道路雨水花坛的设计方案及应用前景分析

2014-01-08李彤

城市道桥与防洪 2014年10期

李彤

(上海市政交通设计研究院有限公司，上海市 200030）

1 城镇化带来的水资源危机

近年来随着城镇化的高速发展，原生态土地面积的减少、路网的铺设，以及建设地块的开发导致雨水可渗透下垫面逐年递减、暴雨高峰流量逐年增加。汛期时城镇化地区大量雨水通过排水系统排入内河或外河，给尚不完善的排水系统造成了沉重的负担，也导致了雨水资源流失，已经成为城市可持续发展的重要制约因素。

因此，如何进一步加强城市道路排水安全，缓解水资源匮乏的紧张局面，实现雨水资源化的同时减少对水体环境的污染，已经成为人们十分关心和重视的问题。

2 我国雨水资源化的发展过程

我国雨水利用的历史较为久远，早在周朝时期在农业生产中就能够通过中耕技术增加降雨入渗量，从而提高农作物的产量。但由于缺乏足够的重视，雨水利用技术的发展一直比较缓慢，直到上世纪80年代后期才得以较大范围地推广雨水利用技术。

从近年的研究来看，我国在雨水资源化生态用水中取得了显著成果，例如北京市规划委员会在 2003年颁布了《关于加强建筑工程内雨水资源利用的暂行规定》，要求在北京市范围内新建、改建、扩建工程均应进行雨水利用工程设计和建设。山西省、南京市、宁波市等多省市颁布的《城市供水和节约用水管理条例》中也明确规定，鼓励使用再生水、雨水，推广节水新技术、新工艺，建设节水型城市。这些都是我国各地城市在雨水资源化、生态化利用过程中取得的重要成果。

3 市政道路生态排水措施的分类

根据“低影响开发（LID）”的原则，无论采用何种工程或非工程的措施，都应强调通过生态功能来维持开发前原有的水文条件，控制径流污染，减少污染排放，实现开发区域可持续水循环的目的。一般市政道路生态排水可按以下原则进行分类。

3.1 根据功能进行分类

道路生态排水措施的功能主要有以下几类：收集利用、拦截、过滤、渗透、调蓄、滞留、蒸发等。其中：以收集利用为主的生态排水措施包括生态水窖等；以拦截为主的生态排水措施包括生态型雨水口、沉泥井等；以过滤、渗透为主的生态排水措施包括生态透水路面、生态植草沟、土壤滤池、渗透管（沟）等；以调蓄、滞留为主的生态排水措施包括雨水花坛、生态植草沟、雨水调蓄池、生态滞留塘、下凹式城市绿地等。

3.2 按污染物处理方式进行分类

根据污染物处理方式的不同，道路生态排水措施可以分污染物质转移后处理的生态排水和污染物质就地处理的生态排水两类。其中前者包括具有拦截功能的生态型雨水口、初期雨水截流设施、雨水调蓄池等；后者包括生态透水路面、生态植草沟、土壤滤池、渗透管（沟）、生态滞留塘等。

3.3 按空间布局上的分类

从空间布局上看，道路生态排水措施可分为点、线、面三类。

点式生态排水措施呈点状、分散式布置，一般位于道路路网或排水管网中的某个节点上，包括生态雨水口、具有沉泥功能的排水构筑物、雨水花坛、雨水调蓄池等；线式生态排水措施一般结合道路线型布置，包括生态植草沟、生态过滤管（槽）、生态护坡、绿化缓冲带等；面式生态排水措施，包括生态透水路面、大型的生态滞留塘、下凹式城市绿地、人工湿地等等。

4 道路雨水花坛设计方案及应用分析

上述生态排水措施中，道路雨水花坛具有占地面积小、可操作性强、生态功能多样、景观效果好等多种特点，具有较强的研究和应用价值。

4.1 道路雨水花坛的概念

道路雨水花坛，又称雨水收集池，收集路面径流雨水后利用雨水花坛本身的空间进行储存和调蓄，同时通过级配过滤材料对径流雨水进行过滤和下渗来补充地下水，并为花坛内的绿色植物提供充足的水份，具有良好的生态处理功能。

4.2 道路雨水花坛选址及布置形式

道路雨水花坛是以调蓄、滞留为主要功能的点式生态排水措施，其选址一般结合道路线型、规划红线及周边用地性质进行布置。

当道路红线外规划有绿化带时，可考虑借助红线外的绿化进行布置，如图1所示。

图1 红线外绿化带内雨水花坛平面示意图

当红线范围外为硬质铺装路面不具备实施条件时，雨水花坛可利用红线范围内足够宽绿化带（一般为 3～5 m）进行布置，如图2所示。

图2 红线内绿化带内雨水花坛平面示意图

当道路范围内绿化带宽度不足时可采用道路局部渠化拓宽的方式（如延长港湾式公交停靠站、延长路口渠化段等）为雨水花坛开辟空间，如图3、图4所示。

图3 道路渠化段拓宽前平面示意图

图4 道路渠化段拓宽后雨水花坛平面示意图

当道路范围内有专用停车道时，可借用局部停车道进行布置，如图5所示。

图5 借用停车道的雨水花坛平面示意图

4.3 雨水花坛设计方案

4.3.1 蓄水规模的确定

受用地条件、养护管理的可操作性和绿化景观功能的制约，单组雨水花坛平面尺寸不宜过大，长度和宽度可分别控制在 10 m 及 5 m 左右，深度可控制在 3 m 左右，也可根据用地情况做灵活调整。按上述尺寸，单组雨水花坛蓄水规模约为 75 m3，为充分满足蓄水功能，雨水花坛可 2～3 组串联使用。

4.3.2 平面和竖向布置

根据功能的不同，雨水花坛按平面可分为底层蓄水渗滤区、中层种植土区及顶层绿化种植区。

底层蓄水渗滤区见图6所示，该区域以调蓄、滞留、渗滤功能为主。池体为蓄水区，并设有导流隔墙，降雨时雨水由管道收集并初步沉泥后纳入蓄水区调蓄，调蓄区的雨水可通过池底的渗滤井管补充地下水，也可通过池体外的放空阀门井错峰排放；调蓄区充满后的溢流雨水可通过溢流孔至景观水槽，再排入池体外的排水系统。

图6 底层蓄水渗滤区平面示意图

中层种植土区见图7所示，该区为底层蓄水区和顶层绿化区的过渡区域，以渗透、过滤及利用功能为主，主要堆置绿化植物生长所需的种植土。雨水在底层蓄水完成后，经溢流孔溢流至景观水槽，再通过透水孔渗透至种植土，为绿化植物的生长提供水份，降雨期间土体中过多的水份也可反向渗透至景观水槽，防止植物根系长期浸水腐烂。

图7 道路雨水花坛中层种植土区平面示意图

顶层绿化种植区见图8所示，该区域以绿化景观功能为主，通过种植绿色植物及景观花卉，辅以景观水槽做点缀，为道路创造良好的绿化环境。

综合考虑调蓄规模、溢流水位高度、种植土厚度、检修高度及结构尺寸等要求，雨水花坛高度宜控制在 3 m 以上，竖向布置见图9、图10 所示。

图8 道路雨水花坛顶层绿化种植区平面示意图

图9 道路雨水花坛竖向剖面示意图-1

图10 道路雨水花坛竖向剖面示意图-2

4.3.3 道路雨水花坛的养护及管理

作为市政道路配套设施，雨水花坛应定期进行养护与管理，通过设置进水沉泥井、出水检查井、蓄水区检查孔，可满足蓄水区池体清淤、种植土更换及绿化植物的日常养护等要求。

4.4 雨水花坛应用前景分析

雨水花坛是城市道路雨水利用中的重要组成部分，也是城市雨洪控制利用体系的一个具体手段，其应用前景十分广泛。

美国是最早使用道路雨水花坛的国家之一，其基于“最佳管理措施（BMP）”的绿色街道项目，如“西南第 12 大道的绿色街道项目”、“东北西斯基尤大街的绿色街道项目”及“洛杉矶奥若斯（Oros）绿色街道项目”等使得雨水花坛的应用逐渐推广开来，并在使用中充分体现了“低影响开发（LID）”的生态理念。

在我国，同样面临着城市道路雨水如何利用的难题。随着对城市雨洪控制利用方面的不断研究，相关政策、管理模式、理论模型及处理技术在借鉴很多发达国家先进经验的同时，整个城市雨洪控制利用体系的框架和细节也在逐步构建和不断地完善。具有雨水收集利用、过滤、渗透、调蓄、滞留和空间景观功能的道路雨水花坛无疑具有很强的使用价值和更广阔的发展前景。