海綿城市理念在某市政道路設計中的應用

鄧耀春

摘要：當前，由于城市排水系統(tǒng)發(fā)展相對滯后，城市內澇問題日趨嚴重。在此背景下，海綿城市理念在城市建設中被逐漸推廣應用，其旨在確保城市排水防澇安全的前提下最大限度地實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護。文章結合實際工程案例，將海綿城市理念應用在某新建市政道路設計中，主要采取人行道鋪裝路面、生物滯留設施、下凹式綠地等技術手段，使該道路的雨水年徑流總量控制率達到70.29%，雨水徑流污染削減率達到53%，符合海綿城市建設要求。

關鍵詞：海綿城市;市政道路;透水鋪裝路面;生物滯留;TlZl式綠地

中圖分類號：U412.37 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.056

文章編號：1673-4874（2019）07-0190-04

0引言

我國傳統(tǒng)的城市建設模式利用土地高強度開發(fā)，城區(qū)大量土地硬化，地面截水能力下降，地面徑流系數增大，而排水系統(tǒng)發(fā)展相對滯后，城市內澇現(xiàn)象愈發(fā)嚴重 。在此背景下，我國提出海綿城市理念，即“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建”在城市建設中被逐漸推廣應用。海綿城市指的是模仿海綿結構建造城市排水系統(tǒng)，遵循生態(tài)優(yōu)先的原則，通過自然途徑與人工技術相結合應用的方式，實現(xiàn)雨水滲透、積存、凈化、利用的功能，既保證城市的排水防澇，也實現(xiàn)對雨水的生態(tài)化還原、利用，達到城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境低影響的目的。

本文通過廣西貴港市某市政道路工程項目，探索海綿城市理念在南方多雨城市市政道路設計的應用，為類似的市政道路設計提供參考。

1項目基本概況

本項目位于廣西貴港市，貴港市為海綿城市建設試點區(qū)域，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，年均降雨日166d，年均降雨量1600 mm。該道路為新建城市道路主干路，道路設計標準橫斷面寬度為50 m，雙向六車道，設計速度為40 km/h，線路長度為2.384km。該道路與多條道路交叉，影響范圍廣。

本項目為了響應建設海綿城市號召，以海綿城市的理念為設計依據之一，改變傳統(tǒng)排水理念，改進排水防澇措施和方法，因地制宜地運用下凹式綠地、植草溝、透水鋪裝、生態(tài)樹池等形式，充分發(fā)揮道路綠地等對雨水吸納、蓄滲和緩釋的作用，使城市開發(fā)建設后的水文特征接近開發(fā)前，有效緩解城市內澇，削減城市徑流污染負荷，節(jié)約水資源，保護和改善城市生態(tài)環(huán)境，為建設具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市提供重要保障。

2設計方案

海綿城市理念的本質是改變傳統(tǒng)城市建設理念，實現(xiàn)與資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。城市建設將強調優(yōu)先利用植草溝、透水性鋪裝、雨水花園、下凹式綠地等“綠色”措施來組織排水，結合管渠、泵站等“灰色”設施來排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規(guī)劃設計理念，既避免了洪澇，又有效地收集了雨水，盡量保證城鎮(zhèn)建設對生態(tài)環(huán)境的影響最小化。在降雨時，透水鋪裝路面、下凹式綠地等對雨水進行吸納、蓄滲和緩釋;當雨水超過一定量時通過管渠等進行排水防澇;在晴天時，可利用蓄留的雨水進行綠化養(yǎng)護等，達到對雨水進行利用的目的。結合生態(tài)和諧、景觀美學、人文需求，綜合考慮海綿城市技術，優(yōu)化設計市政道路的排水。同時考慮經濟實用性，既要低成本也要建設效果好，便于建設、維護，該道路的海綿城市技術手段主要有人行道采用透水鋪裝設施，側分帶采用下凹式綠地、生態(tài)樹池等。

2.1設計目標

綜合考慮項目所在地的自然環(huán)境和城市定位、規(guī)劃理念、經濟發(fā)展等多方面條件以及貴港市年徑流總量控制率現(xiàn)狀和綜合徑流系數現(xiàn)狀與目標可達性，取年徑流總量控制率為70%，對應設計降雨量為24.64mm。

水質控制主要是指雨水徑流污染控制。對于貴港市來說，主要為合流制管網的溢流污染和初期雨水的徑流污染。由于城市徑流污染物中，懸浮物SS往往與其他污染物指標具有一定的相關性，因此，將年SS總量去除率指標作為徑流污染的重要控制指標。海綿城市建設中年ss總量去除率一般可達到40%～60%，結合貴港市對水質的保護要求，規(guī)劃確定貴港市的年SS總量去除率≥50%。

2.2橫斷面設計研究

橫斷面設計在滿足道路功能要求的基礎上，充分考慮海綿城市的建設理念，以達到生態(tài)友好、順暢排水、有效利用雨水資源的目的。該市政道路橫斷面布置圖如圖1所示。采用三幅式道路，即“人行道一非機動車道一機非側分帶一機動車道一機非側分帶一非機動車道一人行道”的布置方式，寬度分別為“5.5m、4.5m.3m、24m、3m、4.5m、5.5m”。根據機動車路面要求，該道路機動車路面采用不透水瀝青路面，設置道路橫坡度，使機動車路面的雨水排往側分帶;側分帶設計為下凹式綠地，對雨水進行收集，同時在下凹式綠地中設置溢流雨水口，保證在暴雨時排水順暢;人行道采用透水路面，降雨時通過滲透作用實現(xiàn)補充地下水。非機動車道及人行道路面積水將排到下凹式綠地蓄留，溢出部分通過主雨水管排出，從而達到海綿城市“蓄、滯、凈、排”的綜合效果。

2.3人行道透水鋪裝設計研究

城市硬化道路雖具有美觀耐用的特點，但其不透水性阻礙雨水的自然循環(huán)過程。在海綿城市設計中可以采用透水性鋪裝路面，一般透水鋪裝面層材料有透水性路面磚、透水性瀝青混合料、透水性水泥混凝土等。其透水機理主要是依靠材料本身的孔隙透水。透水鋪裝路面在降雨時雨水可以滲透到鋪裝層結構內部，通過具有儲水能力的基層滲透到地下，類似海綿一樣蓄留雨水，達到蓄水、凈水的目的。其主要優(yōu)點是有效削減地表徑流，凈化地表徑流，對生態(tài)環(huán)境影響低，可以有效緩解城市熱島效應，提高城市環(huán)境舒適感。

經綜合考慮，該市政道路工程人行道采用透水鋪裝。透水鋪裝面層材料選用透水性路面磚，其具有適應場地能力強、施工與維護方便、造價較低等優(yōu)點，適用于人行道對承載能力要求相對較低的路面。透水性路面磚人行道的結構由下至上分別為素土夯實層一碎石墊層一粗砂層一透水性面磚層，如圖2所示。人行道中的綠帶采用生物滯留帶設施，即將路面雨水通過開孔路緣石收集進入生物滯留設施中滯留、滲透，超量雨水由溢流雨水口排放至本道路設計雨水管中，達到對雨水的收集調蓄效果。為保證透水鋪裝路面對雨水的收集調蓄功能，要注意養(yǎng)護。當面層出現(xiàn)破損時應及時進行修補或更換;出現(xiàn)不均勻沉降時應進行局部整修找平;當滲透能力大幅下降時應采用沖洗、負壓抽吸等方法進行清理。

2.4生物滯留設施設計研究

生物滯留設施指在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設施。生物滯留設施具有高效的雨水自然凈化與處理特性。根據形態(tài)及應用場所的不同，生物滯留設施主要分為雨水花園、生物滯留帶、高位花壇和生態(tài)樹池等。生物滯留設施主要有蓄水層、覆蓋層、植被及種植土層、人工填料層和礫石層等5部分。生物滯留設施形式多樣、適用區(qū)域廣、易與景觀結合，徑流控制效果好，建設費用與維護費用較低。

由于生物滯留設施承擔雨水下滲功能，其選址應盡量選在區(qū)域低洼處，優(yōu)先選擇在光線較足、適合植物生長的區(qū)域。本工程中，在綠化低洼處設置生物滯留設施，盡量收集周邊雨水，并進行雨水的凈化及下滲，蓄水層深度取200 m。同時根據工程項目實際，本工程設計生態(tài)樹池，生態(tài)樹池能夠凈化、儲存以及滲透雨水，且其通氣保水，有利于樹木的生長。

2.5下凹式綠地設計

道路車行道兩側的綠化帶和側分帶均設計為下凹式綠地，即下凹式綠地的標高比兩側道路稍低，下凹式綠地為兩邊高中間低的淺碟型（如圖3所示），這樣使得匯水區(qū)域內的雨水自然流到下凹式綠地中。同時在綠地中設置溢流式雨水口，在降雨的過程中，雨水流到綠地中，待雨水充分浸濕綠地，蓄留的雨水達到一定程度時通過溢流式雨水口排到主雨水管，既可以節(jié)約綠地灌溉水，也可以凈化雨水和補充地下水，從而達到蓄水、凈水、排水、用水的目的。溢流式雨水口采用平算式三箅雨水口，下沉深度應根據植物耐淹性能和土壤滲透能力確定。本項目生物滯留設施下沉280 m，蓄水深度為80mm;溢流雨水口井面比綠化帶地面高100 mm。在下凹式綠地具有蓄水功能的地方，增設小擋水堰。小擋水堰的間隔應根據道路縱坡大小設置和調整，盡量提高有效蓄水容積。

2.6控制指標計算

2.6.1年徑流總量控制率計算

年徑流總量控制率是指雨水經過自然和人工強化的入滲、滯蓄、調蓄和收集回用，場地內累計一年得到控制的雨水量占全年總降雨量的比例。在“源頭減排、過程控制、末端治理”的海綿城市建設全過程中，雨水的滲、蓄、滯、凈、用等綜合效益，主要依托對降雨的體積控制來實現(xiàn)，體現(xiàn)在年徑流總量控制率這一核心指標中。

本工程所采用的海綿城市理念措施主要為建設人行道透水鋪裝、人行道生態(tài)樹池、中央分隔帶、側分帶與人行道綠化帶下沉式綠地等措施。經綜合計算，總控制降雨控制率達到70.29%，達到70%年徑流總量控制率的目標。

2.6.2雨水徑流污染削減率計算

雨水徑流污染（以SS計）去除率=年徑流總量控制率x低影響開發(fā)措施對ss的平均去除率，該項目地塊內雨水徑流污染控制率可按下式計算：

該道路工程采取的低影響開發(fā)設施有兩項：（1）透水磚鋪裝，污染物去除率取85%;（2）下沉式綠化帶（復雜型生物滯留設施），污染物去除率取80%。經加權平均計算，該道路年徑流污染削減率為53%，達到《貴港市海綿城市專項規(guī)劃》的年徑流污染削減率≥50%的要求。

3結語

本文結合實際某市政道路工程，將海綿城市理念應用于市政道路設計中。綜合應用透水鋪裝路面、生物滯留措施、下凹式綠地等技術手段，實現(xiàn)雨水滲透、積存、凈化、利用的功能，達到道路建設對生態(tài)環(huán)境低影響的目的。其雨水年徑流總量控制率達到70.29%，雨水徑流污染削減率達到53%，達到海綿城市建設要求。