基于海綿城市理念的城市道路設(shè)計(jì)方案探討

楊玉葉

合肥鯤鵬房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，安徽合肥 230088

近年來(lái)，城市化進(jìn)程的步伐越來(lái)越快，城市綠地面積以及自然流域面積逐漸縮小，導(dǎo)致城市水文條件受到很大影響，地表徑流量逐漸增加，但是雨水下滲以及蒸發(fā)量卻越來(lái)越小，導(dǎo)致城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)大大增加。與此同時(shí)，在城市開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中，水資源不可避免的受到污染，加劇了城市水資源緊缺的局面。現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的雨水排放模式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求。城市道路必須更好地適應(yīng)環(huán)境變化，像海綿一樣具備吸水、滲水、蓄水以及凈水功能。相較于傳統(tǒng)的雨水排放措施，海綿城市道路設(shè)計(jì)可以有效控制地表徑流，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。將海綿城市理念應(yīng)用到城市道路設(shè)計(jì)中，是建設(shè)現(xiàn)代化城市的重要途徑，也是實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)良性循環(huán)的關(guān)鍵舉措。文章主要探討基于海綿城市理念的城市道路設(shè)計(jì)方案[1]。

1 海綿城市概述

1.1 海綿城市理論

在建設(shè)海綿城市時(shí)，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先的基本原則，將自然環(huán)境與人工改造有機(jī)結(jié)合起來(lái)，在確保城市防洪排澇安全的前提下，對(duì)雨水進(jìn)行自然匯集、下滲以及凈化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水資源的最大化利用。在進(jìn)行海綿城市規(guī)劃建設(shè)時(shí)，規(guī)劃師需要對(duì)自然降水、地下水以及地表水的系統(tǒng)性特征進(jìn)行全面考慮，在此基礎(chǔ)上有效協(xié)調(diào)給排水等各個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)城市發(fā)展過(guò)程中的雨水問(wèn)題進(jìn)行有效處理，是建設(shè)海綿城市的主要目標(biāo)，這些問(wèn)題有雨水污染、缺水、雨水徑流等，其處理方式主要分為以下3種：

第一，對(duì)城市原有生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。城市生態(tài)系統(tǒng)包括濕地、天然河道、池塘、湖泊、草原及森林等，這些海綿體是城市進(jìn)行雨水儲(chǔ)備的重要途徑，能夠促進(jìn)城市水系統(tǒng)良性循環(huán)。

第二，對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)、修復(fù)。過(guò)去在城市建設(shè)過(guò)程中，受各方面因素影響，城市海綿體或多或少受到一定破壞，此時(shí)需要利用海綿城市理念對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)與修復(fù)。

第三，新建城市海綿體。在海綿城市建設(shè)過(guò)程中，采取LID技術(shù)進(jìn)行新一批城市海綿體建設(shè)，對(duì)城市發(fā)展規(guī)模進(jìn)行合理控制，盡可能實(shí)現(xiàn)城市不透水區(qū)域面積的減小，降低城市建設(shè)對(duì)水系統(tǒng)的破壞與干擾[2]。

1.2 海綿道路的優(yōu)缺點(diǎn)

1.2.1 海綿道路的優(yōu)點(diǎn)

第一，對(duì)地下水進(jìn)行有效補(bǔ)充。調(diào)查研究顯示，傳統(tǒng)的城市道路設(shè)計(jì)采取快排方式，雨水需要通過(guò)路面向排水管道中匯集，并且盡可能快地通過(guò)給排水管道排出，向城市河流、湖泊中流入，雨水基本上都是由管道排出，地下水也就很難得到及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致對(duì)雨水資源的利用效率較低。通過(guò)建設(shè)海綿道路，可以實(shí)現(xiàn)雨水由路面向基層的深入，在層層滲透作用下，雨水能夠有效補(bǔ)充到地下水中。在道路兩側(cè)建設(shè)LID設(shè)施，雨水可以向地下滲透，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水資源的最大程度利用。

第二，降低洪峰量，減少城市排水系統(tǒng)壓力。過(guò)去在城市道路設(shè)計(jì)中，要對(duì)地表雨水進(jìn)行迅速排泄，主要是通過(guò)城市排水系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而，隨著城市建設(shè)速度越來(lái)越快，城市不透水區(qū)域的面積也有了顯著增加。一旦出現(xiàn)持續(xù)性暴雨天氣，城市排水系統(tǒng)很難迅速將雨水排出，從而引發(fā)城市內(nèi)澇。海綿道路的建設(shè)能夠?qū)τ晁M(jìn)行蓄水、滲水、滯水，從多個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的排泄，在這種情況下，城市道路排水管道的流速、流量會(huì)大大降低，進(jìn)而減小城市排水系統(tǒng)壓力。

第三，解決雨水污染問(wèn)題。在降雨天氣，雨水會(huì)對(duì)路面進(jìn)行沖刷，進(jìn)而受到多重污染，包括路面重金屬、垃圾以及可溶性污染物等，導(dǎo)致城市徑流污染嚴(yán)重。通過(guò)建設(shè)海綿道路，雨水可以直接通過(guò)路面向地下滲透，在下滲過(guò)程中，路面生態(tài)設(shè)施以及土壤微生物會(huì)對(duì)雨水進(jìn)行一定程度的處理，大大減少雨水污染物，從而達(dá)到凈化雨水的目標(biāo)，解決城市雨水污染問(wèn)題。

第四，提高城市道路安全性。實(shí)踐研究表明，雨天的海綿道路路面沒(méi)有積水現(xiàn)象，車輛在行駛過(guò)程中，輪胎和地面附著力會(huì)大大增加，車輛行駛造成的雨霧現(xiàn)象會(huì)明顯減少。在這種情況下，雨天車輛行駛的安全性得到有效提升。與此同時(shí)，海綿道路具有透水性特點(diǎn)，車輛在行駛過(guò)程中，輪胎和路面之間的壓縮、抽吸現(xiàn)象會(huì)得到改善，有效提升行車舒適度。

1.2.2 海綿道路的缺點(diǎn)

海綿道路雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中依然存在一些缺陷，具體表現(xiàn)如下：第一，道路抗剪性不強(qiáng)。海綿道路具有良好的透水性，這也就意味著道路結(jié)構(gòu)密實(shí)度不高，相較于傳統(tǒng)路面結(jié)構(gòu)，海綿道路抗剪性相對(duì)薄弱。在重荷載車輛剎車、轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，路面很容易產(chǎn)生剪切破壞；第二，路面清理工作量大。受特殊道路結(jié)構(gòu)影響，海綿道路具有較大的孔隙率，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，細(xì)小的砂礫可能會(huì)導(dǎo)致道路孔隙受到堵塞，因此要經(jīng)常對(duì)路面進(jìn)行沖洗，從而保持道路孔隙暢通[3]。

2 基于海綿城市理念的城市道路設(shè)計(jì)方案探討

2.1 海綿道路的透水瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第一，Ⅰ型透水瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)乇韽搅鬟M(jìn)入路面上面層后，會(huì)進(jìn)入到臨近排水設(shè)施中。一般采用厚度為4cm的PAC-13透水瀝青作為表面層材料，采用密級(jí)配瀝青混合料作為中下面層材料，其厚度約為6～8cm。基層屬于半剛性基層，底基層則屬于穩(wěn)定性基層。在城市道路設(shè)計(jì)中，要想實(shí)現(xiàn)道路兩側(cè)噪音、地表雨水徑流量的減小，一般采用Ⅰ型透水瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

第二，Ⅱ型透水瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)乇韽搅鬟M(jìn)入路面上面層后，同樣進(jìn)入到臨近排水設(shè)施中。采用厚度為4cm的PAC-13透水瀝青作為表面層材料，采用8cm厚度的PAC-20或6cm厚度的PAC-16透水瀝青混合料作為下面層材料。上基層屬于穩(wěn)定性基層，所用材料為透水瀝青，封層被設(shè)置在上面層和中面層二者之間。基層屬于半剛性基層，墊層則屬于穩(wěn)定性墊層。對(duì)于暴雨多發(fā)地區(qū)，要想有效解決城市內(nèi)澇問(wèn)題，一般采用Ⅱ型透水瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案[4]。

2.2 海綿道路的透水混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第一，半透水混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使用18～20cm厚度的透水混凝土作為道路面層。將不透水封層設(shè)置在面層和基層二者之間。當(dāng)雨水滲入到面層時(shí)，由封層表面向排水設(shè)施中排入，從而有效保護(hù)基層，使得基層免受雨水沖蝕。半透水混凝土路面結(jié)構(gòu)具有較高的孔隙率，因此路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不高，通常用于非機(jī)動(dòng)車道。

第二，全透水混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。面層厚度通常為18～20cm左右，屬于透水型面層。將厚度約15cm的墊層設(shè)置在基層和土層之間。地表雨水徑流可直接向路基滲透，路面穩(wěn)定性和承載力相對(duì)薄弱，因此，非機(jī)動(dòng)車道、人行道以及景觀道路中一般采用全透水混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.3 海綿城市道路的LID設(shè)施組合優(yōu)化設(shè)計(jì)

海綿城市將傳統(tǒng)排水系統(tǒng)、超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)和低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)結(jié)合在一起。傳統(tǒng)排水系統(tǒng)和低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)相互配合，起到收集、運(yùn)輸和排放雨水徑流的作用。

第一，機(jī)動(dòng)車道和公交用專用車道。目前，城市地下水資源普遍存在匱乏現(xiàn)象，為了改善這一問(wèn)題，需要利用雨水對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)給。利用透水路面即可有效解決這一問(wèn)題，同時(shí)對(duì)城市熱島效應(yīng)進(jìn)行有效緩解。除此之外，為了防止雨水對(duì)路基造成沖刷和侵蝕，在設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)時(shí)一般采取不透水基層。當(dāng)雨水向不透水基層滲透時(shí)，雨水可以沿著基層表面向盲溝、分隔帶中排放。

第二，非機(jī)動(dòng)車道和人行道。調(diào)查研究顯示，在降雨天氣，傳統(tǒng)的非機(jī)動(dòng)車道、人行道等表面普遍有積水問(wèn)題，導(dǎo)致行人、行車安全性受到一定影響。為了解決路面積水問(wèn)題，在設(shè)計(jì)非機(jī)動(dòng)車道及人行道時(shí)，設(shè)計(jì)師可選用透水鋪裝，實(shí)現(xiàn)雨水向路基的直接滲透，不僅可以有效改善路面積水現(xiàn)象，還能補(bǔ)給地下水，促進(jìn)水循環(huán)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，城市建設(shè)水平有了顯著提升。現(xiàn)階段，人們的環(huán)保意識(shí)有了很大提升，對(duì)城市環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注程度也越來(lái)越高。海綿城市屬于現(xiàn)代城市規(guī)劃設(shè)計(jì)理念，在城市道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用海綿城市理念，不僅能夠有效提升道路安全性，還能補(bǔ)給地下水、改善徑流污染，從而促進(jìn)城市生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。在設(shè)計(jì)海綿道路時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)著重考慮對(duì)雨水資源的合理應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建雨水利用系統(tǒng)，減輕城市排水系統(tǒng)壓力，改善雨水徑流污染現(xiàn)象，有效防止城市洪澇災(zāi)害出現(xiàn)，提高城市道路建設(shè)水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的共同提升。