市政道路設計中下沉式綠化帶的應用研究

劉清源

（中冶華天工程技術有限公司，江蘇 南京 210019）

為了實現城市建設過程中對水資源的控制與合理利用，發展出了“海綿城市”這一理念，在此基礎上更是出臺相關指南，明確規定市政道路的設計與建設應結合綠化帶或綠地優先考慮下沉式綠化帶、生物滯留池等。由此突出了下沉式綠化帶在市政建設中的重要作用。但就目前來看，市政道路兩側的綠化帶存在一些問題，很難滿足“海綿城市”的建設需求，因此需要落實下沉式綠化帶的建設。

1 下沉式綠化帶概述

根據《海綿城市建設技術指南》中的規定，下沉式綠化帶指的是在市政道路兩側以及道路中間低于道路表面50～300mm的設計，能夠充分地收集市政道路上的雨水并進行儲存；同時，在下沉式綠化帶中栽種植物，可對地表徑流進行有效的吸收、凈化與調節；此外，下沉式綠化帶還設計有溢流口，溢流口的設計要高于下沉式綠化帶，當對水分的吸收達到飽和值后，多余的水分會隨溢流口流到其他區域，有效降低了市政道路表面徑流存在的可能性。常見的下沉式綠化帶如圖1所示。

圖1 下沉式綠化帶截面圖

2 地表徑流控制原理

通過上述可知，降雨時地表徑流能夠自動匯聚到下沉式綠化帶中，下沉式綠化帶的徑流控制體現在兩個方面：雨水滲透和雨水量調蓄。具體關系如圖2所示。

圖2 下沉式綠化帶地表徑流控制原理

2.1 雨水滲透

在確定具體的雨水滲透量時，需要根據達西定律：飽和土中水的滲流速度與水力坡降之間呈線性關系。此外，還需要考慮滲流速度和具體的降雨強度：當前者大于后者時，雨水滲透量的數值為具體的降雨量；當前者小于后者時，雨水滲透量為滲流速度與有效滲透面積的乘積。

式中：v為滲流速度（mm/h）；α為常數，取0.5～0.8；K為滲透系數（mm/h）；J為水力坡降，一幫取常數1；W是需要求得的滲透量（mm）；a是面積比；t是滲透的時間（h）。通過上述公式可以得到雨水的滲透量。

2.2 雨水量調蓄

在確定雨水量調蓄時，可將其看作是下沉式綠化帶的蓄水池體積，這樣便簡化了具體的計算過程，可通過公式：

式中：W為需要求得的雨水調蓄容積（m）；A為下沉式綠化帶面積（m）；△h是蓄水深度（m），通常△h=h-h，其中h是下沉式綠化帶的溢流口高度，h是下沉式綠化帶的底部高度。通過公式算出具體的雨水滲透量與雨水調蓄量，為之后的下沉式綠化帶應用提供數據支持，最大限度確保合理性。

3 市政道路下沉式綠化帶控制指標

海綿城市的規劃控制目標一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制。具體的控制要點需要各地根據實際情況選擇其中的一項或多項。

3.1 徑流總量控制

最能體現徑流總量控制的指標是年徑流總量控制率，也是應用下沉式綠化帶的關鍵指標，其具體的計算方法為：年徑流總量控制率（%）=年控制降雨量（m）÷年總降雨量（m）×100%，為了得到具體的年徑流總量控制率，年降雨量可通過查詢當地的降雨數據獲得。

3.2 徑流峰值控制

下沉式綠化帶的徑流峰值受比較多的外在因素的影響，常見的如降雨量與降雨頻率、下沉式綠化帶的管理與維護情況等。通常情況下，下沉式綠化帶對中、小降雨的徑流峰值控制效果較好，但對于大降雨情況，對徑流峰值控制的效果不佳，需要結合排水系統加快徑流峰值的下降速度。

3.3 徑流污染控制

在下沉式綠化帶的徑流污染控制中，懸浮物（SS）與其他的污染物指標有著一定的聯系，因此，徑流污染控制可將對SS的控制當作主要目標，降低SS的含量可有效降低徑流污染程度。通常情況下，SS的去除率在50%±10%。

在明確上述控制指標的基礎上，需要對下沉式綠化帶的地表徑流控制能力進行校對，具體指標如表1。

表1 下沉式綠化帶地表徑流控制校對

由表1可以看出，當下沉式綠化帶面積比在0.08時年徑流總量控制與徑流峰值控制不合格，其他的均能滿足控制要求。因此，在建設下沉式綠化帶時，面積比盡量不選0.08；若必須選擇0.08的面積比，則需要添加其他調蓄設備最大限度滿足控制需求。

4 市政道路下沉式綠化帶設計要點

4.1 前期準備工作

在下沉式綠化帶正式施工之前，需要充分落實前期準備工作：一方面，應明確圖紙要求和具體的施工規范與標準等，根據工程量，合理地調配各項資源，嚴格把控材料質量，保障相關設備處在正常運行的狀態；另一方面，需要對施工現場進行全面勘察，在此基礎上制定施工流程，在這個過程中需要格外注意排水工作的落實，避免現場出現積水。

4.2 基槽開挖

完成準備工作后需要進行基槽開挖，依據預先設定的下降深度將土方挖掘至規定高度；同時，為了避免開挖過程中出選的坍塌現象需要工作人員落實支護工作；開挖完成后需要全面檢查基槽的各項參數，并由工作人員進行記錄為后續的審核工作提供依據。

4.3 雨水井施工

在進行雨水井施工之前，需要明確施工區域地基的承載能力，要求盡可能達到100kPa；同時，在進行墊層工作時需要注意嚴格控制墊層高度和水平度，完成墊層施工后，再進行雨水井井底的施工，可以有效保障雨水井基礎施工的質量。

4.4 雨水井安裝

在進行雨水井安裝之前，需要對技術施工環節的各項參數進行測量，盡可能將墊層高度誤差與水平度誤差控制在規定范圍內；在此基礎上進行壓實工作，同時需要準確定位安裝位置；此外，為了保障雨水井的安裝順利，還要盡可能保障井體與路基邊坡平行。

在雨水井安裝完成后，為了保障其工作效率，需要設置防堵裝置。目前來看，防堵裝置主要是活動清污筒，具有較強的靈活性和較高的清污效率。

4.5 管道連接

下沉式綠化帶的管道連接需要按照設計圖紙進行，要求選擇合適的管道材料、利用專業的手法進行安裝；在安裝完成后，為了避免外在因素影響導致土壤水分進入管道，需要做好管道的防滲漏工作，尤其需要加強管道連接處的密封處理。

4.6 蓄水石籠安裝

當雨水量較大使得下沉式綠化帶無法完全吸收時，為了滿足市政道路建設要求需要安裝蓄水石籠。在具體安裝時，需要開挖基槽并將石籠放置在合適的位置，這樣不僅保障了其蓄水功能，還能在旱季為綠化帶內的植物提供充足的水分供應。

4.7 路沿石施工

在水泥穩定碎石上安裝路沿石，為了降低雨水的侵蝕需要在路沿石與混凝土之間鋪設防水布；為了保障市政道路上的水分流入下沉式綠化帶，需要在路沿石上合理的位置進行鉆孔，同時需要做好鉆孔的防堵工作。

4.8 綠化帶施工

需要在綠化帶內設置擋流堰并通過水泥混凝土進行固定，同時需要將擋流堰的底部與綠化帶貼合并在兩側放置鵝卵石以降低水流的沖擊；此外，還需要設置生態滲滯蓄凈排微系統以及溢流口等，在此基礎上選擇植物進行種植。

5 市政道路下沉式綠化帶優化設計

5.1 下沉式綠化帶豎向設計

在設計下沉式綠化帶時，需要綜合考慮地形、土壤、降雨量等因素，在此基礎上進行合理的布局。對于豎向設計而言，最重要的是下沉深度，應依據當地情況科學的設計下降深度：若下降深度太大，會造成水分的積存，長此以往會影響綠化植物的生存；若下降深度太小，則容易出現雨水外泄問題，不能滿足市政道路下沉式綠化帶的設計要求。

根據研究發現，當下沉式綠化帶的下降深度在200～300mm時可保障大部分地區的市政道路建設需求；當下降深度在50～200mm時也可以滿足需求，但要配合溢流口進行排水，適用于降雨量不大的地區。

在優化下沉式綠化帶豎向設計時，為了有效控制地表徑流，可將道路建設在地勢比較高的位置，這樣雨水會自動匯集到下沉式綠化帶中；同時，需要對非機動車道的路面進行處理，進一步減少地表徑流。對于下沉式綠化帶與道路的銜接處需要注意以下幾點：第一，路沿石的高度最好與路面處在同一水平，若高出路面則需要在路沿石上打孔，方面地表徑流流入綠化帶；第二，為了防止下沉式綠化帶周圍的土壤被水流帶走，需要在道路兩側鋪設一定厚度的鵝卵石，同時，在豎直土層的設計上，從上往下分別鋪設表層覆蓋物、泥土、砂石、礫石，不僅利于雨水滲透，還具有一定的凈化作用；第三，溢流口低于路面高于下沉式綠化帶，并且需要做好防堵塞處理。

5.2 市政道路綠化率設計

下沉式綠化帶在市政道路中所占的比例直接影響雨水調蓄的效率。通過研究發現，道路綠化率與下沉式綠化帶的下降深度之間的關系如圖3所示。

圖3 道路綠化率與下沉式綠化帶的下降深度關系圖

由圖3可以看出，道路綠化率與下沉式綠化帶的下降深度之間呈負相關，并且變化幅度逐漸降低，大致以道路綠化率30%為臨界點：當道路綠化率在20%以下時，存在下降深度過大的問題，很容易導致綠化帶積水問題，進一步影響綠化植物的生長；當道路綠化率在40%時，存在下降深度過小的問題，達不到“海綿城市”的建設要求，因此，應盡可能將市政道路綠化率控制在30%左右，這樣不僅滿足了下沉式綠化帶的下降深度設計要求，也具有很好的滲蓄效果。

5.3 植物優化設計

在下沉式綠化帶的應用過程中，植物的選擇與設計對調蓄功能有直接影響，因此，需要對植物進行優化設計，保障植物適應下沉式綠化帶特殊生長環境的同時滿足市政道路綠化、美觀的需求。下沉式綠化帶表面積水時間長，因此，耐污、耐澇植物的選擇和種植是下沉式綠化帶的核心指標之一。這就要求在完成上述兩項優化設計后，確定出不同條件下植物的耐澇時間，其中的影響因素包括兩個方面：一方面，土壤滲透率對植物的耐澇時間有影響，若滲透率大，則植物的耐澇時間短，若滲透率小，則植物的耐澇時間長；另一方面，若溢流口高度位置不當或出現堵塞情況，雨水無法及時地從下沉式綠化帶中排出，出現積水現象，使得植物的耐澇時間降低。

因此，在應用下沉式綠化帶時，需要合理的確定土壤滲透率以及溢流口高度，并保障溢流口時刻通暢，在植物的選擇上可堅持以下原則：第一，盡可能選擇本土植物，不僅能夠較好的適應下沉式綠化帶的環境，還能降低外來物種入侵的風險；第二，選擇的植物應根系發達并具有較強的空氣凈化能力，同時能夠很好的應對生存環境的變化；第三，所選植物具有較強的耐澇性和耐鹽堿性；第四，所選的植物具有一定的觀賞性，并且不會限制彼此之間的生長。

6 結語

綜上所述，下城市綠化帶對市政道路的建設與發展具有重要意義，因此需要不斷加大下沉式綠化帶的應用。在具體的施工中，需要依據地表徑流原理對徑流總量、徑流峰值、徑流污染三項指標進行控制，嚴格落實前期準備工作、基槽開挖、雨水井施工、雨水井安裝、管道連接、蓄水石籠安裝、道路施工、綠化帶施工八項要點并合理的進行優化，推動城市建設朝著“海綿城市”的方向發展。