海綿城市建設
——低影響開發(fā)在沿海市政道路中的應用

牛梅梅 魏星

中國市政工程西南設計研究總院有限公司 四川 成都 610200

1 概述

海綿城市是指通過加強城市規(guī)劃建設管理，充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式[1]。為了推進海綿城市的建設，近年來國家密集出臺了各種相關的政策文件，更推行了一批海綿城市建設試點城市，取得了一定的成效，也積累了大量的建設經(jīng)驗，為城市生態(tài)環(huán)境的改善，減少城市內(nèi)澇做出積極貢獻。

海綿城市的建設大量運用于城市綠地、城市濕地、城市公園、住宅及道路等用地中[2]。城市道路在規(guī)劃中一般占城市建設用地的15～25%，在其設計及建設中運用低影響開發(fā)的理念，對海綿城市整體建設效果影響至關重要。筆者參與的深圳壩光國際生物谷某市政道路，設計中采用了低影響開發(fā)理念，通過“雨水凈化—雨水滯留（流）---雨水入滲---雨水排放”的工程措施，落實海綿城市的設計要求。

2 低影響開發(fā)設計理念及目標

城市道路設計中，雨水主要存在以下幾個問題：1）道路雨水產(chǎn)流量大，峰流量形成時間短；2）道路低點積水風險大；3）道路徑流雨水污染；4）道路綠化用水量較大。為解決上述道路雨水的問題，在道路建設中采用低影響開發(fā)設計理念，LID是一種不同于傳統(tǒng)集中式雨水排放的新理念，模擬自然，采用分散的小規(guī)模控制措施在源頭上來管理雨水。核心就是通過滲透、過濾、儲存、蒸發(fā)和滯留等方法來模仿開發(fā)前的水文特征。可有效減少雨水徑流總量、降低徑流污染、延緩峰現(xiàn)時間、構(gòu)建生態(tài)水循環(huán)的理想方式，從而實現(xiàn)工程排水向生態(tài)排水轉(zhuǎn)變。本項目設計的道路雨水處置采用低影響開發(fā)理念，通過道路雨水滯留設施控制道路雨水。設計中優(yōu)化傳統(tǒng)的雨水排放系統(tǒng)，使道路范圍內(nèi)雨水在排放到雨水管道系統(tǒng)前需通過雨水綜合利用設施進行雨水洪峰流量、面源污染、徑流總量控制。

根據(jù)深圳市的相關要求，結(jié)合項目本身特點，本工程LID設計目標:30-40mm降雨量產(chǎn)生的道路徑流量零外排（視道路橫斷面情況）；年徑流總量控制率達到50%；提高雨水管線綜合排水能力，防止道路低點積水；提高綠化帶保水量，減少綠化用水量；凈化道路徑流中的污染物，提高徑流水質(zhì)；提升道路綠化帶景觀功能。

3 低影響開發(fā)實例設計方案

本項目海綿城市設計由下沉綠地、下凹式綠化帶、擋水堰、溢流式雨水口、穿孔管、溢流式雨水口連接管、市政排水管組成；由透水自行車道、透水鋪磚人行道和綠化帶組成透水地面。雨水經(jīng)透水地面下滲形成地下徑流，補充地下水資源；在道路坡度大于1.0%時，在綠化帶內(nèi)設置擋水堰，間隔約20m，由擋水堰分隔成若干雨水梯田，若口袋公園內(nèi)坡度增大則縮小擋水堰間隔距離；超過下滲和貯存量的雨水溢流至綠化帶內(nèi)的溢流式雨水口或溢流式雨水井，并通過溢流式雨水連接管排入市政排水管渠；市政道路范圍內(nèi)超過下滲量的雨水排至行車道路面與道路面雨水一同排入環(huán)保型雙篦雨水口，并通過雨水口連接管排入市政排水管。

圖1 典型海綿路面結(jié)構(gòu)圖

地表徑流組織：機動車道向中央綠化帶和行道樹綠帶匯水，匯水坡度為1.5%；非機動車道向行道樹綠帶匯水，匯水坡度為2%；在雨勢較弱時，人行道雨水可通過透水磚鋪裝下滲至基層，當雨勢逐漸增強時，透水磚鋪裝表面產(chǎn)生的雨水徑流沿地面坡向匯流至行道樹綠化帶。

圖2 雨水徑流組織系統(tǒng)流程圖

3.1 提升海綿設施景觀品質(zhì)及銜接設計的精細化設計，打造示范性沿海城市海綿城市道路節(jié)點

機動車道采用透水瀝青鋪裝，該設施結(jié)構(gòu)自上至下依次為：4cm透水瀝青（開級配瀝青磨耗層OGFC-13）、6cm中粒式改性瀝青砼（AC-20C）、8cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25C）、32cm5%水泥穩(wěn)定級配碎石基層、20cm4%水泥穩(wěn)定級配碎石低基層、土基層。

路面面層材料宜采用透水瀝青，其有以下優(yōu)勢：

1）通過內(nèi)部空隙迅速排水，增進交通安全、減少濺水和起霧從而增加雨天行車的能見度。

普通道路降水后容易形成表面水膜，容易形成水霧、水漂、濺水等問題，路面抗滑能力下降，行車安全隱患大。據(jù)國內(nèi)交通事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，雨天交通事故率是晴天的5倍左右。因此，加速路面排水，避免表面水膜引起的各種問題對行車安全非常重要。排水性路面是指面層采用一種開級配瀝青混合料，利用高空隙率，使道路范圍內(nèi)的雨水能夠快速排出道路表面，在道路側(cè)向設置排水通道，使雨水排入市政排水通道，不產(chǎn)生濺水和水霧。減緩洪峰的同時，能有效提高交通安全性。

2）增大表面孔隙及構(gòu)造深度，提高了道路的抗滑能力

排水瀝青粗集料（＞4.75mm）較多，約占80%，而2.36mm至4.75mm之間為間斷級配。且空隙率大（約為20%），表面比較粗糙。使道路抗滑能力有較大的提升。

3）大空隙結(jié)構(gòu)吸收聲波，減少噪聲

由于其發(fā)達的空隙，起到了多孔吸聲材料的作用，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，使輪胎底部空氣壓縮而后釋放產(chǎn)生的“聲爆”音由于壓縮空氣通過連通空隙消散而得到抑制。一般可降低噪音3分貝以上，雨天由于消除了水體的“聲爆”，其降噪量更為顯著，據(jù)實驗研究，可達8分貝。

3.2 非機動道（慢行系統(tǒng)）推廣使用高品質(zhì)的透水鋪裝，充分推廣使用環(huán)保型雨水口、縫隙排水溝等灰色設施

人行道采用透水磚鋪裝，非機動車道采用透水磚鋪裝，該設施結(jié)構(gòu)自上至下依次為：6cm透水磚、5cm透水混凝土、20cm級配碎石透水墊層、土基層。

對低影響開發(fā)的設計有補充完善功能，即人行道及非機動車道上的雨水直接滲入地面，滲流不急的雨水再流入綠化帶，通過雨水滲流設施進行滲流沉淀。但在重型車輛較多或者衛(wèi)生狀況較差的道路，不宜采用透水路面。

3.3 道路雨水綜合利用工藝流程

路面雨水優(yōu)先通過位于道路邊溝內(nèi)的預制導流模塊和開口路沿石匯入初期雨水處理設施，進行過濾處理，濾后水通過底部孔下滲，超過下滲能力的雨水由處理設施頂部溢流口流入滯留帶進行下滲。若雨水量超過設計重現(xiàn)期雨水量，則滯留帶多余雨水通過雨水篦及溢流管流入紅線外綠地，最終進入河道。

3.4 道路雨水綜合利用高程設計

道路的機非分隔綠化帶下凹至低于路面高程25cm，兩側(cè)城市綠化帶下凹5-10cm。

3.5 綠化帶內(nèi)增設植草溝及雨水花園等海綿設施，承擔消納慢行系統(tǒng)路面及部分機動車道路面雨水的功能

中央綠化帶和兩側(cè)綠化帶采用下沉式綠地，根據(jù)施工圖設計圖紙，中央綠化帶和兩側(cè)綠化帶下沉深度分別為25cm、20cm。下沉式綠地設施結(jié)構(gòu)自上至下依次為：5cm厚樹皮覆蓋層、120cm厚種植土層、透水土工布、25cm厚礫石層、素土層。施工圖設計資料中，中央綠化帶和兩側(cè)綠化帶中設置雨水溢流井，但在大樣圖中僅提供兩側(cè)綠化帶中雨水溢流口高于下沉式綠地表面22cm，而中央綠化帶中未說明雨水溢流口高度。在下沉式綠地中（道牙開口處）設置50cm寬的礫石緩沖帶，礫石粒徑級配為50～80mm。下沉式綠地中設置有10cm高擋水堰設施

3.5.1 進水口

初雨處理設施進水采用“導水模塊+開口路緣石”的進水方式。

道路滯留帶進水口設置間距根據(jù)道路縱坡調(diào)整，當?shù)缆房v坡＜1%時，滯留帶進水口間距不應大于35m，建議間距為30m。

3.5.2 初期雨水處理設施

圖3 初雨處理設施示意圖

路面雨水經(jīng) “開口路緣石”收集后，進入初期雨水處理設施。該設施頂部高程高于滯留帶25cm，初期雨水經(jīng)過一級過濾區(qū)及二級過濾區(qū)，水中的油脂、N、P等污染物將得到有效去除，過濾后的雨水通過底部預制孔下滲。當雨水量較大，超過其下滲能力時，由處理設施頂部溢流口流入雨水滯留帶進行下滲。

3.5.3 滯留帶設計

下沉式綠地的下凹深度應根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性確定，一般為100-200mm。下沉式綠地內(nèi)一般應設置溢流口（如雨水口），保證暴雨時徑流的溢流排放，溢流口頂部標高一般應高于綠地50-100mm。下沉式綠地種植土底部距離季節(jié)性最高地下水水位小于1m，應在種植土層下方設置濾水層、排水層和厚度不小于1.2mm的防水膜。下沉式綠地邊緣距離建筑物基礎小于3m時（水平距離），應在起邊緣設置厚度不小于1.2mm的防水膜。進入綠地的雨水，其停留時間不得大于植物的耐淹時間，一般不得超過48小時。

滯留帶宜低于道路緣石底部20～40cm，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括20～40cm種植土層（土壤層）、30～50cm礫石排水層。

圖4 下沉式綠地典型構(gòu)造示意圖

3.5.4 環(huán)保雨水口

環(huán)保雨水口是在普通的雨水箅子基礎上優(yōu)化設計，多增加截污框以及混凝土透水墻，能夠有效收集雨水、凈化雨水的構(gòu)筑物。相比傳統(tǒng)雨水口，多增加截污框及無砂混凝土透水墻，阻隔樹葉、垃圾、塑料袋等，過濾有毒、有害污染物，凈化水質(zhì)，達到環(huán)保的功效。環(huán)保型雨水口是一種用于控制徑流污染的海綿城市設施，在小雨時能凈化初期雨水，大雨時不影響雨水順暢排放，適用于各類型道路雨水收集凈化。

環(huán)保型雨水口能處理匯水面內(nèi)10mm的初期雨水，初期雨水的污染物去除率大于70%。參照15MR105，3-19～3-22頁。

4 結(jié)語

低影響開發(fā)技術使雨水在下凹式綠地中實現(xiàn)“滲透、滯留、凈化、蓄存、涵養(yǎng)植物”，在市政道路設計中已普遍推廣，其主要優(yōu)勢在于：適用性強、 成本相對較低、 后期管養(yǎng)維護簡便、 并且能夠與城市的景觀設計配合，增加城市景觀效果，提高城市宜居程度。

近年來，我國對海綿城市的建設日益重視，國內(nèi)外的研究學者也圍繞低影響開發(fā)、城市內(nèi)部的雨水排放及利用等技術展開深入的研究與應用，從雨洪管理、生態(tài)防洪、水質(zhì)凈化、地下水補充、公園綠地營造以及城市微氣候條件等方面均有不俗的成就，海綿城市的應用將越來越廣泛，越來越深入，為創(chuàng)造生態(tài)文明城市做出巨大的貢獻[3]。