低影響開發(fā)技術(shù)在城市道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

丁 艷

(鎮(zhèn)江市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

0 引 言

在2013年底召開的中央城鎮(zhèn)化工作會議上，習(xí)近平總書記提出了“海綿城市”的概念：自然地積存、滲透和凈化。2014年底，國家住建部出臺了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，財(cái)政部、住建部、水利部三部委啟動聯(lián)合工作，開始了申報全國首批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市的工作。2015年4月，鎮(zhèn)江市入圍國家海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市，是江蘇省唯一成功躋身試點(diǎn)的城市。鎮(zhèn)江市從2012年開始，就已按照低影響開發(fā)(LID)的理念，推進(jìn)雨水生態(tài)化設(shè)計(jì)。相繼建設(shè)了一系列示范工程，將水環(huán)境生態(tài)和城市水景觀緊密結(jié)合，積極探索和嘗試應(yīng)用了多種LID技術(shù)，并在金山湖片區(qū)、官塘新城、大港新區(qū)等城市新建區(qū)域的道路設(shè)計(jì)中運(yùn)用了LID低影響開放技術(shù)，2015年更是在市中心老城區(qū)的解放路改造項(xiàng)目中參照海綿城市的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了大膽的嘗試。筆者在鎮(zhèn)江市海綿城市建設(shè)過程中，積累了一些經(jīng)驗(yàn)與心得，分享如下，望各位同行指正。

1 低影響開發(fā)技術(shù)及其相關(guān)措施介紹

1.1 低影響開發(fā)技術(shù)

低影響開發(fā)技術(shù)(low impact development，LID)技術(shù)，是一種解決城市內(nèi)澇和面源污染的生態(tài)技術(shù)。LID技術(shù)的目的是盡量模擬自然。隨著城市建設(shè)的日益發(fā)展，森林和綠地被破壞，不透水的路面、屋面越來越多，人類建造的鋼筋混凝土城市對自然環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)和水文循環(huán)的影響和破壞越來越加劇，LID技術(shù)就是為了減少這種影響而產(chǎn)生的理念。

LID技術(shù)是一種場地開發(fā)的理念，應(yīng)該貫穿于項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工整個過程當(dāng)中。LID技術(shù)并不是什么宏大的工程，而是由許許多多的細(xì)節(jié)積累而成的。LID技術(shù)的核心是采用分散的小規(guī)模的措施，減少不透水的路面和屋面，增加接近自然環(huán)境的水循環(huán)措施。

LID技術(shù)適用于各種建設(shè)情景，城市道路、城市小區(qū)、公園和廣場、停車場等都可以采用LID技術(shù)建造，并且LID技術(shù)能和景觀設(shè)計(jì)良好結(jié)合，具有美學(xué)功能，更能降低造價，可謂一舉多得。

1.2 低影響開發(fā)措施

LID技術(shù)是一門綜合性極強(qiáng)的技術(shù)，在市政方面，目前場地上常用的低影響開發(fā)措施有以下幾種。

1.2.1 滯留池

滯留池是指在地勢比較低的區(qū)域(也可人工挖成較低區(qū)域)，通過里面植物的種植以及特殊土壤的回填等方式，使滯留池具有蓄留雨水和過濾雨水的功能，同時，滯留池還有良好的景觀效果。

1.2.2 雨水濕地

和滯留池相比，雨水濕地相當(dāng)于一個過濾凈化的生態(tài)系統(tǒng)了，雨水濕地可以由過濾區(qū)、蒸發(fā)區(qū)、沉淀區(qū)、植物種植區(qū)等區(qū)域組成，整體形成一個微生態(tài)循環(huán)，具有良好的還原自然水循環(huán)的效果。

1.2.3 雨水過濾設(shè)施

雨水過濾設(shè)施其實(shí)在滯留池和雨水濕地中都有應(yīng)用，就是采用砂、土壤和有機(jī)質(zhì)等對雨水進(jìn)行過濾。雨水過濾設(shè)施可以收集并存儲雨水，而后進(jìn)行過濾，經(jīng)過過濾后，雨水中的懸浮物和有機(jī)物等基本上能被去除。

1.2.4 透水路面

透水路面在目前的城市建設(shè)中應(yīng)用得比較廣泛，比如城市道路的人行道、廣場的鋪裝等。透水路面既保證了正常的通行使用功能，同時也能讓雨水下滲，保證下雨時路面無積水，達(dá)到防滑降噪的效果。透水路面還能減輕大降雨時城市管道的壓力，并且可以攤鋪成不同的顏色和形狀，具有良好的景觀效果。

1.2.5 雨水收集裝置

天然水塘本身就是一種雨水收集裝置，其他的雨水收集裝置有雨水收集桶等。雨水收集桶在賓館、學(xué)校等區(qū)域使用得比較廣泛，將雨水收集起來再次利用，也符合低影響開發(fā)的理念。

1.2.6 LID樹池

LID樹池在目前的城市道路建設(shè)中使用得比較廣泛，將樹池設(shè)置成低凹的形狀，將數(shù)個樹池串聯(lián)起來，形成一個蓄留槽。

1.2.7 綠色屋頂

鋼筋混凝土的堆砌，會破壞自然環(huán)境中的綠地，綠色屋頂，就是在屋面上種植植物，補(bǔ)償建設(shè)時破壞的綠地，同時植物還能起到隔熱的作用，減少夏季空調(diào)的使用。

1.2.8 植被淺溝

在場地建設(shè)中，將景觀設(shè)計(jì)與LID技術(shù)結(jié)合起來，將種植植物的區(qū)域挖成淺溝，可以起到蓄滯雨水和過濾雨水的效果。

2 低影響開發(fā)技術(shù)與海綿技術(shù)及海綿城市的關(guān)系

低影響開發(fā)技術(shù)，是一種從宏觀上解決城市內(nèi)澇和面源污染的生態(tài)技術(shù)，是整體的全面的技術(shù)。將低影響開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到城市道路設(shè)計(jì)中，主要的一些措施就是建造生物滯留槽，例如雨水花園、轉(zhuǎn)輸型草溝以及生態(tài)滯留草溝等，這些能夠保留住雨水并且過濾、下滲的雨水花園、草溝之類裝置，我們形象地將它們稱為“海綿”，采用這種技術(shù)建造的城市，我們稱之為“海綿城市”。

3 因地制宜，科學(xué)合理地開展海綿城市建設(shè)

鎮(zhèn)江市2012年建設(shè)了華東地區(qū)第一條海綿技術(shù)城市道路——金山湖路。道路長1 757.74 m，紅線寬32 m。道路紅線西側(cè)30 m范圍內(nèi)規(guī)劃有一道景觀水系。由于金山湖路位于鎮(zhèn)江的北部濱水區(qū)，地塊高程較低，歷史上一直是內(nèi)澇等災(zāi)害的頻發(fā)地區(qū)。為了較好地解決內(nèi)澇問題，我們決定采用LID技術(shù)

LID解決城市內(nèi)澇和面源污染的主要途徑是錯峰和過濾凈化。在金山湖路道路工程設(shè)計(jì)中，道路排水系統(tǒng)采用雨、污水分流制，通過機(jī)非分隔帶兩側(cè)的開口路牙以及路面橫坡的設(shè)置，使得機(jī)動車道和非機(jī)動車道的路面雨水直接流入機(jī)非分隔帶。機(jī)非分隔帶選用了河卵石、透水性土壤、水洗粗砂以及水洗碎石等回填材料，該材料具有適合植物生長、蓄水、過濾凈化的優(yōu)點(diǎn)，如此一來，機(jī)非分隔帶便成了兼具蓄水和過濾凈化作用的雨水花園。雨水花園收集路面雨水，經(jīng)過入滲、過濾之后通過雨水口進(jìn)入排放管道最終排入道路西側(cè)水系；當(dāng)遭遇暴雨時，雨水花園可在一段時間內(nèi)蓄住雨水，從而錯過城市排澇的高峰期，大大減輕了城市管網(wǎng)的壓力；同時，經(jīng)過雨水花園的過濾，流向城市管網(wǎng)的雨水也得到了很好的凈化。道路東側(cè)地塊雨水通過過路管直接排入道路西側(cè)水系。(圖1)

圖1 金山湖路橫斷面及排水方式

由于合適的地理位置以及橫斷面設(shè)置，金山湖路按照海綿技術(shù)設(shè)計(jì)可以說是符合天時地利，因此取得了成功。后來鎮(zhèn)江市入圍國家海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市，海綿城市設(shè)計(jì)卻漸漸進(jìn)入了一個怪圈：只要是設(shè)計(jì)，必談海綿，有條件做海綿的一定要做，沒有條件做海綿的創(chuàng)造條件也要做。舉例如下：

案例一，有的城市支路寬度小，僅為一塊板形式，沒有中分帶或者側(cè)分帶空間設(shè)置雨水花園，為了強(qiáng)行推廣海綿城市，便在人行道兩個樹池之間設(shè)置一個長方體形狀的鋼筋混凝土槽，埋入人行道結(jié)構(gòu)以下，槽里回填碎石等材料，讓雨水流入槽中再行下滲。此舉雖然能夠讓雨水得到一定程度的凈化，但是在人行道中砌筑了大量的鋼筋混凝土溝槽，其實(shí)違反了海綿城市理念中建設(shè)與自然和諧的初衷，提高了造價，對城市建設(shè)也是一種污染，而且這種溝槽后期難以養(yǎng)護(hù)，容易堆積垃圾，經(jīng)過一段時間的使用，弊端逐漸顯現(xiàn)，逐漸被淘汰。

案例二，有的道路雖然有側(cè)分帶，但是寬度較小，只有1.5 m寬，這么小的寬度既要種樹，又要設(shè)置成雨水花園，雨水花園的介質(zhì)土對樹木成長不利，導(dǎo)致樹木無法成活或者長不大，而且由于寬度太小，雨水花園下滲的效果也不好，這種設(shè)計(jì)兩頭不討好，也屬于城市建設(shè)中的敗筆。

對此，筆者始終認(rèn)為海綿城市建設(shè)應(yīng)該因地制宜，在合適的地點(diǎn)做合適的事。比如前文中的金山湖路，路邊便是一道水系，采用海綿技術(shù)設(shè)計(jì)，雨水經(jīng)過凈化后可直接排入河中，基本可不設(shè)置縱向雨水管，只需埋設(shè)數(shù)道橫向支管便可，大大節(jié)約了工程造價，也為施工帶來了便利；而且雨水直接下河，不經(jīng)過城市排水系統(tǒng)，暴雨時可以緩解系統(tǒng)壓力。在這樣的地點(diǎn)、這樣的條件下對道路進(jìn)行海綿城市設(shè)計(jì)是符合天時地利的，也能得到甲方和施工單位等各方的支持。

4 海綿城市道路建設(shè)案例分析

如果遇到道路外面沒有水系的情況，應(yīng)該如何判斷這條路適不適合采用海綿城市技術(shù)建設(shè)？下面用筆者用自己設(shè)計(jì)過的一條道路舉例說明。

4.1 道路簡介

谷陽路北起丁卯橋路，交緯三路、緯二路、緯一路、星卯路、朱崗路(規(guī)劃)、谷崗路(規(guī)劃)、官山路，西至官塘橋路，上跨鎮(zhèn)大鐵路和滬寧鐵路，全長約2 655.78 m，紅線寬度為60 m，道路定位為城市主干路。

谷陽路道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為四幅路型式：4.0 m人行道+8.5 m輔道+5.0 m側(cè)分帶+11 m機(jī)動車道+3.0 m中分帶+11 m機(jī)動車道+5.0 m側(cè)分帶+8.5 m輔道+4.0 m人行道=60 m。

4.2 基于海綿城市設(shè)計(jì)理念，對道路進(jìn)行分析

(1) 谷陽路位于老城區(qū)，定位為城市主干路，在路網(wǎng)中地位較高，適宜采用海綿技術(shù)建設(shè)，打造標(biāo)桿項(xiàng)目。

(2) 谷陽路側(cè)分帶寬度達(dá)5 m，適宜打造成雨水花園，機(jī)動車道、輔道和人行道的雨水均可以流入雨水花園中過濾下滲。

綜合考慮以上兩點(diǎn)，谷陽路可以采用海綿技術(shù)建設(shè)。

4.3 谷陽路海綿實(shí)施方案

4.3.1 整體方案

谷陽路作為城市主干路，改造前道路無專門的雨污水管道系統(tǒng)。道路自身的雨水排放依靠路兩側(cè)的排水邊溝，雨水?dāng)y帶大量污染物(SS、COD、TN、TP、重金屬、油、脂等)排入水系，同時，由于缺乏污水管道，沿街部分門面及地塊污水或接入相交道路的雨水管道，或排入路兩側(cè)的排水邊溝下河，造成水環(huán)境污染及生態(tài)系統(tǒng)破壞。此外，道路現(xiàn)狀存在兩處豎向低點(diǎn)，分別位于丁卯橋路交叉口附近及四明河水系附近，遭遇大雨時存在積澇現(xiàn)象。

雨水排水改造設(shè)計(jì)將海綿城市的“滲、滯、蓄、凈、排”核心理念融入其中，針對不同重現(xiàn)期降雨，采用灰、綠結(jié)合的方式，將小、中、大三個不同層級的排水系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，做到“源頭減排”“管渠傳輸”“排澇除險”，形成完整的道路海綿體系。

(1) 源頭減排：利用寬度≥3 m的道路側(cè)分帶設(shè)置生態(tài)滯留草溝(雨水花園)，并與景觀設(shè)計(jì)無縫銜接，人行道設(shè)置透水混凝土鋪裝，降低整條道路的綜合徑流系數(shù)。人行道、輔道和機(jī)動車道徑流雨水順道路橫坡，通過路牙開洞，導(dǎo)流至側(cè)分帶草溝內(nèi)，通過草溝內(nèi)回填的過濾介質(zhì)的過濾作用，對雨水進(jìn)行凈化和處理，并對徑流總量進(jìn)行控制。雨水在草溝內(nèi)下滲、凈化、過濾后經(jīng)盲管系統(tǒng)排入雨水管道系統(tǒng)，超滲雨水經(jīng)溢流口收集后直接排入雨水管道系統(tǒng)。(圖2)

圖2 谷陽路排水方式

(2) 管渠傳輸：雨水管道布置在側(cè)分帶生態(tài)滯留草溝內(nèi)，雨水井井蓋采用圓形溢流雨水口，超標(biāo)雨水進(jìn)入溢流雨水口(井)，利用雨水管道系統(tǒng)排放到下游水體。

(3) 排澇除險：道路的一處豎向低點(diǎn)結(jié)合附近四明河水系在人行道設(shè)置澇水行泄通道，引導(dǎo)澇水排入附近水系；另一處交叉口附近低點(diǎn)通過在側(cè)分帶設(shè)置連續(xù)開洞路牙，將澇水引入側(cè)分帶內(nèi)，并通過設(shè)置多座溢流口強(qiáng)化收水。通過建設(shè)道路污水管網(wǎng)系統(tǒng)，有效收集沿線門面及地塊污水，實(shí)現(xiàn)雨污分流，提高了城市污水處理廠污水收集率，達(dá)到了污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的目的。

改造后的道路排水系統(tǒng)從源頭削減徑流污染，過程控制降雨徑流，保護(hù)了城市水環(huán)境，提升了城市水安全，充分體現(xiàn)了海綿城市及可持續(xù)發(fā)展的理念，在2021年汛期展現(xiàn)出了優(yōu)異的滯水、蓄水、排水能力，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，具有良好的生態(tài)防護(hù)和節(jié)能環(huán)保作用。

改造前道路雨水管道不成系統(tǒng)，道路雨水排放主要依靠自身豎向及路外邊溝，局部存在積水現(xiàn)象，影響周邊居民出行及交通安全。本次改造利用道路邊綠化帶，合理設(shè)置轉(zhuǎn)輸型草溝和生態(tài)滯留草溝。轉(zhuǎn)輸型草溝設(shè)置于邊綠化帶寬度<3米的區(qū)域，生態(tài)滯留草溝設(shè)置于邊綠化帶寬度≥3米的區(qū)域。人行道設(shè)置透水混凝土鋪裝，降低綜合徑流系數(shù)。

4.3.2 局部細(xì)節(jié)

(1) 人行道、輔道和機(jī)動車道徑流雨水順道路橫坡，通過路牙開洞，導(dǎo)流至側(cè)分帶草溝內(nèi)，通過草溝內(nèi)回填的過濾介質(zhì)的過濾作用，對雨水進(jìn)行凈化和處理，并對徑流總量進(jìn)行控制。雨水在草溝內(nèi)下滲、凈化、過濾后經(jīng)盲管系統(tǒng)排入雨水管道系統(tǒng)，超滲雨水經(jīng)溢流口收集后直接排入雨水管道系統(tǒng)。(圖3)

圖3 半幅道路雨水凈流組織

(2) 如圖4所示的圓形溢流雨水口為收水設(shè)施，與雨水檢查井結(jié)合設(shè)置；溢流口周圍散鋪卵石，起到沉淀雜質(zhì)、緩沖徑流的作用；草溝內(nèi)每隔一段設(shè)置一個碎石壘成的擋流堰，這樣雨水可以較長時間地蓄滯在草溝內(nèi)，不會一下子沖到下游雨水口。

圖4 草溝剖面

(3) 側(cè)分帶草溝每隔10 m設(shè)置5組橢圓形開洞路緣石收水，既保證景觀效果，又確保設(shè)施過流能力(圖5)。布置開洞路緣石的區(qū)域，平石做成斜坡，低于路面3 cm。入口處散鋪或固定卵石消能。(圖6)

圖5 開洞路緣石

圖6 卵石消能

5 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展和人類環(huán)境意識的提高，海綿城市設(shè)計(jì)理念在城市建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。海綿設(shè)計(jì)理念的初衷是人與自然和諧相處，人類的發(fā)展和建設(shè)，不應(yīng)該以破壞自然環(huán)境為前提。因此在進(jìn)行城市道路設(shè)計(jì)時，合理地判定道路是否適合采用海綿技術(shù)是非常重要的，只有因地制宜、去偽存真，才能設(shè)計(jì)出真正的海綿道路，從而為海綿城市建設(shè)添磚加瓦。