基于LID的海綿城市道路設(shè)計

文/程榮、杜雙雙、聶新玲、葉霓 安徽理工大學(xué) 安徽淮南 232000

1、雨季“城市看海”

2012年7.21 日，首都北京出現(xiàn)自1951年有完整氣象記錄以來最大的降雨，平均降水量達(dá)到了170mm,其中房山的降水量甚至達(dá)到了460mm.“7.21”北京特大暴雨給京城市民帶來了巨大的傷害，航班受阻，地鐵工地路面塌陷高速公路路面積水嚴(yán)重，至12.4萬人受災(zāi)，37人死亡，7人失蹤。專家認(rèn)為，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因除了雨季雨水充沛以外，其人為因素有城市的大規(guī)模建設(shè)，人類活動導(dǎo)致環(huán)境氣候的改變。近兩年內(nèi)，全國大約有3/5的城市出現(xiàn)不同程度的城市內(nèi)澇，其中約有3/10的城市出現(xiàn)3次以上的嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，最大積水時間超過一天的城市大約有50個。這些數(shù)據(jù)都在警示我們要好好保護(hù)我們的地球，并且不斷的反思改進(jìn)。造成這種現(xiàn)象的主要原因有兩個方面城市的大規(guī)模建設(shè)和環(huán)境氣候的改變。

1.1 城市的大規(guī)模建設(shè)

一方面城市的大規(guī)模建設(shè)，導(dǎo)致硬化面積越來越大，綠化覆蓋率低，植被破壞嚴(yán)重，地下水位下降迅速。雨水大約80%都是從市政的排水設(shè)施中流走，而現(xiàn)有的市政管道設(shè)施陳舊，維修困難，排放量過小容易造成城市內(nèi)澇。現(xiàn)在的道路設(shè)計，十分注重外觀，“面子工程”要做足，并沒有真正的關(guān)心過排水設(shè)施的問題，許多設(shè)計都存在不合理的地方，比如為了節(jié)省資金，采用使用材料較差，管徑小的管道，而且雨水口只設(shè)置夠建筑指標(biāo)要求的數(shù)量，不結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷乩砦恢迷鲈O(shè)相應(yīng)數(shù)量的雨水口。

1.2 環(huán)境氣候的改變

伴隨著城市進(jìn)程的加快，人類生存活動規(guī)模的擴(kuò)大，人類活動對氣候變化也產(chǎn)生了越來越大的影響。生活化境越來越好，但是我們的環(huán)境越來越差：大氣污染，霧霾，全球氣候變暖等問題觸目驚心。全球氣候變暖是全球氣候的持續(xù)升高。氣候變暖既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的居住環(huán)境。氣候變暖改變了自然界的雨水分布狀態(tài)，城市的“熱島效應(yīng)”使得城市的降雨量逐年增多，其排放量卻沒有變化甚至因為設(shè)備老化，維修困難等問題在逐漸減少，使得降雨量與排放量之間的成反比例模式增長，導(dǎo)致城市內(nèi)澇越來越重。

2、傳統(tǒng)的道路排水設(shè)施存在的問題

首先在對現(xiàn)有城市道路進(jìn)行“海綿化”改造時，我們需要了解目前城市道路的排水系統(tǒng)存在哪些問題，才能“對癥下藥”。傳統(tǒng)的排水模式“邊溝—雨水—市政管道”存在以下不足：

2.1 道路排水設(shè)施陳舊

遇到暴雨季節(jié)時，城市的硬化面積太大能夠下滲到地面的雨水資源不到百分之十五，大部分的雨水停留在表面。僅僅是通過路面的縱橫坡度來引導(dǎo)雨水進(jìn)入市政的雨水管道，導(dǎo)致地面徑流峰值增大，地表徑流量加大，而且市政的排水設(shè)施的排水能力有限，一旦超出它所能承受的范圍，就會出現(xiàn)暴雨內(nèi)澇、“城市看海”的現(xiàn)象。由于排水管道位于地下清理維修困難，改造更新耗費資金較多，且達(dá)到的效果不明顯，所以基本上城市的排水設(shè)施使用年限較久，道路排水設(shè)施陳舊。

2.2 雨水資源污染嚴(yán)重

路面上每天都會有各種污染物如：食品垃圾袋、汽車，摩托車等機(jī)動車的汽油或者柴油的殘留物、灰塵、輪胎的碎屑、工地等城市建設(shè)用車灑下的建筑材料生石灰，石子等。這些路面污染遇到雨水的沖刷隨著地表徑流匯入雨水收集管道中，使得收集到的雨水被污染，而且如果這些水資源被排放到水塘或者河流等地方會破壞生態(tài)環(huán)境，將點源污染擴(kuò)大為面源污染，治理難度加大。

2.3 雨水的收集利用率低

中國水資源總體特點：水資源充足，但是人均占有量不足，且與水分布不均勻，呈現(xiàn)南多北少，年內(nèi)年際分布不均，降雨多集中在夏季，連續(xù)的豐水、枯水較為常見。

按照國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)：

中國有34個省、自治區(qū)、直轄市，大約有一半的省(區(qū)、市)處于重度缺水狀態(tài)。有6個省、區(qū)(寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇)人均水資源量低于500立方米，為極度缺水地區(qū)。大部分地區(qū)年內(nèi)連續(xù)四個月降水量占全年的70%以上，連續(xù)豐水或連續(xù)枯水較為常見。但這70%的降水有將近4/5的水資源都白白流走了，沒有得到有效的利用。

3、海綿城市的概念及與LID的關(guān)系

海綿城市是指城市能像一塊海綿一樣吸收雨水，并將雨水蓄積、下滲到土壤層下補充地下水，通過植物凈化水體，需要時將蓄存的雨水“釋放”并加以利用，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種技術(shù)實現(xiàn)城市良性的水文循環(huán)，確保生態(tài)安全。我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織與2014年10月正式發(fā)布《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》（Low Impact Development）

3.1 兩者的目標(biāo)不同

根據(jù)國務(wù)院國辦發(fā)<〔2015〕75號文件<關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見>[2]，海綿城市的目標(biāo)為綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和利用。作為比較，2014年簽署生效的《洛杉磯低影響開發(fā)手冊》[3]將低影響開發(fā)（LID）的目標(biāo)描述為“通過減少峰值徑流量，水釋放速率，水流時間等方式減少或消除被改動區(qū)域或發(fā)展后區(qū)域的水文變化，手段為場地設(shè)計及雨洪水質(zhì)量控制措施”, 優(yōu)先實施“下滲（infiltrate）,截獲利用（capture and use）,高效生物下滲/BMP滯留系統(tǒng)（highefficiency bio-infiltrate/Retention system BMP）”。

3.2 LID是海綿城市建設(shè)的重要技術(shù)

根據(jù)住建部《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南 》，“建設(shè)海綿城市的途徑一是對城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)；二是生態(tài)恢復(fù)和修復(fù)；三是低影響開發(fā)（LID）”。這里就清晰地解釋了海綿城市與LID的關(guān)系，技術(shù)上，“海綿城市”內(nèi)化了低影響開發(fā)（LID）的方法及目標(biāo)，甚至是作為最核心部分。所以在官方語境中，海綿城市有時也被稱為低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建。

4、基于LID的海綿城市道路設(shè)計

4.1 海綿城市道路系統(tǒng)路面設(shè)計

道路鋪裝改用滲透鋪裝，對已經(jīng)建成的道路系統(tǒng)不用大費周章地把原有的道路鋪裝拆掉重建，可以利用LID技術(shù)對現(xiàn)有道路的綠化設(shè)施進(jìn)行改造，采用下沉式綠地，生態(tài)植草溝等方式收集雨水；對于現(xiàn)建和還未建的道路采用透水鋪磚，同時可增加鋪磚與鋪磚之間的間隙，增加雨水的滲透，提高地下水位，減小地表徑流數(shù)。

4.2 海綿城市道路系統(tǒng)路緣石設(shè)計

A.人行道外側(cè)路緣石抬高

從“滯”和“蓄”兩方面來控制雨水，由于部分道路人行道外側(cè)綠化帶高于人行道，因此把人行道外側(cè)路緣石抬高，使外側(cè)綠化帶雨水滯留在綠化帶內(nèi)，通過植物的凈化作用，改善水質(zhì)，并將大部分的雨水滲透到地下。

B.下沉式樹池帶

改變以往的單個樹池模式，將4～5個樹池連在一起做成綠化帶的形式可以起到“滯水”“蓄水”的作用。同時在樹池帶的末端降低側(cè)邊石的高度，當(dāng)雨水的深度超過攔蓄高度時就可以從降低的側(cè)邊石一側(cè)流出匯入市政雨水管道。同時可以在側(cè)邊石上開孔，適度增加慢車道的橫向坡度，這樣慢車道上的雨水就可以進(jìn)入樹池帶，以達(dá)到蓄水的作用。

4.3 海綿城市道路系統(tǒng)道路綠化設(shè)計

道路綠化與“海綿城市”理念相結(jié)合，不僅能夠美化環(huán)境，而且可以滯留、儲蓄雨水，對于解決現(xiàn)在的“雨季一來，城市看?！钡默F(xiàn)象很重要。生物滯留設(shè)施的重要方法有下沉式綠地、生態(tài)樹池、植草溝、綠化緩沖帶等。其運用的主要方法是綠化帶的高程與路緣石和地面的高程不同。路緣石的排水口的高程在綠化帶和地面之間，地面的高程最高。當(dāng)雨季來臨時，結(jié)合適當(dāng)?shù)脑黾拥缆返臋M向坡度，在路緣石上開孔，讓雨水進(jìn)入綠化帶中，綠化帶呈現(xiàn)中間低、兩側(cè)高的凹形地面。雨水進(jìn)入后通過植物的生態(tài)過濾作用，以達(dá)到凈化水的作用，增加雨水的滲入量，提高地下水的水位，實現(xiàn)自然界良好的水文循環(huán)。

總結(jié)：

通過以上對海綿城市道路系統(tǒng)化設(shè)計的分析，發(fā)現(xiàn)想要達(dá)到理想的排水效果，在設(shè)計施工的過程中，需要設(shè)計人員和施工人員的默契配合，盡量避免傳統(tǒng)的雨水排放方式，采用透水鋪裝，生態(tài)植草溝，下沉式綠地等LID技術(shù)，將城市中的雨污水有效的排出，減少城市內(nèi)澇的現(xiàn)象。海綿城市可以很好的補充城市地下水資源，減少城市排水系統(tǒng)的壓力，降低雨水徑流污染，改善道路行駛的舒適性和安全性，因此具有良好的發(fā)展前景。

[1]《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》

[2]〔2015〕75號文件<關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見>

[3]《洛杉磯低影響開發(fā)手冊》