評(píng)估。充分了解道路及其周邊現(xiàn)狀條件，包括地形地貌、匯水范圍、道路綠線范圍、下墊面情況及水系等，科學(xué)評(píng)估海綿設(shè)計(jì)中重點(diǎn)問題及存在的限制因素，給出專業(yè)的數(shù)據(jù)支持。

（2）確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。城市道路海綿設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求是滿足城市總體規(guī)劃建設(shè)、完善低影響開發(fā)的相關(guān)內(nèi)容，做好年凈流量及污染的科學(xué)防控和處理。

（3）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為保證交通的順暢性和安全性，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要將低影響開發(fā)路段內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，如雨水管渠、泵站、徑流等參數(shù)設(shè)計(jì)均按照現(xiàn)有的排水設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行科學(xué)處理，道路范圍內(nèi)雨水徑流，優(yōu)先通過生態(tài)排水的方式，在LID措施中滯留、蓄滲，多余的雨水則溢流至道路雨水管網(wǎng)系統(tǒng)中。

（4）匯水范圍。在低影響開發(fā)措施的規(guī)劃上，應(yīng)對(duì)收集、滯留、蓄滲道路予以嚴(yán)格劃分和管控，注重車行道、人行道及綠化道路的劃分，加強(qiáng)雨水處理。

（5）技術(shù)選擇與設(shè)施平面布局。在技術(shù)選擇與設(shè)施規(guī)劃上應(yīng)遵循以下原則，結(jié)合目前城市規(guī)劃的具體要求及城市發(fā)展現(xiàn)狀，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持因地制宜、經(jīng)濟(jì)適用的基本原則和要求。以相關(guān)規(guī)劃中的徑流總量及徑流污染控制目標(biāo)為導(dǎo)向，同時(shí)結(jié)合規(guī)劃中道路的橫斷面形式、綠線范圍及景觀要求，在滿足道路基本功能的基礎(chǔ)上，根據(jù)下墊面、豎向高程及匯水分區(qū)情況，充分利用“滲、滯、蓄”LID措施，減少路面徑流及其徑流污染。

城市道路橫斷面中包括機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、綠化、人行道這四部分，在對(duì)這些設(shè)施落實(shí)低影響開發(fā)措施時(shí)，需完成以下工作：

①機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、人行道：這幾個(gè)部分均屬于路面部分，可選用的LID 措施主要是透水鋪裝，而人行道樹池，可采用生態(tài)樹池。透水鋪裝主要以透水磚、透水水泥混凝土、透水瀝青混凝土這三種形式為主，具體選用要求如表1所示。

表1 城市道路透水鋪裝路面結(jié)構(gòu)類型選用表

②綠化帶：城市道路綠化帶有分隔綠化帶、側(cè)分綠化帶、后排綠地這三種形式。結(jié)合這三個(gè)綠化帶在道路橫斷面的豎向特點(diǎn)，中央分隔綠化帶不建議設(shè)置LID 措施，側(cè)分綠化帶可選用植草溝、生物滯留設(shè)施；后排綠地的處理可通過植草溝、生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園的構(gòu)建確保其功能的發(fā)揮。

（6）城市道路LID 措施：城市道路常使用的低影響開發(fā)措施以透水鋪裝、植草溝和生態(tài)樹池建設(shè)、生物滯留設(shè)施設(shè)計(jì)為主。

透水鋪裝：該結(jié)構(gòu)指的是能夠良好滲水、排水和滯留雨水，且滿足道路鋪裝要求的一種結(jié)構(gòu)類型。透水鋪裝可按照材料的不同分為透水磚、透水水泥混凝土、瀝青混凝土這三種類型。而按照地基結(jié)構(gòu)特征可分為半透水和全透水兩種情況。前者的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括混凝土面層、粘結(jié)層、半剛性材料基層和土基層；后者的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有混凝土面層、透水基層、粒料墊層和土基層。透水磚在實(shí)際作業(yè)中，是由路面磚、透水基層、透水墊層、土基這幾部分構(gòu)成的。

透水瀝青路面自上而下結(jié)構(gòu)做法：透水瀝青混合料上面層、透水瀝青混合料下面層、透水基層、防水粘接層、半剛性基層、穩(wěn)定類墊層、土基。

植草溝：即具有植被的地表溝渠，其自身具有較好的蓄水、運(yùn)輸和排水的功能，對(duì)雨水凈化有著顯著效果。植草溝的形式多樣。目前常見的有轉(zhuǎn)輸式、干式和濕式三種，是進(jìn)行下沉式綠地、生物滯留帶連接處理的有效措施。

植草溝寬度一般為900mm～2500mm，深度不宜大于600mm，邊坡一般為1/4～1/3，其結(jié)構(gòu)為草皮層、種植土層、礫石層、土工布和素土層。

生態(tài)樹池：在雨水凈化、存儲(chǔ)及滲透上具有顯著效果，且收集到的雨水可有效轉(zhuǎn)化成植物生長所需水源。生態(tài)樹池的結(jié)構(gòu)以篦子、種植土、透水土工布、礫石層、素土層為主。

生物滯留設(shè)施:存在地勢較低區(qū)域內(nèi)，一般是通過植物、土壤、微生物的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的科學(xué)處理。生物滯留設(shè)施會(huì)設(shè)置在生產(chǎn)徑流區(qū)域內(nèi)，厚度會(huì)結(jié)合地區(qū)植物性能及土壤功能予以科學(xué)規(guī)劃。一般為200mm～300mm，并應(yīng)設(shè)100mm 的超高。底部要埋設(shè)100mm～150mm孔徑的穿孔排水管，以此進(jìn)行多余雨水的引導(dǎo)。

生物滯留設(shè)施自上而下結(jié)構(gòu)做法一般為：植被層、生物過濾介質(zhì)、透水土工布、砂石墊層。

（7）設(shè)施規(guī)模計(jì)算。城市道路LID 設(shè)施主要以“滲、滯、蓄”設(shè)施為主，通常選擇容積法進(jìn)行設(shè)施規(guī)模計(jì)算。

3 城市道路“海綿”總體設(shè)計(jì)思路

在城市道路“海綿”設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)道路排水現(xiàn)狀、海綿實(shí)施條件及下墊面滲透情況，結(jié)合區(qū)域總體規(guī)劃要求、專項(xiàng)規(guī)劃要求及控制性詳細(xì)計(jì)劃要求，堅(jiān)持因地制宜的基本原則，做到科學(xué)設(shè)計(jì)和處理，保證透水磚、下沉式綠地、生物滯留設(shè)施等選擇的科學(xué)性與合理性，滿足低影響開發(fā)目標(biāo)要求，完善城市道路滲透、滯留、蓄水、凈化、排放等功能效果，降低污染物對(duì)徑流的影響，保證城市內(nèi)部排數(shù)管道質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)的目標(biāo)。

城市道路“海綿”設(shè)計(jì)技術(shù)流程：由于城市道路雨水水質(zhì)較差，且用地有限，因此，城市道路“海綿”設(shè)計(jì)應(yīng)以削減地表徑流及其徑流污染為主。

其中道路側(cè)分綠化帶與后排綠地中雨水徑流的把控可以設(shè)置凹式綠化帶，或采取植草溝和生物滯留融合設(shè)置的模式，以增強(qiáng)其作用，對(duì)雨水進(jìn)行過濾、滯留、吸納；車行道雨水徑流可通過半透水鋪裝層+滲排水系統(tǒng)、全透水鋪裝層對(duì)路面雨水進(jìn)行滲透、收集；當(dāng)車行道設(shè)計(jì)為不透水路面結(jié)構(gòu)層時(shí)，可通過設(shè)置排水開孔路緣石，將車行道雨水徑流匯流入側(cè)分綠化帶中的LID措施中過濾、滯留、消納；人行道雨水徑流則可通過半透水鋪裝+滲排水系統(tǒng)或匯入后排綠地中的LID措施中過濾、滯留、消納，緩解污染問題，城市道路“海綿”設(shè)計(jì)技術(shù)路線圖如圖1所示。

圖1 城市道路“海綿”設(shè)計(jì)技術(shù)路線圖

4 城市道路“海綿”設(shè)計(jì)實(shí)例

現(xiàn)以南寧市某道路為例，對(duì)城市道路“海綿”設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

4.1 現(xiàn)狀條件及問題評(píng)估

現(xiàn)狀條件：該道路實(shí)施長度1344m，紅線寬度36m。為城市支路，雙向四車道。道路綠化包括兩側(cè)人行道樹池及中央分隔線處理。通過對(duì)現(xiàn)場勘察可知，區(qū)域道路的巖土結(jié)構(gòu)中，含有較多的素填土、耕土、淤泥、砂礫、粉質(zhì)黏土以及不同程度的巖石結(jié)構(gòu)，其中的素填土、耕土和巖土的透水性為中等，滲透系數(shù)為1.0×10-4cm/s～8.0×10-4cm/s。

問題評(píng)估：紅線范圍內(nèi)綠化帶區(qū)域只有中央分隔帶，不宜設(shè)置LID措施，道路可“海綿”區(qū)域較少。

4.2 確定設(shè)計(jì)目標(biāo)

按照現(xiàn)有的規(guī)劃要求來看，本工程海綿設(shè)計(jì)的目標(biāo)為年徑流總量控制在70%以上，年徑流污染去除率：≥50%。

4.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在徑流量計(jì)算的過程中，利用暴雨強(qiáng)度公式，選取5年內(nèi)采集數(shù)據(jù)，將徑流系數(shù)控制在0.7左右，以確保最終所得數(shù)據(jù)滿足排水設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

4.4 技術(shù)選擇與設(shè)施平面布局

結(jié)合本項(xiàng)目的具體情況，經(jīng)過仔細(xì)分析后，采取的低影響開發(fā)措施為：選擇合適透水鋪裝，設(shè)置生態(tài)樹池與生物滯留設(shè)施，建立消能卵石溝。希望通過該組合方式有效達(dá)成總設(shè)計(jì)目標(biāo)。

具體設(shè)施平面布局為：本道路只有中央分隔綠帶及人行道樹池，且道路兩側(cè)均有規(guī)劃綠地，因此，有意將人行橫道設(shè)置成透水鋪裝結(jié)構(gòu)，將人行橫道樹池設(shè)置成生態(tài)樹池結(jié)構(gòu)，這樣人行橫道上堆積的雨水可直接通過透水鋪裝及生態(tài)樹池的處理實(shí)現(xiàn)滯留和滲透效果，增加雨水循環(huán)利用率。

在道路填方段內(nèi)，可以在兩側(cè)規(guī)劃生物滯留設(shè)施，道路車行道的雨水在填方段通過導(dǎo)流管，導(dǎo)流管可順著人行橫道、草皮護(hù)坡等結(jié)構(gòu)將雨水快速導(dǎo)入到消能卵石溝內(nèi)，匯聚一起后再通過生物滯留設(shè)施完成滲透處理，達(dá)到雨水排放的目的。整個(gè)設(shè)計(jì)中，道路范圍內(nèi)的超量溢流通過雨水排放口流入雨水管道內(nèi)，生物滯留設(shè)施內(nèi)的超量溢流則直接排放到周邊的河道內(nèi)。本工程道路LID雨水系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖2 本工程道路LID雨水系統(tǒng)流程圖

4.5 設(shè)施規(guī)模計(jì)算

根據(jù)排水豎向?qū)^(qū)域內(nèi)各匯水分區(qū)進(jìn)行劃分，主要在道路填方段植草護(hù)坡坡底處的規(guī)劃綠地設(shè)置LID措施。

生物滯留設(shè)施下凹300m，蓄水深度為200mm，濕塘蓄水深度為1000mm。以容積法進(jìn)行計(jì)算，明確單項(xiàng)設(shè)施中的調(diào)蓄容積，之后將單項(xiàng)設(shè)施的調(diào)蓄容積實(shí)行加和處理，計(jì)算其相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨厚度，再結(jié)合目前規(guī)劃導(dǎo)則的要求，對(duì)平均凈流量控制率與降雨量對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線展開分析和處理，計(jì)算得出年徑流總量控制率為70.0%，滿足目標(biāo)要求。同時(shí)根據(jù)導(dǎo)則中不同LID措施的污染物去除率，結(jié)合本項(xiàng)目中所涉及的LID 占比，進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，為61.3%，滿足目標(biāo)要求。

5 結(jié)束語

在城市道路設(shè)計(jì)中進(jìn)行海綿設(shè)計(jì)理念的融入，可以解決傳統(tǒng)排水設(shè)計(jì)存在的諸多問題，增加道路滲透、存儲(chǔ)及排水功能，實(shí)現(xiàn)雨水的科學(xué)處理和應(yīng)用，優(yōu)化城市的綜合功能，實(shí)現(xiàn)海綿城市構(gòu)建目標(biāo)，從而降低洪澇災(zāi)害對(duì)城市的影響，打造良好的綠色城市發(fā)展環(huán)境。