文/翟雪、謝得璞 沈陽(yáng)市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000
在城市化不斷發(fā)展背景下,我國(guó)對(duì)于水資源的管理提出的要求也越來(lái)越高,但就目前現(xiàn)狀看來(lái)在受到氣候變化、洪澇災(zāi)害、水質(zhì)污染等影響,就會(huì)在一定的程度上給城市的發(fā)展造成阻礙。在這種背景下加強(qiáng)市政道路設(shè)計(jì),充分的“海綿城市”理念應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中,能夠給優(yōu)化這些問(wèn)題提出更好的設(shè)計(jì)策略。因此對(duì)“海綿城市”理念在市政道路設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行探討,明確相關(guān)的設(shè)計(jì)策略有助于提高城市發(fā)展水平。
在市政道路設(shè)計(jì)過(guò)程中,“海綿城市”理念它屬于一種城市規(guī)劃以及設(shè)計(jì)理念,目的在于對(duì)城市的水資源進(jìn)行有效管理,從而避免洪澇災(zāi)害等問(wèn)題的出現(xiàn),同時(shí)還能夠改善水質(zhì)條件,提高城市的生態(tài)可持續(xù)性?!昂>d城市”理念主要核心思想是把城市打造成一個(gè)類(lèi)似于海綿體的整體結(jié)構(gòu),從而具備吸水儲(chǔ)水凈化水釋放水的功能,應(yīng)變氣候變化以及城市變化產(chǎn)生水資源的影響?!昂>d城市”理念的主要特征包括集雨和儲(chǔ)水設(shè)施,通過(guò)城市規(guī)劃師和設(shè)計(jì)師將城市中的建筑、道路和其他基礎(chǔ)設(shè)施納入水資源管理體系中,包括雨水收集系統(tǒng)、蓄水池和地下儲(chǔ)水設(shè)施,以便在降雨時(shí)儲(chǔ)存和管理水資源。同樣重要的是水質(zhì)凈化,通過(guò)人工濕地、植物過(guò)濾和生物濾池等方式,改善城市水體的質(zhì)量,減少污染物排放,提高水資源的可持續(xù)性。這一理念也將可持續(xù)發(fā)展與城市的增長(zhǎng)和發(fā)展相結(jié)合,以確保不對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響,同時(shí)提高城市居民的生活質(zhì)量。最后,“海綿城市”還注重氣候變化適應(yīng)性,使城市更能應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的極端降雨和干旱事件,減輕洪澇風(fēng)險(xiǎn),保護(hù)城市的基礎(chǔ)設(shè)施和居民的安全[1]。
市政道路工程項(xiàng)目中綠化帶是非常重要的組成部分,在整個(gè)項(xiàng)目中占比比較大,同時(shí)也是道路通行中的重要結(jié)構(gòu),對(duì)于儲(chǔ)存雨水有著重要的意義,所以要科學(xué)合理的進(jìn)行綠化帶設(shè)計(jì),其高度應(yīng)該超過(guò)道路本身的高度,總高度執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。在具體綠化設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),對(duì)綠化帶的功能展開(kāi)深入的分析,掌握市政道路工程運(yùn)行的實(shí)際情況,執(zhí)行規(guī)范技術(shù)要求,并進(jìn)行資源優(yōu)化分配。在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)全面貫徹落實(shí)責(zé)任管理制度,加強(qiáng)整個(gè)設(shè)計(jì)階段的監(jiān)督管理,確保設(shè)計(jì)方案達(dá)到工程的標(biāo)準(zhǔn),不會(huì)對(duì)整個(gè)市政道路工程運(yùn)行造成負(fù)面的影響。在綠化帶設(shè)計(jì)階段,考慮到建成綠色城區(qū),并且實(shí)現(xiàn)水資源的過(guò)濾和滲透,促進(jìn)水資源利用率的全面提升,也要解決當(dāng)前管道運(yùn)行環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題和偏差,實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的改善,給人們提供良好的生存環(huán)境。在具體設(shè)計(jì)階段,考慮到實(shí)際情況,選擇最佳的設(shè)計(jì)方法,使得自然水排放速度逐步減慢,促進(jìn)水體儲(chǔ)存能力的全面提升。綠化帶設(shè)計(jì)階段可以在雨水口進(jìn)行明溝設(shè)計(jì),然后再進(jìn)行引流,這種方式即使在降雨量比較大的城市,依然能夠快速進(jìn)行排水處理,防止雨水在道路淤積而造成城市內(nèi)澇的現(xiàn)象,也能夠保證水資源充分的利用。綠化帶設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以加入一些滲透水的裝置,使得雨水進(jìn)行滲透過(guò)濾處理,然后再進(jìn)入到城市內(nèi)部的重要渠道,促進(jìn)運(yùn)行效果的提升。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)通過(guò)使用立體三維模型的方式,分析綠化帶設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及周邊區(qū)域的特點(diǎn),使得設(shè)計(jì)方案具備科學(xué)性、合理性的要求,進(jìn)而保證綠化帶設(shè)計(jì)達(dá)到工程運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。綠化帶設(shè)計(jì)應(yīng)保證綠化帶具備一定的環(huán)保性功能,也能夠調(diào)節(jié)雨水,保證城市內(nèi)部正常的通行,不會(huì)造成嚴(yán)重的交通事故問(wèn)題,保障人民生命安全。城市綠化帶設(shè)計(jì)中,道路樹(shù)木主要采取灌木和地面植被組合的方式,對(duì)行道樹(shù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要考慮到城市建設(shè)的需求,并且要設(shè)置相應(yīng)的生態(tài)樹(shù)池,在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行透水鋪裝使用,快速排出雨水,改善城市的土壤環(huán)境,不僅能夠達(dá)到雨水凈化的效果,還能為我國(guó)海綿城市建設(shè)提供支持[2]。
城市道路環(huán)境的雨水系統(tǒng),生態(tài)樹(shù)池的原理主要是通過(guò)透水材料或者是植被覆蓋,對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行全面的改造,把生態(tài)樹(shù)池中的土壤高設(shè)定,在鋪裝地面標(biāo)高的下層能夠?qū)崿F(xiàn)雨水的滲透以及過(guò)濾,達(dá)到雨水的處理功能效果。在市政道路設(shè)計(jì)的階段中,針對(duì)城市內(nèi)部的道路小區(qū)以及等各種場(chǎng)所生態(tài)樹(shù)脂的應(yīng)用范圍已經(jīng)廣泛,能夠?qū)崿F(xiàn)雨水管理環(huán)境改善等目標(biāo)。因此在市政道路設(shè)計(jì)的階段中,需要結(jié)合實(shí)際情況,將生態(tài)樹(shù)脂的方位確定,同時(shí)要按照市政道路設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),做好相關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)格的確定,避免結(jié)構(gòu)過(guò)大引起的城市道路交通通行。需要注意的是,在進(jìn)行生態(tài)樹(shù)池設(shè)計(jì)的階段中還要考慮植物種類(lèi)的搭配,例如采用綠植花卉將相應(yīng)的色彩元素應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中,在提高功能的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)城市道路景觀美觀度的優(yōu)化,構(gòu)建出一個(gè)宜人的休閑空間,從而提升整體形象。
對(duì)市政道路項(xiàng)目進(jìn)行車(chē)行道設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),如果路面采取不透水的設(shè)計(jì)方式,城市內(nèi)熱島效應(yīng)會(huì)更加的明顯,所以設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分發(fā)揮出海綿城市的設(shè)計(jì)原則,具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不僅要考慮到相關(guān)道路的通行功能,還要分析道路結(jié)構(gòu)的本身,掌握其特點(diǎn),選擇合適的建設(shè)材料,從而使得雨水快速完成滲透,避免出現(xiàn)路面嚴(yán)重積水的問(wèn)題。根據(jù)市政道路通行的實(shí)際情況,選擇符合要求的透水材料,還要加強(qiáng)施工技術(shù)的應(yīng)用分析,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)道路通行質(zhì)量的全面提升,預(yù)防出現(xiàn)嚴(yán)重的交通事故。在具體設(shè)計(jì)階段,對(duì)整個(gè)市政道路進(jìn)行合理的單元?jiǎng)澐?,根?jù)不同區(qū)域的要求展開(kāi)個(gè)性化的設(shè)計(jì),全面落實(shí)海綿城市的設(shè)計(jì)理念,促進(jìn)設(shè)計(jì)效果的全面提升。此外,在市政道路設(shè)計(jì)階段,要注重排水道路的高度以及深度控制方面,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況合理設(shè)置排水通道,使得周邊的雨水能夠快速進(jìn)入到排水通道中,避免出現(xiàn)嚴(yán)重的城市內(nèi)澇現(xiàn)象,促進(jìn)道路通行穩(wěn)定性的全面提升。
在開(kāi)展人行道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),需要考慮實(shí)際情況,采用透水磚或者是透水混凝土材料作為基礎(chǔ)設(shè)施材料,這種材料能夠?qū)⒂晁焖俚臐B透到地底下,減少積水的累積。另外,在人行道下部設(shè)計(jì)的過(guò)程中,可以使用雨水收集以及凈化裝置,通過(guò)這些裝置能夠捕獲儲(chǔ)存雨水,之后通過(guò)系統(tǒng)性的處理,能夠?qū)⑦@些水用于灌溉或者是沖洗道路等用途,這種資源再利用的方式能夠減少自來(lái)水的使用降低了水資源浪費(fèi)的情況。在人行道設(shè)計(jì)的階段中,針對(duì)人行道底部的礫石層結(jié)構(gòu)要做好相應(yīng)的設(shè)計(jì),確保雨水能夠更快的滲透到地底下。一般而言,礫石層制作可以用于雨水的緩沖區(qū)減少積水問(wèn)題的出現(xiàn),同時(shí)還可以結(jié)合雨水收集系統(tǒng)把雨水儲(chǔ)入儲(chǔ)存設(shè)備當(dāng)中,能夠減少排水系統(tǒng)的負(fù)荷,降低洪水風(fēng)險(xiǎn),需要注意的是在進(jìn)行人行道周邊設(shè)計(jì)時(shí),將明溝區(qū)設(shè)計(jì)在高中可以設(shè)置雨水收集裝置,確保雨水出現(xiàn)倒流或者是積水的情況[3]。
溢流式雨水口主要是應(yīng)用在下沉式綠化帶結(jié)構(gòu)中,該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)高度通常要高于綠化帶種植土5cm 左右。在下沉式綠化帶本身水資源不足的情況之下,需要使用比較多的地表徑流,經(jīng)過(guò)溢流式雨水口進(jìn)行收集處理,確保雨水口和雨水管道能夠穩(wěn)定的連接,達(dá)到水資源充分利用的效果。溢流式雨水口應(yīng)用水井蓋的設(shè)計(jì)方式,使用鑄鐵材質(zhì)結(jié)構(gòu),預(yù)制混凝土裝配形成。為能夠滿足極端條件之下雨水收集的標(biāo)準(zhǔn),預(yù)留式雨水口應(yīng)設(shè)置在綠化帶高程最低的位置上,井蓋周邊需要設(shè)置卵石層結(jié)構(gòu),厚度為10cm左右,加強(qiáng)覆蓋處理。溢流式雨水口是城市排水系統(tǒng)中極為重要的組成部分,關(guān)系到地表徑流的處理效果,所以在雨水口的位置上設(shè)置攔污籃,能夠有效的隔絕污染物,防止出現(xiàn)擁堵的現(xiàn)象。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),結(jié)構(gòu)尺寸要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)通行的實(shí)際情況進(jìn)行確定,防止污染物進(jìn)入到管道之內(nèi)給整個(gè)通行的效果造成不利影響,也能夠優(yōu)化環(huán)保性能,促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)通行效果的提升[4]。
3.1.1 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)
某城市市政主干道項(xiàng)目的采用“海綿城市”設(shè)計(jì)理念代表一項(xiàng)創(chuàng)新而可持續(xù)的城市規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。這個(gè)項(xiàng)目的全長(zhǎng)達(dá)5.6km,呈雙向四車(chē)道的形式,路基斷面寬度達(dá)到46m,包括中間分隔帶、機(jī)動(dòng)車(chē)道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道、人行道、綠化帶等多個(gè)結(jié)構(gòu)組成。值得注意的是,項(xiàng)目中的一部分瀝青路面采用相當(dāng)厚度的69cm,以確保路面的堅(jiān)固和耐用。盡管所在區(qū)域地勢(shì)變化并不明顯,但城市的氣候特點(diǎn)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中必須得到充分考慮。這個(gè)城市位于亞熱帶季風(fēng)性氣候帶,夏季炎熱多雨,冬季寒冷少雨,年降雨量在988 到1082mm 之間,主要分布在6 月到9 月。這種極端氣溫和季節(jié)性的降雨模式增加城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)。因此,項(xiàng)目的設(shè)計(jì)必須考慮到這些氣候因素,以確保城市在極端氣象條件下的水資源管理能力。為滿足國(guó)家節(jié)能要求,該項(xiàng)目采用一系列“海綿城市”設(shè)計(jì)特點(diǎn),包括透水鋪裝、植草溝、生態(tài)樹(shù)池等結(jié)構(gòu)。這些設(shè)計(jì)元素的整合旨在實(shí)現(xiàn)雨水的收集、儲(chǔ)存、凈化和分流,以減少洪水風(fēng)險(xiǎn)和改善水質(zhì)。透水鋪裝使雨水滲透到地下,減少表面徑流,同時(shí)為城市增加綠化面積。植草溝和生態(tài)樹(shù)池有助于吸收和凈化雨水,從而提高城市生活環(huán)境和降低水資源管理的成本。
3.1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)
本文對(duì)項(xiàng)目所處地區(qū)近20 年的降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)和分析,這些數(shù)據(jù)為項(xiàng)目的海綿城市設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。在這個(gè)過(guò)程中,首先對(duì)這一區(qū)域的降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行排序,從大到小,以便更好地理解降雨分布的特點(diǎn)。這個(gè)排序數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在表1 中,它反映不同年份的日降雨量情況。
表1 道路參數(shù)控制
本次城市道路項(xiàng)目選擇應(yīng)用"雨污分流制"的設(shè)計(jì)理念,這是一項(xiàng)創(chuàng)新的水資源管理方法,旨在通過(guò)排水系統(tǒng)及時(shí)排出雨水,確保道路的可持續(xù)性和水質(zhì)保護(hù)。同時(shí),與低影響開(kāi)發(fā)(LID)設(shè)施的應(yīng)用相結(jié)合,該系統(tǒng)能夠有效地收集道路表面和兩側(cè)的雨水徑流,為城市環(huán)境和水資源管理做出貢獻(xiàn)。為確保設(shè)計(jì)的精確性,首先需要確定匯水面積,這要考慮到道路的平縱線位和地表形式。通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目的分析,發(fā)現(xiàn)道路上存在4 個(gè)相對(duì)高點(diǎn)和2 個(gè)相對(duì)低點(diǎn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)原則,將道路劃分為8 個(gè)匯水區(qū),每個(gè)區(qū)域具有不同的面積。這些匯水區(qū)的面積分別為8856m2、7656 m2、9328 m2、8155 m2、7863 m2、7782 m2、9016 m2和8522 m2。這個(gè)精確的匯水面積的確定對(duì)于道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要,以確保雨水得以及時(shí)有效地排出,不會(huì)導(dǎo)致洪水問(wèn)題或水質(zhì)污染。此外,暴雨強(qiáng)度的計(jì)算也是項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。通常,暴雨強(qiáng)度的計(jì)算需要基于最近10 年的降雨記錄進(jìn)行分析。不同城市的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度可能存在很大差異,這些差異可能受到降雨歷時(shí)和降雨重現(xiàn)期等因素的影響。需要注意的是,在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的階段中,需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行全面性的分級(jí)審核,保證雨水料的數(shù)據(jù)具有精確性,一般而言只有將強(qiáng)雨量的量計(jì)算出來(lái),才能夠?qū)Φ缆放潘到y(tǒng)的范圍以及功能進(jìn)行劃分,從而確保在極端天氣之下系統(tǒng)能夠有效運(yùn)行,減少洪水風(fēng)險(xiǎn)以及積水問(wèn)題的出現(xiàn),提高道路的功能性[5]。
LID(低影響開(kāi)發(fā))設(shè)施的設(shè)計(jì)方案在本次城市道路項(xiàng)目中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,這些方案旨在提高水資源管理效率、改善城市生態(tài)系統(tǒng),同時(shí)確保城市的可持續(xù)性。(1)透水鋪裝設(shè)計(jì):在人行道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,采用縫隙透水鋪裝的方法,透水磚制作采用普通硅酸鹽水泥材料,通過(guò)預(yù)制形成,間隙設(shè)置在10mm 左右。透水磚的厚度為10mm,底基層采用20cm 厚度的級(jí)配碎石制作,而墊層則采用厚度為5cm 的天然砂礫制作。對(duì)于行車(chē)道,采用透水瀝青混凝土制作,而不采用傳統(tǒng)的瀝青混凝土,同時(shí),綠色色彩的材料配置增強(qiáng)景觀效果。透水鋪裝的設(shè)計(jì)有助于雨水的滲透,減少表面徑流,從而有效地減輕洪水風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)美化城市環(huán)境。(2)開(kāi)口路緣石設(shè)計(jì):根據(jù)道路設(shè)計(jì)要求,設(shè)定間隔100m 的開(kāi)口路緣石,這些開(kāi)口的標(biāo)高不超過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)道的標(biāo)高3cm,以確保雨水迅速排放到綠化帶內(nèi),從而提高排水效果。路緣石的安裝高度要適中,采用干硬砂漿鋪砌施工,并在路緣石背部進(jìn)行填充和夯實(shí)處理,以防止穩(wěn)定性不足的問(wèn)題出現(xiàn)。(3)植草溝設(shè)計(jì):與以往不同,本項(xiàng)目中的植草溝采用側(cè)向傾斜的設(shè)計(jì),將植草溝放置在綠化帶臨近車(chē)行道一側(cè)1/5 的位置,從而避免連續(xù)降雨引起植物浸泡和死亡的問(wèn)題。這一設(shè)計(jì)有助于提高植物的存活率,同時(shí)提供有效的雨水管理。(4)生態(tài)樹(shù)池設(shè)計(jì):在生態(tài)樹(shù)池的內(nèi)部,鋪設(shè)一層厚度為50cm 的種植土,底部設(shè)置大約10cm 的碎石過(guò)濾層,同時(shí)添加一層陶粒。這種設(shè)計(jì)有助于提高樹(shù)木的生長(zhǎng)環(huán)境,確保樹(shù)木健康生長(zhǎng),并充分發(fā)揮樹(shù)池的生態(tài)功能,包括雨水收集和凈化。
雨洪管理模型是一款源自美國(guó)并廣泛應(yīng)用的動(dòng)態(tài)降雨—徑流模擬軟件,其功能非常強(qiáng)大,主要用于模擬分析城市降雨徑流條件。本文旨在通過(guò)使用雨洪管理模型,深入分析并評(píng)估在城市道路中引入低影響開(kāi)發(fā)(LID)后的徑流控制效果。下面是具體的分析步驟:針對(duì)不同的道路類(lèi)型進(jìn)行模型計(jì)算分析。在詳細(xì)計(jì)算的基礎(chǔ)上,確定各個(gè)排水管道的尺寸和位置,并明確與LID 設(shè)置組合方案,以便準(zhǔn)確捕捉各個(gè)構(gòu)件的屬性信息。將降雨量數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中,進(jìn)行計(jì)算以確定徑流數(shù)據(jù)信息。在此過(guò)程中,還需要分析各個(gè)子匯水分區(qū)的地表徑流控制效果,這些效果將在圖1 中得以展示。
圖1 海綿城市道路徑流控制率計(jì)算結(jié)果
通過(guò)圖1 的數(shù)據(jù)分析情況,可以發(fā)現(xiàn)在設(shè)定8 個(gè)會(huì)區(qū)系統(tǒng)中,每一個(gè)分區(qū)系統(tǒng)的徑流控制速度都超過(guò)了目標(biāo)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),他們的分區(qū)流進(jìn)控制率分別為3.6%、4.3%、3.7%、7.6%、8.7%、1.7%、4.8%和7.5%。從觀察這些數(shù)據(jù)可以明確的發(fā)現(xiàn),在道路設(shè)計(jì)的階段中,LED設(shè)施的布設(shè)已經(jīng)符合城市道路設(shè)計(jì)的要求,在一定的程度上達(dá)到徑流控制的需要,這對(duì)海綿城市里面的滲透目標(biāo)而言,符合設(shè)計(jì)要求。
綜合以上分析,在市政道路設(shè)計(jì)階段中采用“海綿城市”理念,能夠在一定的程度上改善城市水資源管理系統(tǒng),并且還能夠全面提高城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展水平?!昂>d城市”理念它主要是通過(guò)給予以及儲(chǔ)水設(shè)施綠色基礎(chǔ)設(shè)施水凈化等方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的提升,在本文分析中對(duì)海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了探討,同時(shí)結(jié)合某工程項(xiàng)目案例論述“海綿城市”理念應(yīng)用方式。往后還要加“海綿城市”理念的研究,不斷的優(yōu)化市政道路設(shè)計(jì)方案,積極的滲透“海綿城市”理念,從而確保市政道路設(shè)計(jì)的質(zhì)量,滿足實(shí)際需求,推動(dòng)我國(guó)城市的發(fā)展。