市政道路構建海綿體系的措施探討

曹　華（中國城市建設研究院有限公司福建分院，福建 福州 350002）

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市政道路構建海綿體系的措施探討

曹華（中國城市建設研究院有限公司福建分院，福建 福州 350002）

低影響開發的道路雨水系統與平面布局、其他市政管線存在一定的銜接關系。本文主要結合“海綿城市”理念，對于城市道路海綿體系的構建中介紹了一些有效的措施，具體措施為城市道路橫斷面規劃設計、路面改造、改變道路排水方式、透水鋪裝、植被淺溝及下沉式綠地，對城市道路海綿城市的建設具有一定的借鑒意義。

市政道路；海綿城市；有效措施

引言

低影響開發（LID）系統是1990年在美國喬治省馬里蘭州環境資源署［1］首次被提出來的，其核心理念是想通過對場地進行合理開發以及對自然水循環進行模擬，達到降低運行費用、減小對現有自然環境破壞的目的。經過三年的監測數據表明，采用自然排水系統后美國西雅圖市SEA Street的暴雨徑流總量減少99%［1］。此外，英國也曾為了解決洪澇多發、污染嚴重等問題，最后將長期的環境和社會因素納入到排水體制及系統中，建立了可持續城市排水系統 （SUDS-Sustainable Urban Drainage Systems）［1］。隨著經濟的發展，我國也出現了許多環境問題，如水污染、洪澇災害等等。為了解決這一系列的問題，習總書記在2013年12月的中央城鎮化工作會議上明確提出了海綿城市建設的理念，2015年4月國務院發布 “水十條”，進一步推進海綿城市建設工作。然而，在海綿城市建設過程中“滲”的措施是尤為重要的，可是城市道路多為硬化路面而且占地面積為城市建設用地的20～30%［2］。因此，探討市政道路中的海綿體系構建措施具有一定的重要性，使得在滿足道路基本功能的前提下達到相關規劃提出的低影響開發控制目標與指標要求。

1　城市道路雨水系統的現狀

1.1城市道路雨水系統傳統排水方式

我國傳統的雨水系統排水方式主要是采取 “快排”的思路，通過一系列道路雨水設施將雨水快速排入河道，希望通過及時排除暴雨形成的地面徑流來減少暴雨引發的城市洪澇現象以及對道路路基、路面結構造成的損壞程度。

1.2城市道路雨水系統傳統排水問題

城市道路雨水系統傳統排水方式為：“道路匯水面-雨水口-市政管線”，這種排水方式容易產生許多突出問題，難以滿足現代城市建設對生態和環境的要求。因此，如何通過改變道路排水方式來改善城市生態環境，已成為城市海綿建設中的一個重大問題之一。基于此類問題日益突出，低影響開發（LID，Low Impact Development）系統的理念逐漸在我國被采納并引起熱潮。LID系統在道路排水方式上主要是構建一系列措施試圖通過一系列多樣化、合理化的景觀設施來控制城市雨水徑流的污染問題和徑流量問題。

1.3典型的道路LID設施應用

在市政道路進行海綿體的構建可以考慮從中央分隔帶、機動車道（車行道、輔道）、側分帶（綠化帶）、慢行道、樹池、退線綠化這幾個方面上將海綿城市的理念和建設設施進行實地應用。設施可在道路功能中的應用如表1所示。

雨水口的布置中，在綠化帶內雨水口一般采用溢流式雨水口，路面上雨水口采用偏溝式雨水口。若道路最低點處無路緣石開口，則應考慮在最低點路面增設偏溝式雨水口以防止路面積水。多路匯水時，道路縱坡均坡向交匯點，為了避免交匯點積水，應將交匯點一定范圍內做適當抬高，使雨水排向各路口雨水口。

表1　海綿城市設施在道路功能組成中的應用

2　雨水系統的銜接

城市道路雨水LID系統多是在已建的城市道路上進行改造設計，道路斷面形式決定了雨水系統LID設施的位置、類型、排水方式。在道路橫斷面設計中應優化道路橫坡坡向、路面與道路綠化帶及周邊綠地的豎向關系等，便于徑流雨水匯入低影響開發設施。因此，分析LID系統與道路斷面形式的銜接關系具有一定的意義。

《城市道路工程設計規范》（CJJ37-2012）［6］、《城市道路綠化規劃與設計規范》（CJJ75-1997）［7］中規定，城市道路紅線內的分隔帶包括分車綠帶、行道樹綠帶和路側綠帶，在這些道路綠帶內中可設置生物滯留設施、下凹綠地、植被淺溝等LID設施實現凈化水質，削減徑流總量。路面排水既可采用生態排水的方式，也可利用道路及周邊公共用地的地下空間設計調蓄設施將道路雨水引入道路紅線外綠地內的低影響開發設施內進行消納。

2.1城市道路雨水LID系統平面布局銜接

LID系統平面布局銜接分析，主要是考慮在不同用地類型及場地條件下，不同類型、功能的城市道路紅線內、外 LID技術措施與措施組合的選擇，LID技術措施及組合與行車道、混行道、人行道的位置布局關系。

單幅路由車行道、兩側的綠化隔離帶、兩側人行道組成，無中央分隔帶。路幅較寬的情況下，一般排水方式為雙坡排水，雨水徑流向道路兩側的人行道流動；路幅較窄的情況下，一般采用單坡排水形式。人行道與車行道之間是否設置綠化分隔帶，分兩種情況分析其平面布局銜接關系。若單幅路路幅較寬，人行道和車行道之間存在綠化分隔帶，則宜在綠化帶內設置LID措施或措施組合。單幅路或雙幅路時，若人行道、非機動車道和機動車道均坡向側分帶，其匯水區域包括全部路面；若僅機動車道坡向側分帶，其匯水區域僅為機動車道路面，人行道、非機動車道等匯水排至綠化退線。圖1為LID系統下單幅路雨水流向示意圖。

圖1　LID系統下單幅路雨水流向示意圖

雙幅路主要由中央分隔帶、車行道、兩側的綠化隔離帶、人行道組成。一般以道路中央分隔帶為界，采用雙坡排水，由中央分隔帶坡向兩側，或由兩側坡向中央分隔帶雙幅路為雙坡排水。車行道和人行步道徑流在道路橫縱坡作用下雨水匯入中央綠化帶和路側綠化帶內的雨水LID措施或措施組合，下滲雨水和超量徑流通過溢流井匯入市政雨水管線。圖2為兩側坡向中央分隔帶的雙幅路LID系統平面布局銜接關系示意圖。

圖2　LID系統下雙幅路雨水流向示意圖

三幅路無中央分隔帶，由機動車道、非機動車道、機動車和非機動車的綠化隔離帶以及人行道組成。三幅路在道路排水時，一般采用一般以主干道的中線為高點，采用雙坡排水，坡向兩側綠化分隔帶；非機動車道、人行道采用單坡排水。圖3為LID系統下三幅路雨水流向示意圖。

圖3　LID系統下三幅路雨水流向示意圖

四幅路由中央分隔帶、機動車道、非機動車道、機動車和非機動車的綠化隔離及人行道組成。四幅路道路排水時，一般每條機動車道以中央分隔帶為中點，采用雙坡向排水，由中央分隔帶坡向兩側，或者由兩側坡向中央分隔帶；非機動車道和人行道采用單坡排水。三、四幅路一般路面較寬，所以側分帶僅收集機動車道路面雨水，綠化帶下凹深度一般為10～20cm。圖4為LID系統下四幅路雨水流向示意圖。

圖4　LID系統下四幅路雨水流向示意圖

2.2道路LID措施與管線高程的豎向銜接

道路雨水LID設施與穿孔排水管線及溢流管線的銜接性與土壤的滲透性能有關。

土壤滲透性能好，雨水徑流可下滲到種植土層之后再進入排水層滯留。此類情況下，LID設施中不需要設置穿孔排水管，結構最為簡單，經濟高效。

土壤滲透性能一般，該情況下需要考慮最大化設施的水平面積達到減少滯留區的深度的目的，從而可以避免出現長期積水的現象，同時也可以達到凈化水質和削減徑流量的作用。另外，當土壤滲透性能一般的情況下，盡量設置溢流豎管，在礫石層考慮敷設穿孔排水管。

土壤滲透性能差，為了減少徑流量實現最大程度的雨水滯留，則需在設施底部和周邊包裹防滲土工織物，緊鄰防滲土工布鋪設穿孔排水管，使其能夠快速排放下滲雨水，同時，要注意防止雨水直接滲入地下水中造成污染。

合理布置道路綠化作為改善道路雨水排放方式的一項重要措施，在其設計的過程中應特別注意考慮到道路LID措施與平面布局和豎向的管線銜接問題。

3　市政道路構建LID的有效措施

LID系統設計中應用在城市道路雨水排放問題上應達到三個目標：①源頭管理雨水徑流；②利用植物和土壤的自然過程過濾、凈化雨水；③削減洪峰流量。

3.1城市道路橫斷面的規劃設計

城市道路的規劃設計時要綜合考慮交通和海綿城市建設兩方面的問題。在滿足交通要求的前提下，城市道路徑流雨水應通過設置的雨水低影響開發設施進行處理。另外，在道路橫斷面規劃設計中應考慮近、遠期結合，充分考慮景觀和交通功能以適應未來城市的建設發展。如在道路橫斷面的規劃設計上可以考慮：工業區道路斷面以單幅路、兩幅路為主，生活區道路斷面般以單幅路、兩幅路、三幅路斷面為主，商業區道路斷面以兩幅路為主［3］。

3.2路面改造

對于老城區而言，路網布局已經形成，因此要在原有的硬化路面上想辦法進行改造以促進雨水的自然下滲排放，同時減少徑流中攜帶著的各種污染物。對現有道路的改造主要是要做到最大程度地減少改造過程中對城區產生的干擾。因此，應該依據城市道路空間條件合理采用LID措施以降低道路硬化路面的連續性。對于新建的城區應該在從建設城市道路時就將透水鋪裝等海綿措施應用到工程中。

透水鋪裝主要可以分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝土鋪裝、透水瀝青混凝土鋪裝、嵌草磚及園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等［4］。透水磚鋪裝和透水水泥混凝土鋪裝一般適用于廣場、停車場、人行道以及車流量和荷載較小的道路。近年來由于透水性路面鋪裝的透水性和透氣性好，能夠有效削減徑流總量，回補地下水，降低城市熱島效應的作用，因此在城市道路中得到越來越廣泛的應用。

3.3改變道路排水方式

傳統道路排水是通過道路坡度引導路面雨水匯流至雨水口，這是一種“重排不重用”的理念，遇到大暴雨時只能通過強排措施解決問題。LID道路排水模式是基于現有的道路斷面形式、路面坡度坡向和周邊空間條件進行設計，中央分隔帶下凹，滯留自身雨水徑流，下滲雨水和超量雨水通過溢流井和滲水盲管排入市政雨水管線。一般機動車道徑流在重力作用下沿路面坡度匯集至邊溝，之后再進入滯留池等雨水LID措施進行凈化，超量的雨水再通過溢流口進入市政雨水管線；非機動車道徑流首先匯入生態樹池，超量雨水通過暗渠流入綠地；人行道采用透水鋪裝，徑流坡向綠地。

3.4植被淺溝及下沉式綠地

植被淺溝是指地表溝渠不僅可以收集、輸送和排放徑流雨水，通過植物使其具有一定的雨水凈化作用，該類溝渠可用于銜接其他各單項設施、城市雨水管網系統和超標雨水徑流排放系統［4］。植被淺溝要求道路具有連續、長距離的景觀綠帶，植被淺溝的距離越長，對徑流的流速削減和凈化效果越好。下沉式綠地應盡量采用盲管（花管）疏導雨水。該措施能夠利用下凹空間充分蓄集雨水、削減洪峰流量、減輕地表徑流污染等，一般可廣泛應用于城市建筑與小區、道路、綠地和廣場內［4］（如圖5）。

3.5道路紅線外綠化退線

之前的道路規劃大多都沒有明確提出進行綠化退線，近年來特別是結合海綿城市概念提出后道路規劃進一步對綠化退線作了要求。綠化退線，位于道路紅外線之外，可布置生物滯留設施、下凹式綠地、雨水濕地等消納人行道、非機動車道的雨水，同時與景觀專業結合，又能形成良好的景觀效果。

圖5　植被淺溝及下沉式綠地

4　結語

有研究表明，通過LID措施組合達到的降低徑流峰值的控制效果明顯會比單一的LID措施好［2］。因此，在工程實踐中要合理利用LID措施，實現分級削減、控制徑流量，全面提高城市的雨水資源利用效率。對于市政道路雨水排放系統的建設應因地制宜從系統的規劃、布局的銜接上合理安排以建立一系列生態可持續的綜合性措施來實現人與自然的和諧相處。

［1］劉文波，王 路，林 潔.城市雨洪管理控制體系的發展概述［A］.第十屆國際綠色建筑與建筑節能大會論文集［C］.2014，8.

［2］陳宏亮.基于低影響開發的城市道路雨水系統銜接關系研究［D］.北京建筑大學，2013.

［3］鄭茂松.適應海綿城市建設的道路橫斷面規劃設計［J］.城鄉建設，2016（04）：48～49.

［4］海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）.住房城鄉建設部.

［5］李 彤.城市道路排水措施生態化分析及案例介紹［J］.城市道橋與防洪，2014，12（3）：99.

［6］《城市道路設計規范》（CJJ37-2012）［S］.

［7］《城市道路綠化規劃與設計規范》（CJJ75-1997）［S］.

2016-5-20

U412.37

A

2095-2066（2016）17-0207-03