市政道路設(shè)計(jì)中下沉式綠化帶的應(yīng)用研究

劉清源

（中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210019）

為了實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)過程中對水資源的控制與合理利用，發(fā)展出了“海綿城市”這一理念，在此基礎(chǔ)上更是出臺相關(guān)指南，明確規(guī)定市政道路的設(shè)計(jì)與建設(shè)應(yīng)結(jié)合綠化帶或綠地優(yōu)先考慮下沉式綠化帶、生物滯留池等。由此突出了下沉式綠化帶在市政建設(shè)中的重要作用。但就目前來看，市政道路兩側(cè)的綠化帶存在一些問題，很難滿足“海綿城市”的建設(shè)需求，因此需要落實(shí)下沉式綠化帶的建設(shè)。

1 下沉式綠化帶概述

根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》中的規(guī)定，下沉式綠化帶指的是在市政道路兩側(cè)以及道路中間低于道路表面50～300mm的設(shè)計(jì)，能夠充分地收集市政道路上的雨水并進(jìn)行儲存；同時，在下沉式綠化帶中栽種植物，可對地表徑流進(jìn)行有效的吸收、凈化與調(diào)節(jié)；此外，下沉式綠化帶還設(shè)計(jì)有溢流口，溢流口的設(shè)計(jì)要高于下沉式綠化帶，當(dāng)對水分的吸收達(dá)到飽和值后，多余的水分會隨溢流口流到其他區(qū)域，有效降低了市政道路表面徑流存在的可能性。常見的下沉式綠化帶如圖1所示。

圖1 下沉式綠化帶截面圖

2 地表徑流控制原理

通過上述可知，降雨時地表徑流能夠自動匯聚到下沉式綠化帶中，下沉式綠化帶的徑流控制體現(xiàn)在兩個方面：雨水滲透和雨水量調(diào)蓄。具體關(guān)系如圖2所示。

圖2 下沉式綠化帶地表徑流控制原理

2.1 雨水滲透

在確定具體的雨水滲透量時，需要根據(jù)達(dá)西定律：飽和土中水的滲流速度與水力坡降之間呈線性關(guān)系。此外，還需要考慮滲流速度和具體的降雨強(qiáng)度：當(dāng)前者大于后者時，雨水滲透量的數(shù)值為具體的降雨量；當(dāng)前者小于后者時，雨水滲透量為滲流速度與有效滲透面積的乘積。

式中：v為滲流速度（mm/h）；α為常數(shù)，取0.5～0.8；K為滲透系數(shù)（mm/h）；J為水力坡降，一幫取常數(shù)1；W是需要求得的滲透量（mm）；a是面積比；t是滲透的時間（h）。通過上述公式可以得到雨水的滲透量。

2.2 雨水量調(diào)蓄

在確定雨水量調(diào)蓄時，可將其看作是下沉式綠化帶的蓄水池體積，這樣便簡化了具體的計(jì)算過程，可通過公式：

式中：W為需要求得的雨水調(diào)蓄容積（m）；A為下沉式綠化帶面積（m）；△h是蓄水深度（m），通?！鱤=h-h，其中h是下沉式綠化帶的溢流口高度，h是下沉式綠化帶的底部高度。通過公式算出具體的雨水滲透量與雨水調(diào)蓄量，為之后的下沉式綠化帶應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，最大限度確保合理性。

3 市政道路下沉式綠化帶控制指標(biāo)

海綿城市的規(guī)劃控制目標(biāo)一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制。具體的控制要點(diǎn)需要各地根據(jù)實(shí)際情況選擇其中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。

3.1 徑流總量控制

最能體現(xiàn)徑流總量控制的指標(biāo)是年徑流總量控制率，也是應(yīng)用下沉式綠化帶的關(guān)鍵指標(biāo)，其具體的計(jì)算方法為：年徑流總量控制率（%）=年控制降雨量（m）÷年總降雨量（m）×100%，為了得到具體的年徑流總量控制率，年降雨量可通過查詢當(dāng)?shù)氐慕涤陻?shù)據(jù)獲得。

3.2 徑流峰值控制

下沉式綠化帶的徑流峰值受比較多的外在因素的影響，常見的如降雨量與降雨頻率、下沉式綠化帶的管理與維護(hù)情況等。通常情況下，下沉式綠化帶對中、小降雨的徑流峰值控制效果較好，但對于大降雨情況，對徑流峰值控制的效果不佳，需要結(jié)合排水系統(tǒng)加快徑流峰值的下降速度。

3.3 徑流污染控制

在下沉式綠化帶的徑流污染控制中，懸浮物（SS）與其他的污染物指標(biāo)有著一定的聯(lián)系，因此，徑流污染控制可將對SS的控制當(dāng)作主要目標(biāo)，降低SS的含量可有效降低徑流污染程度。通常情況下，SS的去除率在50%±10%。

在明確上述控制指標(biāo)的基礎(chǔ)上，需要對下沉式綠化帶的地表徑流控制能力進(jìn)行校對，具體指標(biāo)如表1。

表1 下沉式綠化帶地表徑流控制校對

由表1可以看出，當(dāng)下沉式綠化帶面積比在0.08時年徑流總量控制與徑流峰值控制不合格，其他的均能滿足控制要求。因此，在建設(shè)下沉式綠化帶時，面積比盡量不選0.08；若必須選擇0.08的面積比，則需要添加其他調(diào)蓄設(shè)備最大限度滿足控制需求。

4 市政道路下沉式綠化帶設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 前期準(zhǔn)備工作

在下沉式綠化帶正式施工之前，需要充分落實(shí)前期準(zhǔn)備工作：一方面，應(yīng)明確圖紙要求和具體的施工規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)等，根據(jù)工程量，合理地調(diào)配各項(xiàng)資源，嚴(yán)格把控材料質(zhì)量，保障相關(guān)設(shè)備處在正常運(yùn)行的狀態(tài)；另一方面，需要對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面勘察，在此基礎(chǔ)上制定施工流程，在這個過程中需要格外注意排水工作的落實(shí)，避免現(xiàn)場出現(xiàn)積水。

4.2 基槽開挖

完成準(zhǔn)備工作后需要進(jìn)行基槽開挖，依據(jù)預(yù)先設(shè)定的下降深度將土方挖掘至規(guī)定高度；同時，為了避免開挖過程中出選的坍塌現(xiàn)象需要工作人員落實(shí)支護(hù)工作；開挖完成后需要全面檢查基槽的各項(xiàng)參數(shù)，并由工作人員進(jìn)行記錄為后續(xù)的審核工作提供依據(jù)。

4.3 雨水井施工

在進(jìn)行雨水井施工之前，需要明確施工區(qū)域地基的承載能力，要求盡可能達(dá)到100kPa；同時，在進(jìn)行墊層工作時需要注意嚴(yán)格控制墊層高度和水平度，完成墊層施工后，再進(jìn)行雨水井井底的施工，可以有效保障雨水井基礎(chǔ)施工的質(zhì)量。

4.4 雨水井安裝

在進(jìn)行雨水井安裝之前，需要對技術(shù)施工環(huán)節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測量，盡可能將墊層高度誤差與水平度誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壓實(shí)工作，同時需要準(zhǔn)確定位安裝位置；此外，為了保障雨水井的安裝順利，還要盡可能保障井體與路基邊坡平行。

在雨水井安裝完成后，為了保障其工作效率，需要設(shè)置防堵裝置。目前來看，防堵裝置主要是活動清污筒，具有較強(qiáng)的靈活性和較高的清污效率。

4.5 管道連接

下沉式綠化帶的管道連接需要按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，要求選擇合適的管道材料、利用專業(yè)的手法進(jìn)行安裝；在安裝完成后，為了避免外在因素影響導(dǎo)致土壤水分進(jìn)入管道，需要做好管道的防滲漏工作，尤其需要加強(qiáng)管道連接處的密封處理。

4.6 蓄水石籠安裝

當(dāng)雨水量較大使得下沉式綠化帶無法完全吸收時，為了滿足市政道路建設(shè)要求需要安裝蓄水石籠。在具體安裝時，需要開挖基槽并將石籠放置在合適的位置，這樣不僅保障了其蓄水功能，還能在旱季為綠化帶內(nèi)的植物提供充足的水分供應(yīng)。

4.7 路沿石施工

在水泥穩(wěn)定碎石上安裝路沿石，為了降低雨水的侵蝕需要在路沿石與混凝土之間鋪設(shè)防水布；為了保障市政道路上的水分流入下沉式綠化帶，需要在路沿石上合理的位置進(jìn)行鉆孔，同時需要做好鉆孔的防堵工作。

4.8 綠化帶施工

需要在綠化帶內(nèi)設(shè)置擋流堰并通過水泥混凝土進(jìn)行固定，同時需要將擋流堰的底部與綠化帶貼合并在兩側(cè)放置鵝卵石以降低水流的沖擊；此外，還需要設(shè)置生態(tài)滲滯蓄凈排微系統(tǒng)以及溢流口等，在此基礎(chǔ)上選擇植物進(jìn)行種植。

5 市政道路下沉式綠化帶優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1 下沉式綠化帶豎向設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)下沉式綠化帶時，需要綜合考慮地形、土壤、降雨量等因素，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的布局。對于豎向設(shè)計(jì)而言，最重要的是下沉深度，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r科學(xué)的設(shè)計(jì)下降深度：若下降深度太大，會造成水分的積存，長此以往會影響綠化植物的生存；若下降深度太小，則容易出現(xiàn)雨水外泄問題，不能滿足市政道路下沉式綠化帶的設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下沉式綠化帶的下降深度在200～300mm時可保障大部分地區(qū)的市政道路建設(shè)需求；當(dāng)下降深度在50～200mm時也可以滿足需求，但要配合溢流口進(jìn)行排水，適用于降雨量不大的地區(qū)。

在優(yōu)化下沉式綠化帶豎向設(shè)計(jì)時，為了有效控制地表徑流，可將道路建設(shè)在地勢比較高的位置，這樣雨水會自動匯集到下沉式綠化帶中；同時，需要對非機(jī)動車道的路面進(jìn)行處理，進(jìn)一步減少地表徑流。對于下沉式綠化帶與道路的銜接處需要注意以下幾點(diǎn)：第一，路沿石的高度最好與路面處在同一水平，若高出路面則需要在路沿石上打孔，方面地表徑流流入綠化帶；第二，為了防止下沉式綠化帶周圍的土壤被水流帶走，需要在道路兩側(cè)鋪設(shè)一定厚度的鵝卵石，同時，在豎直土層的設(shè)計(jì)上，從上往下分別鋪設(shè)表層覆蓋物、泥土、砂石、礫石，不僅利于雨水滲透，還具有一定的凈化作用；第三，溢流口低于路面高于下沉式綠化帶，并且需要做好防堵塞處理。

5.2 市政道路綠化率設(shè)計(jì)

下沉式綠化帶在市政道路中所占的比例直接影響雨水調(diào)蓄的效率。通過研究發(fā)現(xiàn)，道路綠化率與下沉式綠化帶的下降深度之間的關(guān)系如圖3所示。

圖3 道路綠化率與下沉式綠化帶的下降深度關(guān)系圖

由圖3可以看出，道路綠化率與下沉式綠化帶的下降深度之間呈負(fù)相關(guān)，并且變化幅度逐漸降低，大致以道路綠化率30%為臨界點(diǎn)：當(dāng)?shù)缆肪G化率在20%以下時，存在下降深度過大的問題，很容易導(dǎo)致綠化帶積水問題，進(jìn)一步影響綠化植物的生長；當(dāng)?shù)缆肪G化率在40%時，存在下降深度過小的問題，達(dá)不到“海綿城市”的建設(shè)要求，因此，應(yīng)盡可能將市政道路綠化率控制在30%左右，這樣不僅滿足了下沉式綠化帶的下降深度設(shè)計(jì)要求，也具有很好的滲蓄效果。

5.3 植物優(yōu)化設(shè)計(jì)

在下沉式綠化帶的應(yīng)用過程中，植物的選擇與設(shè)計(jì)對調(diào)蓄功能有直接影響，因此，需要對植物進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障植物適應(yīng)下沉式綠化帶特殊生長環(huán)境的同時滿足市政道路綠化、美觀的需求。下沉式綠化帶表面積水時間長，因此，耐污、耐澇植物的選擇和種植是下沉式綠化帶的核心指標(biāo)之一。這就要求在完成上述兩項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，確定出不同條件下植物的耐澇時間，其中的影響因素包括兩個方面：一方面，土壤滲透率對植物的耐澇時間有影響，若滲透率大，則植物的耐澇時間短，若滲透率小，則植物的耐澇時間長；另一方面，若溢流口高度位置不當(dāng)或出現(xiàn)堵塞情況，雨水無法及時地從下沉式綠化帶中排出，出現(xiàn)積水現(xiàn)象，使得植物的耐澇時間降低。

因此，在應(yīng)用下沉式綠化帶時，需要合理的確定土壤滲透率以及溢流口高度，并保障溢流口時刻通暢，在植物的選擇上可堅(jiān)持以下原則：第一，盡可能選擇本土植物，不僅能夠較好的適應(yīng)下沉式綠化帶的環(huán)境，還能降低外來物種入侵的風(fēng)險；第二，選擇的植物應(yīng)根系發(fā)達(dá)并具有較強(qiáng)的空氣凈化能力，同時能夠很好的應(yīng)對生存環(huán)境的變化；第三，所選植物具有較強(qiáng)的耐澇性和耐鹽堿性；第四，所選的植物具有一定的觀賞性，并且不會限制彼此之間的生長。

6 結(jié)語

綜上所述，下城市綠化帶對市政道路的建設(shè)與發(fā)展具有重要意義，因此需要不斷加大下沉式綠化帶的應(yīng)用。在具體的施工中，需要依據(jù)地表徑流原理對徑流總量、徑流峰值、徑流污染三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制，嚴(yán)格落實(shí)前期準(zhǔn)備工作、基槽開挖、雨水井施工、雨水井安裝、管道連接、蓄水石籠安裝、道路施工、綠化帶施工八項(xiàng)要點(diǎn)并合理的進(jìn)行優(yōu)化，推動城市建設(shè)朝著“海綿城市”的方向發(fā)展。