基于低影響開發(fā)的道路設計—常州市海綿型道路實踐

巫益寶 任亮

摘要? 本文簡述低影響開發(fā)理念，分析海綿型道路水循環(huán)系統(tǒng)與道路的主要矛盾，建設性地提出基于低影響開發(fā)道路設計相關解決方案，正確處理道路與水、道路與水循環(huán)設施以及道路與自然景觀之間的關系，使得道路與自然環(huán)境能夠協(xié)調。

關鍵詞? 低影響開發(fā)? 水循環(huán)? 海綿型道路

一、背景

隨著城市化和工業(yè)化在中國的發(fā)展，城市合并鄉(xiāng)村后用地不斷擴大，地表景觀地貌發(fā)生本質的變化，原始的自然生態(tài)系統(tǒng)逐步被高度人工化生態(tài)所取代。由于高強度的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)被不可逆轉地改變了，環(huán)境惡化使得城市發(fā)展變得不可持續(xù)。

現代城市之所以會頻繁出現水系統(tǒng)問題，主要原因在于城市開發(fā)過程中天然植被和土壤被各種建筑物及瀝青、混凝土等硬化地面取代，這些開發(fā)改變本地自然環(huán)境同時也使得地面的天然可滲透性大大下降甚至是完全喪失，破壞了原本自然水與氣的平衡。我國第七次人口普查數據表明城鎮(zhèn)化比例已經達到63.89%，這意味著自2010年以來有16436萬鄉(xiāng)村人口進入到城鎮(zhèn)。城市化必然帶來生活方式的轉變，對環(huán)境的沖擊不可避免。

城市的可持續(xù)發(fā)展真正挑戰(zhàn)是怎樣確保城市運行與生態(tài)環(huán)境的高度融合，讓城市運行所帶來的環(huán)境損害能夠匹配環(huán)境自身修復能力。低影響開發(fā)是美國在20世紀90年代發(fā)展起來的一種城市設計理念，英文的全稱是LowImpactDevelopment，是一種新型暴雨管理和面源污染處理技術，旨在通過分散、小規(guī)模源頭控制來達到對暴雨所產生的徑流和污染的控制，使開發(fā)區(qū)域盡量接近于自然的水文循環(huán)。

國家“十二五”重大水專項課題也對低影響開發(fā)進行了專題研究，并在深圳、嘉興等國內多個城市陸續(xù)開展了大量工程實踐。隨著海綿城市的提出和試點建設，國內對現代城市雨洪管理體系的認識和研究在逐漸深入。2013年，國務院辦公廳印發(fā)了《關于做好城市排水防澇設施建設工作的通知》，開始從國家層面明確提出積極推行LID建設模式，并要求在各地“排水防澇綜合規(guī)劃”中落實LID的建設要求。2014年，住建部發(fā)布《海綿城市建設技術指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建（試行）》，首次系統(tǒng)地創(chuàng)建了我國海綿城市建設理論和技術體系。

二、海綿型道路的特點和設計原則

1、海綿型道路的特點

LID主要功能一般可分為滲透、儲存、調節(jié)、轉輸、截污凈化等。與LID強調源頭減排不同的是海綿理念涵蓋對雨水徑流發(fā)揮“滲、滯、蓄、凈、用、排”不同功能、不同尺度的綠色雨水設施。海綿城市的核心是對城市開發(fā)區(qū)域雨水徑流峰值和面源污染削減的綜合控制。

所謂“海綿型道路”是指沿線敷設有海綿化雨水設施的道路，目前國內大致有生物滯留帶、透水鋪裝、植草溝、下沉式綠地和雨水花園等類型設施，其中生物滯留帶和透水鋪裝因為不需要額外占用紅線外用地成為應用最廣泛的海綿設施，下沉式綠地最接近自然環(huán)境但占用紅線外用地最多所以應用相對少。

海綿型道路與普通道路相比具有以下特點：

（1）海綿設施敷設對道路空間的要求更高

海綿設施需要占據一定的空間，不管位于道路紅線內還是紅線外總歸與道路用地密切相關，其中大多數設施都需要占據道路紅線內的空間。對普通道路來說路側帶寬度普遍采用3-5m，若在路側帶內側布設生物滯留帶則路側帶寬度大致需拓寬至4-6m，這樣的話道路紅線寬度至少多出2m。

（2）路面鋪裝要降低對本區(qū)域水文沖擊

為降低道路建設對本區(qū)域水文沖擊，應盡可能采用透水鋪裝讓雨水下滲以減小地面徑流。對車行道路面來說因為要避免雨水下滲給路基路面造成水毀，所以目前透水鋪裝主要應用在人行道，從人行道下滲的雨水部分繼續(xù)滲入土層另有部分可以排至生物滯留帶或其它海綿設施。

（3）防止水循環(huán)系統(tǒng)對道路路基路面損害

水是道路路基路面的大敵，路基路面損害的重大因素之一是水毀，要確保路基路面對水循環(huán)系統(tǒng)形成隔離。尤其是高等級道路對于路基路面的性能要求較高，須對下滲雨水進行專項處理。

2、海綿型道路設計原則

海綿型道路設計總體思路為在滿足道路功能、保證設計雨量道路排水的前提下，將地面徑流盡可能削減至接近原始自然環(huán)境的狀態(tài)。

海綿型道路設計原則：

（1）減少道路硬鋪裝面積，利用沿線綠地蓄水從直排模式轉化為LID模式，增加徑流路徑長度，從源頭控制和海綿功能兩方面入手實現削減徑流峰值。

（2）充分優(yōu)化道路路線、路基路面設計，確保道路排水能力同時實現LID。在道路設計過程中降低對區(qū)域的自然環(huán)境沖擊，目標一是控制凈流總量，二是削減初期雨水污染物。

3、海綿型道路設計技術路線

3.1雨水徑流組織

（1）車行道：雨水徑流通過綠化帶開口（或開孔）側石自然排入綠化帶中。當雨量大于設計值時通過溢流口排入雨水口，后續(xù)通過雨水管道排至出水口。

（2）人行道：雨水通過透水鋪裝下滲，降雨量超過設計值時部分下滲雨水通過設置在人行道下的盲管匯集，排入綠化帶內設置的溢流井內，來不及下滲的雨水通過地表徑流排入下凹式綠地并蓄留部分雨水，蓄留雨水水位超過設計水位則通過溢流井排入雨水管道，后續(xù)排至出水口。

3.2路面排水組織

道路排水系統(tǒng)須綜合區(qū)域排水規(guī)劃、防洪要求、水渠以及自然水文狀況等綜合設計，區(qū)域排水規(guī)劃是最重要的設計指南。雨水排放出路在服從區(qū)域排水規(guī)劃前提下遵循就近排放的原則，如果能保留沿線既有水系和濕塘最好，否則也可以新建調蓄設施控制雨水緩排。

三、常州地區(qū)部分案例

1、橫塘河西路、橫塘河東路、皇糧浜公園配套工程等

這幾個項目是常州市早期實施的海綿型道路，主要采用生物滯留帶加人行道透水鋪裝的形式。生物滯留帶臨車行道一側每間隔960cm采用一塊長80cm的開孔側石，讓車行道的雨水通過側石的開孔流入生物滯留帶，生物滯留帶填土兩側高中間低呈碗形，每隔80-100m設溢流口用于收集雨量超過設計水平時的多余雨水。

對下滲雨水隔離措施主要采用道路基層側向自由面涂刷瀝青和生物滯留帶靠車行道一側自盲溝頂至道路側石基礎采用防滲土工布覆蓋。

2、金融商務區(qū)市政設施海綿化改造工程-北塘河東路

以《常州市海綿城市專項規(guī)劃》和《常州市海綿城市建設實施方案》為基礎，以年徑流總量控制率65%和TSS去除率45%為目標，結合北塘河路大量現狀綠地、溝渠和濕塘以“滲、滯、凈”為主“蓄、排”為輔的技術導向，采用透水鋪裝、生物滯留帶、雨水花園、海綿型綠地、植草溝、生態(tài)多孔纖維棉、濕塘等綠色生態(tài)排水設施，從而實現雨水的“自然積存、自然滲透、自然凈化”。

該項目是在既有道路上進行海綿化改造，在維持車行道現狀的前提下對側平石及以外的設施帶、人行道以及綠地、濕塘進行適當改造，以達到消減地面徑流目的。

人行道鋪裝采用6cm彩砂透水磚+3cm干硬性水泥+15cmC20透水砼+15cm碎石墊層，基層底部設Φ160PE管收集車行道排入雨水口的溢流。

3、機場路快速化改造工程

該項目在局部路段布設海綿設施并實施了年回收量至少6000噸以上的雨水回用裝置，海綿試驗段長約700米，充分利用綠化空間設置生物滯留帶、植草溝、雨水花園。橋面雨水進入生物滯留帶、路面雨水進入植草溝、雨水花園，利用土壤、植物的過濾、吸收作用，減小雨水徑流、地表水污染，設計降雨量23.2mm，達到年徑流總量控制率75%、TSS去除率60%以上，實現生態(tài)建設可持續(xù)發(fā)展。

在綠化帶下組建蓄水池（模塊），將生物滯留帶凈化后的雨水收集至蓄水池，通過提升系統(tǒng)、取水栓滿足綠化澆灌，進一步提高水資源再生利用，全年雨水回用不低于6000噸。

四、改進建議

目前在海綿型道路建設中主要問題有道路橫斷面布置不太合理、生物滯留帶寬度不足、對下滲水侵害路基路面不夠重視以及與道路沿線環(huán)境協(xié)調不夠等，海綿型道路在以下3個方面有較大的潛力可以改進：

1、橫斷面優(yōu)化設計

傳統(tǒng)道路橫斷面采用對稱布置且生物滯留帶寬度往往不足以形成理想的排水曲線。生物滯留帶寬度2.5m以上形成下凹才能蓄水又不會返流至鋪裝路面，并且太窄的生物滯留帶顯示不出景觀效果，因此生物滯留帶的最小寬度宜定為2.5m。在人流量不大的路段推薦采用不對稱橫斷面布置方式，只在道路一側設置人行道。

2、路面底部設置隔離墊層解決防水問題

對于城市次干路以上等級道路，由于對路基路面的性能要求更高，故要求路基處于中濕以上濕度標準來確保路基工作區(qū)的強度，目前的土工布覆蓋方法不能保證下滲水不進人路基范圍。采用砂礫類材料在道路基層下鋪筑一層墊層可以解決路面的防水問題，如能采用砂礫土填筑上路床則能更徹底解決路基防水問題。

3、自然環(huán)境適宜性評估

有些項目如果只針對自身看設計方案經濟合理也滿足功能需要，但對區(qū)域自然環(huán)境有影響，例如道路實施填沒水系、接納水體對排水水質有特殊要求等都需要進行專門評估，尤其是對生態(tài)環(huán)境比較敏感區(qū)域不經過專業(yè)評估可能存在較大環(huán)境風險。

適宜性評估是城市規(guī)劃中經常用到的。其中，最常用到的是城市建設用的適宜性評價。適宜性評價即根據各項土地利用的要求，分析區(qū)域土地開發(fā)利用的適宜性，確定區(qū)域開發(fā)的制約因素，從而尋求最佳的土地利用方式和合理的規(guī)劃方案。

在進行適宜性評估時需要考慮的影響因子有很多，生態(tài)方面的、經濟發(fā)展方面的等等都有，主要考慮的是生態(tài)環(huán)境方面的限制性因素，如與水源，生態(tài)敏感地的距離，坡度高程等因素。

在設計前期對區(qū)域的適宜性評估，為確定城市建設和環(huán)境保護提供參考，是項目的重要依據。

五、結論

綜上所述，當前國內海綿城市建設還處在探索階段，沒有多少參考的模板。海綿型道路建設旨在貫徹LID理念，成為海綿城市建設的重要組成部分。中國自2015年起開啟“海綿城市”試點。按照規(guī)劃到2020年中國城市20%以上建成區(qū)要自然存儲70%的降雨，2030年全國城市80%以上建成區(qū)要達到這一指標。海綿型道路建設任重道遠、前景廣闊，一定會在LID領域占有重要地位。目前來講在海綿型道路設計中主要在橫斷面設計、路基路面防水和自然環(huán)境適宜性評估三個方面有比較大的改進潛力，解決了這些問題海綿型道路應用范圍會拓寬，對貫徹LID理念實施海綿城市建設大有裨益。

參考文獻

海綿城市建設技術指南-低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建（試行）? ? 住房城鄉(xiāng)建設部城市地區(qū)低影響開發(fā)（LID）設計手冊? 美國阿肯色大學社區(qū)設計中心（UACDC）對低影響開發(fā)與海綿城市的再認識? 李俊奇

作者簡介：

巫益寶，19650405，男，漢，江蘇鎮(zhèn)江，本科，高級工程師，南京工學院，道橋專業(yè)。

任亮，19781115，男，漢，江蘇宜興，本科，高級工程師，同濟大學，給水排水專業(yè)，給水排水。