市政道路构建海绵体系的措施探讨

曹　华（中国城市建设研究院有限公司福建分院，福建 福州 350002）



市政道路构建海绵体系的措施探讨

曹华（中国城市建设研究院有限公司福建分院，福建 福州 350002）

低影响开发的道路雨水系统与平面布局、其他市政管线存在一定的衔接关系。本文主要结合“海绵城市”理念，对于城市道路海绵体系的构建中介绍了一些有效的措施，具体措施为城市道路横断面规划设计、路面改造、改变道路排水方式、透水铺装、植被浅沟及下沉式绿地，对城市道路海绵城市的建设具有一定的借鉴意义。

市政道路；海绵城市；有效措施

引言

低影响开发（LID）系统是1990年在美国乔治省马里兰州环境资源署［1］首次被提出来的，其核心理念是想通过对场地进行合理开发以及对自然水循环进行模拟，达到降低运行费用、减小对现有自然环境破坏的目的。经过三年的监测数据表明，采用自然排水系统后美国西雅图市SEA Street的暴雨径流总量减少99%［1］。此外，英国也曾为了解决洪涝多发、污染严重等问题，最后将长期的环境和社会因素纳入到排水体制及系统中，建立了可持续城市排水系统 （SUDS-Sustainable Urban Drainage Systems）［1］。随着经济的发展，我国也出现了许多环境问题，如水污染、洪涝灾害等等。为了解决这一系列的问题，习总书记在2013年12月的中央城镇化工作会议上明确提出了海绵城市建设的理念，2015年4月国务院发布 “水十条”，进一步推进海绵城市建设工作。然而，在海绵城市建设过程中“渗”的措施是尤为重要的，可是城市道路多为硬化路面而且占地面积为城市建设用地的20～30%［2］。因此，探讨市政道路中的海绵体系构建措施具有一定的重要性，使得在满足道路基本功能的前提下达到相关规划提出的低影响开发控制目标与指标要求。

1　城市道路雨水系统的现状

1.1城市道路雨水系统传统排水方式

我国传统的雨水系统排水方式主要是采取 “快排”的思路，通过一系列道路雨水设施将雨水快速排入河道，希望通过及时排除暴雨形成的地面径流来减少暴雨引发的城市洪涝现象以及对道路路基、路面结构造成的损坏程度。

1.2城市道路雨水系统传统排水问题

城市道路雨水系统传统排水方式为：“道路汇水面-雨水口-市政管线”，这种排水方式容易产生许多突出问题，难以满足现代城市建设对生态和环境的要求。因此，如何通过改变道路排水方式来改善城市生态环境，已成为城市海绵建设中的一个重大问题之一。基于此类问题日益突出，低影响开发（LID，Low Impact Development）系统的理念逐渐在我国被采纳并引起热潮。LID系统在道路排水方式上主要是构建一系列措施试图通过一系列多样化、合理化的景观设施来控制城市雨水径流的污染问题和径流量问题。

1.3典型的道路LID设施应用

在市政道路进行海绵体的构建可以考虑从中央分隔带、机动车道（车行道、辅道）、侧分带（绿化带）、慢行道、树池、退线绿化这几个方面上将海绵城市的理念和建设设施进行实地应用。设施可在道路功能中的应用如表1所示。

雨水口的布置中，在绿化带内雨水口一般采用溢流式雨水口，路面上雨水口采用偏沟式雨水口。若道路最低点处无路缘石开口，则应考虑在最低点路面增设偏沟式雨水口以防止路面积水。多路汇水时，道路纵坡均坡向交汇点，为了避免交汇点积水，应将交汇点一定范围内做适当抬高，使雨水排向各路口雨水口。

表1　海绵城市设施在道路功能组成中的应用

2　雨水系统的衔接

城市道路雨水LID系统多是在已建的城市道路上进行改造设计，道路断面形式决定了雨水系统LID设施的位置、类型、排水方式。在道路横断面设计中应优化道路横坡坡向、路面与道路绿化带及周边绿地的竖向关系等，便于径流雨水汇入低影响开发设施。因此，分析LID系统与道路断面形式的衔接关系具有一定的意义。

《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）［6］、《城市道路绿化规划与设计规范》（CJJ75-1997）［7］中规定，城市道路红线内的分隔带包括分车绿带、行道树绿带和路侧绿带，在这些道路绿带内中可设置生物滞留设施、下凹绿地、植被浅沟等LID设施实现净化水质，削减径流总量。路面排水既可采用生态排水的方式，也可利用道路及周边公共用地的地下空间设计调蓄设施将道路雨水引入道路红线外绿地内的低影响开发设施内进行消纳。

2.1城市道路雨水LID系统平面布局衔接

LID系统平面布局衔接分析，主要是考虑在不同用地类型及场地条件下，不同类型、功能的城市道路红线内、外 LID技术措施与措施组合的选择，LID技术措施及组合与行车道、混行道、人行道的位置布局关系。

单幅路由车行道、两侧的绿化隔离带、两侧人行道组成，无中央分隔带。路幅较宽的情况下，一般排水方式为双坡排水，雨水径流向道路两侧的人行道流动；路幅较窄的情况下，一般采用单坡排水形式。人行道与车行道之间是否设置绿化分隔带，分两种情况分析其平面布局衔接关系。若单幅路路幅较宽，人行道和车行道之间存在绿化分隔带，则宜在绿化带内设置LID措施或措施组合。单幅路或双幅路时，若人行道、非机动车道和机动车道均坡向侧分带，其汇水区域包括全部路面；若仅机动车道坡向侧分带，其汇水区域仅为机动车道路面，人行道、非机动车道等汇水排至绿化退线。图1为LID系统下单幅路雨水流向示意图。

图1　LID系统下单幅路雨水流向示意图

双幅路主要由中央分隔带、车行道、两侧的绿化隔离带、人行道组成。一般以道路中央分隔带为界，采用双坡排水，由中央分隔带坡向两侧，或由两侧坡向中央分隔带双幅路为双坡排水。车行道和人行步道径流在道路横纵坡作用下雨水汇入中央绿化带和路侧绿化带内的雨水LID措施或措施组合，下渗雨水和超量径流通过溢流井汇入市政雨水管线。图2为两侧坡向中央分隔带的双幅路LID系统平面布局衔接关系示意图。

图2　LID系统下双幅路雨水流向示意图

三幅路无中央分隔带，由机动车道、非机动车道、机动车和非机动车的绿化隔离带以及人行道组成。三幅路在道路排水时，一般采用一般以主干道的中线为高点，采用双坡排水，坡向两侧绿化分隔带；非机动车道、人行道采用单坡排水。图3为LID系统下三幅路雨水流向示意图。

图3　LID系统下三幅路雨水流向示意图

四幅路由中央分隔带、机动车道、非机动车道、机动车和非机动车的绿化隔离及人行道组成。四幅路道路排水时，一般每条机动车道以中央分隔带为中点，采用双坡向排水，由中央分隔带坡向两侧，或者由两侧坡向中央分隔带；非机动车道和人行道采用单坡排水。三、四幅路一般路面较宽，所以侧分带仅收集机动车道路面雨水，绿化带下凹深度一般为10～20cm。图4为LID系统下四幅路雨水流向示意图。

图4　LID系统下四幅路雨水流向示意图

2.2道路LID措施与管线高程的竖向衔接

道路雨水LID设施与穿孔排水管线及溢流管线的衔接性与土壤的渗透性能有关。

土壤渗透性能好，雨水径流可下渗到种植土层之后再进入排水层滞留。此类情况下，LID设施中不需要设置穿孔排水管，结构最为简单，经济高效。

土壤渗透性能一般，该情况下需要考虑最大化设施的水平面积达到减少滞留区的深度的目的，从而可以避免出现长期积水的现象，同时也可以达到净化水质和削减径流量的作用。另外，当土壤渗透性能一般的情况下，尽量设置溢流竖管，在砾石层考虑敷设穿孔排水管。

土壤渗透性能差，为了减少径流量实现最大程度的雨水滞留，则需在设施底部和周边包裹防渗土工织物，紧邻防渗土工布铺设穿孔排水管，使其能够快速排放下渗雨水，同时，要注意防止雨水直接渗入地下水中造成污染。

合理布置道路绿化作为改善道路雨水排放方式的一项重要措施，在其设计的过程中应特别注意考虑到道路LID措施与平面布局和竖向的管线衔接问题。

3　市政道路构建LID的有效措施

LID系统设计中应用在城市道路雨水排放问题上应达到三个目标：①源头管理雨水径流；②利用植物和土壤的自然过程过滤、净化雨水；③削减洪峰流量。

3.1城市道路横断面的规划设计

城市道路的规划设计时要综合考虑交通和海绵城市建设两方面的问题。在满足交通要求的前提下，城市道路径流雨水应通过设置的雨水低影响开发设施进行处理。另外，在道路横断面规划设计中应考虑近、远期结合，充分考虑景观和交通功能以适应未来城市的建设发展。如在道路横断面的规划设计上可以考虑：工业区道路断面以单幅路、两幅路为主，生活区道路断面般以单幅路、两幅路、三幅路断面为主，商业区道路断面以两幅路为主［3］。

3.2路面改造

对于老城区而言，路网布局已经形成，因此要在原有的硬化路面上想办法进行改造以促进雨水的自然下渗排放，同时减少径流中携带着的各种污染物。对现有道路的改造主要是要做到最大程度地减少改造过程中对城区产生的干扰。因此，应该依据城市道路空间条件合理采用LID措施以降低道路硬化路面的连续性。对于新建的城区应该在从建设城市道路时就将透水铺装等海绵措施应用到工程中。

透水铺装主要可以分为透水砖铺装、透水水泥混凝土铺装、透水沥青混凝土铺装、嵌草砖及园林铺装中的鹅卵石、碎石铺装等［4］。透水砖铺装和透水水泥混凝土铺装一般适用于广场、停车场、人行道以及车流量和荷载较小的道路。近年来由于透水性路面铺装的透水性和透气性好，能够有效削减径流总量，回补地下水，降低城市热岛效应的作用，因此在城市道路中得到越来越广泛的应用。

3.3改变道路排水方式

传统道路排水是通过道路坡度引导路面雨水汇流至雨水口，这是一种“重排不重用”的理念，遇到大暴雨时只能通过强排措施解决问题。LID道路排水模式是基于现有的道路断面形式、路面坡度坡向和周边空间条件进行设计，中央分隔带下凹，滞留自身雨水径流，下渗雨水和超量雨水通过溢流井和渗水盲管排入市政雨水管线。一般机动车道径流在重力作用下沿路面坡度汇集至边沟，之后再进入滞留池等雨水LID措施进行净化，超量的雨水再通过溢流口进入市政雨水管线；非机动车道径流首先汇入生态树池，超量雨水通过暗渠流入绿地；人行道采用透水铺装，径流坡向绿地。

3.4植被浅沟及下沉式绿地

植被浅沟是指地表沟渠不仅可以收集、输送和排放径流雨水，通过植物使其具有一定的雨水净化作用，该类沟渠可用于衔接其他各单项设施、城市雨水管网系统和超标雨水径流排放系统［4］。植被浅沟要求道路具有连续、长距离的景观绿带，植被浅沟的距离越长，对径流的流速削减和净化效果越好。下沉式绿地应尽量采用盲管（花管）疏导雨水。该措施能够利用下凹空间充分蓄集雨水、削减洪峰流量、减轻地表径流污染等，一般可广泛应用于城市建筑与小区、道路、绿地和广场内［4］（如图5）。

3.5道路红线外绿化退线

之前的道路规划大多都没有明确提出进行绿化退线，近年来特别是结合海绵城市概念提出后道路规划进一步对绿化退线作了要求。绿化退线，位于道路红外线之外，可布置生物滞留设施、下凹式绿地、雨水湿地等消纳人行道、非机动车道的雨水，同时与景观专业结合，又能形成良好的景观效果。

图5　植被浅沟及下沉式绿地

4　结语

有研究表明，通过LID措施组合达到的降低径流峰值的控制效果明显会比单一的LID措施好［2］。因此，在工程实践中要合理利用LID措施，实现分级削减、控制径流量，全面提高城市的雨水资源利用效率。对于市政道路雨水排放系统的建设应因地制宜从系统的规划、布局的衔接上合理安排以建立一系列生态可持续的综合性措施来实现人与自然的和谐相处。

［1］刘文波，王 路，林 洁.城市雨洪管理控制体系的发展概述［A］.第十届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集［C］.2014，8.

［2］陈宏亮.基于低影响开发的城市道路雨水系统衔接关系研究［D］.北京建筑大学，2013.

［3］郑茂松.适应海绵城市建设的道路横断面规划设计［J］.城乡建设，2016（04）：48～49.

［4］海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）.住房城乡建设部.

［5］李 彤.城市道路排水措施生态化分析及案例介绍［J］.城市道桥与防洪，2014，12（3）：99.

［6］《城市道路设计规范》（CJJ37-2012）［S］.

［7］《城市道路绿化规划与设计规范》（CJJ75-1997）［S］.

2016-5-20

U412.37

A

2095-2066（2016）17-0207-03