海綿城市在廣州南沙地區市政工程設計中的應用

蔣少稀

（廣東省建筑設計研究院，廣東 廣州 510010）

0 引言

海綿城市是新一代城市雨洪管理概念[1]，是指城市在適應環境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”，國際通用術語為“低影響開發雨水系統構建”。顧名思義，在城市開發的設計、施工、管理過程中，追求對環境影響的最小化，特別是雨洪資源和分布格局影響的最小化。下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。

傳統市政道路車行道、人行道和非機動車道多采用不透水路面結構，路面雨水通過雨水口匯入市政管網，雨水滲透能力差，局部節點積水嚴重，使市政道路的使用舒適性變差，并引起溫室效應及城市熱島效應。如將市政道路進行海綿化，不僅能減小市政道路整體的徑流系數，降低瞬時雨量過大造成的路面積水，還能通過道路綠化及相應的水處理措施對雨水進行凈化，并將多余的雨水存儲起來回收利用。這種做法充分體現了海綿城市建設的“滲、滯、凈、蓄”的生態雨洪管理理念，同時也是為海綿城市建設的重要組成部分。

1 我國海綿城市的發展歷程及思路

近年來，我國北京、上海、深圳、武漢、杭州和南昌等多個城市頻繁出現城市內澇，且受災城市數量、規模、經濟損失程度和人員死傷均呈顯著上升的態勢。為有效應對城市內澇的高發態勢，逐步削減城市雨洪風險，國務院辦公廳、住房城鄉建設部、水利部和財政部等部門自2010年開始，逐步通過頂層政策設計，要求地方加強城市雨洪管理、改善城市排水能力和構建有中國特色的海綿城市體。2014年11月，住房城鄉建設部發布《關于印發海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)的通知建城函〔2014〕275 號》[2]，對于強化地方開展海綿建設的工程技術能力起到關鍵性作用。2016年，我國分兩批優選了30個海綿試點城市。

海綿城市建設是通過低影響開發（Low Impact Development，簡稱LID）的技術實現的。低影響開發是在開發過程的設計、施工、管理中，追求對環境影響的最小化，即最小程度地改變原有的地面徑流系數。傳統的開發模式大多對原地表進行硬化，會增加地表的徑流系數，而海綿城市的開發與之相反，通過設置更多的綠地及相應的設施來減緩地表徑流，減少雨洪的產生（見圖1）。

圖1 開發模式比較圖

天然雨水降落到地面時，在市政道路范圍內首先接觸到的是路面結構和綠化地，然后部分滲入土體，部分通過下凹式綠地存儲，多余的雨水則通過市政管網排入河涌。海綿城市的具體水處理流程如圖2所示。

圖2 海綿城市水處理系統流程圖

從雨水徑流管理的角度出發，將“海綿”理念及措施應用于城市道路，需綜合考慮道路結構類型與斷面形式、道路坡度與坡向、道路周邊場地開發強度及可利用開放空間大小等因素，以達到削峰、減排，緩解城市內澇壓力，改善景觀和生態環境等多重目標。同時，市政道路海綿化還具備凈化初雨污染，提高雨水利用效率等優點。

2 廣州南沙地區的海綿城市設計建議

廣州南沙區位于廣州市最南端，地處珠江出海口和大珠江三角洲地理幾何中心，是珠江流域通向海洋的通道，連接珠江口岸城市群的樞紐。南沙區域屬于南亞熱帶季風性海洋氣候，年降雨量1 646.9 mm，降雨頻繁，瞬時雨量較大。根據南沙地區的地質勘查報告，南沙地區處于珠江入海口，土壤中鹽分較高，從上至下地質組成普遍為素填土、淤泥和粉質粘土，其中淤泥平均厚15～30 m，外部雨水滲透較弱，地下水位較高。對于海綿城市概念中的“滲、滯、蓄、凈、用、排”[3]目的，南沙地區市政道路范圍主要能達到滲、滯、凈、排四個目的。針對南沙地區的地質情況，本文從以下幾方面考慮市政道路的海綿城市設計。

2.1 橫斷面及側石設計

市政道路是海綿城市的載體之一，路面雨水通過相關設施將雨水凈化后引入綠化帶下滲排出，多余的雨水通過溢流口排入市政管網，因此，在道路的橫斷面布置中，需要預留一定寬度的綠化設施帶作為雨水下滲和設置溢流口的空間。現南沙區市政道路按道路等級主要有60、50、40、30、20 m寬的道路，對于30 m及以下寬度的道路，一般只在道路兩側對稱布置1.5 m寬的側綠化帶，綠化帶寬度較窄，無法布置雨水下凹式綠地[4]；對于40 m及以上寬度的道路，建議路側綠化帶寬度不小于2.5 m，以便于下凹式綠地和溢流式雨水口的布設。當道路兩側規劃為綠地時，可以結合綠地和道路共同構建海綿系統，優化道路橫斷面布置。

車行道路面雨水橫向通過道路橫坡進行排水，以減少路面附著雨水，保證行車路面的摩擦力，利于行車安全。為配合道路橫向排水，可對車行道外側的側石進行開口處理，以增加路面雨水橫向排放速度（見圖3）。

圖3 路面雨水排放示意圖

2.2 路面結構設計

城市道路路面結構分為車行道路面結構、非機動車道路面結構和人行道路面結構三種，為達到海綿城市的效果，均需要設置為透水性路面結構。但南沙地區軟土深厚，實際工后不均勻沉降大，且貨運車流量較大，路面損壞可能性高，對透水路面結構的排水層損壞程度高，進而影響其排水功能。因此對于承受較大荷載的車行道路面，不建議采用透水路面結構。

人行道路面和非機動車道路面結構采用透水性結構設計[5]，在基層下設置防水層，以防止雨水下滲至路基，影響路基穩定性。雨水通過路面結構的孔隙下滲至基層頂面，再透過道路橫坡排至縱向軟管，最終匯入市政管網系統。透水路面能使路表雨水及時下滲，避免路面積水。同時，透水路面結構能通過材料的孔隙，過濾部分固體污染物，降低最終匯入雨水管網雨水的污染程度，達到海綿城市倡導的“凈”的作用。

2.3 綠化帶設計

綠化帶盡量采用下凹式布置，在其中設置溢流式雨水口，路面雨水穿過路緣石后，首先滲透至地下，補充土壤水分，過量雨水可通過雨水口溢流至排水系統。

市政道路中的綠化設計應在考慮道路周邊地塊定位等要素的前提下，選擇符合種植區域觀賞效果和社會效益的樹種，滿足不同時期內種植區域的觀賞性，促進與周圍環境的相互協調，滿足城市建設的整體需求。

考慮到海綿城市的建設采用LID技術，建議綠化種植土盡量以原始土壤為主，原始土壤的PH值為6.0～8.5，含鹽量應小于0.1%，有機質含量應大于2.5%。南沙地區近海，現狀土壤偏堿性，滲透性低，對于灌木及地被種植區域可在保證綠化所需種植土厚度的前提下，下層換用滲透性良好的土壤，減少植物長期被雨水浸泡的情況；同時綠化樹種應選用耐水性、耐堿性和耐沖刷較好的植物，以保證樹木的存活率。地被應采用帶有自凈化功能的物種，能吸收污水中的重金屬，緩解浸水所帶來的臭水情況。

3 桂閣大道海綿城市設計

桂閣大道位于廣州市南沙區大崗鎮，規劃定位為城市主干路，其功能為南沙西部組團及黃閣片區之間的重要交通性主干道，與廣中江高速、東新高速、廣珠東線等道路組成路網，加強南沙地區的交通聯系，是南沙區的重要道路。桂閣大道規劃紅線寬度為60 m，雙向8車道，設計行車速度60 km/h，路線總長5.881 km。其斷面組成具體為：

4.5 m（人行道、含1.5 m樹穴）+2.5 m（非機動車道）+3.5m（側綠化帶）+15.5 m（機動車道）+8.0 m（中央綠化分隔帶）+15.5 m（機動車道）+3.5 m（路側綠化帶）+2.5 m（非機動車道）+4.5 m（人行道、含1.5 m 樹穴）=60 m（見圖 4）。

桂閣大道海綿城市設計主要從路面結構、側石和綠化帶等方面考慮，因中央綠化帶下設有220 kV電力管溝，故不考慮中央綠化帶下設置海綿城市設施。

3.1 路面結構設計

桂閣大道人行道采用透水人行道磚+透水混凝土基層結構，非機動車道則采用彩色透水瀝青混凝土路面結構+透水混凝土基層結構，在結構層底面設置10 cm厚排水碎石墊層.人行道和非機動車道等厚布置，在路基頂面鋪設聚乙烯復合土工膜進行防水,并于碎石墊層中設置縱向軟管進行收水（見圖 5）。

圖5 人行道和非機動車道路面結構設計圖（單位：cm）

3.2 道路側石設計

車行道路面雨水沿道路橫坡向路側進行排放，本項目采用的路側矮側石標準段長1 m，在側石中央開孔，尺寸為200 mm×70 mm，開孔朝下傾斜3.3%，便于路面雨水向側綠化帶排放。側石后布設碎石層，以減少雨水對綠化帶中土壤的沖刷（見圖 6）。

圖6 側石立、側面圖（單位：mm）

圖4 桂閣大道標準橫斷面圖（單位：m）

3.3 下凹式綠地設計

桂閣大道側綠化帶寬3.5 m，為下凹式綠地的設置提供了較好的條件。下凹式綠地是雨水匯集區域，雨水通過下滲至縱向軟管中排出，多余的雨水則通過溢流式雨水口排入市政管網。因本項目側綠化帶較寬，設計時將靠近非機動車道側的1.05 m作為行道樹的種植區域，靠車行道側2 m作為下凹式綠地布置區域。下凹式綠地低于側石頂面15 cm，考慮南沙地區土體滲透性差，從上至下依次設置為綠化種植土、粗砂、石子和礫石以增加土體的透水性，底部設置DN160 mm縱向軟管將雨水引入雨水井，最終匯入市政雨水管網。溢流式雨水口設置在雨水井正上方，由雙篦組成，高出周邊土體10 cm，雨水口周邊布置碎石層，防止雜物堵塞雨水口，影響排水功能（見圖7、圖8）。

圖7 下凹式綠地斷面圖（單位：cm）

圖8 下凹式綠地平面布置圖（單位：cm）

4 結語

海綿城市的設計不能一概而論，應根據各地區的氣候、地質等實際情況，采取適合當地的具體措施。廣州南沙地區年降雨量大，多陣雨，且淤泥層厚、土壤滲透性差，地下水儲存豐富，因此南沙地區市政道路范圍內海綿城市設計主要能達成“滲、滯、凈、排”四個目的。本文以南沙桂閣大道為實際工程依托，具體介紹了其路面結構、側石和下凹式綠地設計內容，為廣州南沙地區之后的市政道路海綿城市設計提供了參考。

參考文獻：

[1]鄒宇，許乙青，邱燦紅.南方多雨地區海綿城市建設研究——以湖南省寧鄉縣為例[J].經濟地理，2015,35（9）：65-71.

[2]住房城鄉建設部.關于印發海綿城市建設技術指南—低影響開發雨水系統構建(試行)的通知[建城函〔2014〕275號][Z].2016.

[3]錢勍，曾英.海綿城市在市政工程設計中的應用[J].工程技術研究，2017（6）：223-224.

[4]廣州市水務規劃勘測設計研究院，廣州市市政工程研究總院.廣州市海綿城市建設技術指引及標準圖集[Z].2016.

[5]DG/TJ 08-2074—2010，道路排水性瀝青路面技術規范[S].