海綿城市理念在城市次干道的應(yīng)用

謝 超 凌

(廈門市集美建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 廈門 361021)

海綿城市理念在城市次干道的應(yīng)用

謝 超 凌

(廈門市集美建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 廈門 361021)

海綿城市設(shè)施通過雨水自然積存、自然滲透的作用，可減少雨水外排量，緩解城市內(nèi)澇與水資源短缺的矛盾，對(duì)城市次干道利用下沉式綠地、透水鋪裝等海綿措施進(jìn)行了闡述，經(jīng)復(fù)核證明該措施可實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率70%的目標(biāo)。

海綿城市，低影響開發(fā)，下沉式綠地，透水鋪裝

隨著城市化進(jìn)程加快和人們生活水平提高，城市內(nèi)澇頻發(fā)與水資源短缺的矛盾與日俱增。據(jù)住建部2010年對(duì)351個(gè)城市專項(xiàng)調(diào)研顯示，62%的城市在2008年—2010年間發(fā)生過內(nèi)澇[1]。內(nèi)澇是因?yàn)榇蟛糠钟晁疅o法及時(shí)通過雨水口、管道、泵站等灰色設(shè)施這種傳統(tǒng)的快排模式排放[2]。這種快排的模式減少水的循環(huán)利用及地下水補(bǔ)充[3]，在洪峰來時(shí)一排了之。另一方面為了滿足日常生活用水，又從遙遠(yuǎn)的水資源地引水。廈門市供水水源約80%取自市域外的九龍江，本市水資源開發(fā)利用率較高，進(jìn)一步開發(fā)利用難度大，潛力小。雨水利用將成為解決廈門市水資源短缺的重要途徑[4]。城市道路約占城市用地的15%～20%[5]，雨水量也相當(dāng)豐富。因此，利用海綿設(shè)施減少道路雨水徑流量并部分資源化，將有利于緩解廈門市水資源緊張的問題。

1 海綿城市理念

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸、滲、凈、蓄，需要時(shí)“釋放”并加以利用，是一種建立在生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施之上的生態(tài)型城市建設(shè)模式[6]。低影響開發(fā)(LID)設(shè)施是通過建設(shè)小型生態(tài)排水設(shè)施，實(shí)現(xiàn)源頭減排，減少開發(fā)行為對(duì)場(chǎng)地水文特征的沖擊。車伍等認(rèn)為低影響開發(fā)系統(tǒng)可分為狹義和廣義，狹義指一些源頭上應(yīng)用的分散式小型設(shè)施，主要有生物滯留(雨水花園)、透水鋪裝、植草溝、綠色屋頂?shù)龋粡V義則還包括雨水塘、濕地、多功能調(diào)蓄洪泛區(qū)等綠色基礎(chǔ)設(shè)施[7]。

2 海綿設(shè)施在次干道中的應(yīng)用

本案以廈門市集美區(qū)某一城市次干道為例(標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖1)，市政道路紅線寬度24 m=2.5 m(人行道)+2 m(綠地)+15 m(機(jī)動(dòng)車道)+2 m(綠地)+2.5 m(人行道)。人行道和機(jī)動(dòng)車道的雨水都排入綠化帶，綠化帶為下凹式綠地，排入其中的雨水經(jīng)過下滲進(jìn)入地下回補(bǔ)地下水，過量雨水經(jīng)過溢流口排入雨水管道。

2.1 下凹式綠地

廣義的下凹式綠地泛指具有一定調(diào)蓄容積的可用于儲(chǔ)存蓄滲徑流雨水的綠地，包括生物滯留設(shè)施、滲透塘、濕塘、雨水濕地等[8]。本案下凹式綠地是利用市政道路2 m寬綠化帶中下凹空間充分蓄集徑流雨水，有效增加雨水下滲時(shí)間的一種綠地雨水調(diào)蓄技術(shù)。李永福等研究認(rèn)為其起到削減洪峰流量、推遲洪峰時(shí)間、減輕地表徑流污染、減少澆灌用水作用得益于兩方面:一是利用自身下凹空間儲(chǔ)存功能，二是其良好的下滲功能[4]。

本次干道車行道雨水徑流以1.5%的坡度流向路緣石開口并進(jìn)入綠化帶，綠化帶比車行道低約15 cm，開口處放置鵝卵石以緩沖水流，綠地的種植土中摻砂20%～30%。人行道雨水徑流以2%的坡度直接流向綠化帶。綠化帶中每25 m設(shè)置橫檔，距離橫檔1 m處設(shè)置溢流口。若遇臺(tái)風(fēng)暴雨天氣，超量雨水通過略低于路面高程的溢流口排入市政雨水管，溢流口高于綠地約11 cm。

雨水徑流中的污染物經(jīng)綠化帶吸附、過濾后，其中污染物濃度均有下降。研究表明下凹式綠地對(duì)COD，BOD5，TP,TN,SS等均有良好的去除效果，能從劣于地表水Ⅳ類環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提升到地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可用于下滲補(bǔ)充地下水[9,10]。

適應(yīng)廈門環(huán)境的鄉(xiāng)土植物是綠化帶植物的首選，以陽(yáng)性濕生植物為主，且兼顧根系發(fā)達(dá)、耐淹(1 d～3 d)、耐污染、對(duì)徑流污染凈化能力強(qiáng)的植物,如:美人蕉、鳶尾等。

2.2 透水鋪裝

透水磚路面是具有一定厚度、空隙率及分層結(jié)構(gòu)的以透水磚為面層的路面。透水磚路面的結(jié)構(gòu)自上而下依次為：面層、找平層、基層、墊層[11]。透水鋪裝采用2.5 m寬的透水磚路面，結(jié)構(gòu)層(如圖2所示)為：6 cm厚環(huán)保透水性地磚面層+3 cm干硬性水泥穩(wěn)定中粗砂+18 cm厚透水混凝土層，路基壓實(shí)度不小于92%(重型標(biāo)準(zhǔn))。

人行道透水路面也能有效的補(bǔ)源回灌地下水。雨水主要是通過透水鋪裝材料自身的透水速率及材料間的縫隙下滲[12]。趙飛等把透水鋪裝下滲過程分兩步，一是吸濕過程，二是傳遞過程。傳遞過程實(shí)際上是以重力為主要作用的下滲過程[13]。鋪裝層滲透系數(shù)決定于面層、找平層和墊層的最小滲透系數(shù)[11]。透水磚面層的透水系數(shù)應(yīng)當(dāng)不小于0.1 mm/s，基層的透水系數(shù)應(yīng)當(dāng)不小于1×10-3mm/s。由于基層土壤滲透能力相對(duì)較小，雨水下滲速率主要受其影響。

透水鋪裝能大大降低地面徑流量，特別是初期雨水，基本上不會(huì)形成徑流。透水鋪裝的降雨滲透率能由硬化路面的10%～15%提高到75%以上[14]。在下滲的過程中，通過吸附等功能顯著減少雨水徑流中污染物濃度，達(dá)到回灌地下水標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而下滲補(bǔ)充地下含水層。

3 調(diào)蓄參數(shù)復(fù)核

3.1 綜合徑流系數(shù)

V=10HφF。

其中，V為設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積，m3；H為設(shè)計(jì)降雨量，mm；φ為綜合雨量徑流系數(shù)(φ=(φ綠地·F綠地+φ機(jī)動(dòng)車道·F機(jī)動(dòng)車道+φ人行道·F人行道)/(F綠地+F機(jī)動(dòng)車道+F人行道)，其中，φ綠地=0.15，φ機(jī)動(dòng)車道=0.9，φ人行道=0.38)[15]；F為匯水面積，hm2。

可得，綜合雨量徑流系數(shù)φ=0.67。

3.2 年徑流總量控制率

年徑流總量控制率一般作為低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的徑流總量的控制指標(biāo)[8]。依據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》的設(shè)計(jì)，廈門市位于年徑流控制Ⅳ區(qū)，其控制率應(yīng)為70%～85%之間。《廈門市馬鑾灣國(guó)家海綿城市建設(shè)試點(diǎn)實(shí)施方案》，馬鑾灣年徑流總量控制率不低于70%，相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為26.8 mm[16]。綜合考慮，本案年徑流總量控制率取70%。可得設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積為129.28 m3，下沉深度11 cm。可見，下沉深度控制在10 cm～15 cm即可滿足年徑流總量控制率在70%以上。

4 結(jié)論與建議

通過對(duì)24 m城市次干道海綿設(shè)施的復(fù)核，證明采用下沉式綠地、透水鋪裝能夠滿足年徑流總量70%以上的控制目標(biāo)。廈門作為海綿城市試點(diǎn)城市之一，應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家在LID管理、技術(shù)與法規(guī)等方面的經(jīng)驗(yàn)，加快出臺(tái)海綿城市法律、法規(guī)等；進(jìn)一步研究透水瀝青路面的應(yīng)用對(duì)海綿城市建設(shè)的影響；構(gòu)建監(jiān)測(cè)體系，加強(qiáng)LID設(shè)施的維護(hù)，調(diào)整設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)。

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Application of sponge city concept in sub trunk road

Xie Chaoling

(XiamenJimeiConstructionandDevelopmentCompanyLtd,Xiamen361021,China)

Through natural accumulation and infiltration of rainwater, sponge city construction reduces the amount of draining, solving the conflict of urban waterlogging and water shortage. Applying of the LID methods in sub trunk road, such as sunken greenbelt, pervious pavement and so on, the volume capture ratio of annual rainfall can achieve 70%.

sponge city, low impact development, sunken greenbelt, pervious pavement

1009-6825(2017)21-0106-02

2017-05-18

謝超凌(1980- )，男，碩士，工程師

TU201.5

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