基于海绵城市设计理念下的城市道路设计的反思与优化

张晓青

摘 要：以上海金山区海绵城市建设近期试点区滨海地区一区的龙湾路道路为研究对象，介绍目前金山滨海地区内城市道路海绵城市建设中的道路设计方法，并对存在的问题进行分析和反思，针对性地提出优化方案，主要从侧平石开口、生态树池、下凹式侧分绿化带、溢流式雨水口布置等方面进行优化，以实现“海绵化道路”的建设。

关键词：海绵城市;城市道路;透水铺装;生态树池

为深入贯彻“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路，落实上海市对海绵城市规划建设的相关要求，改善区域内的水生态、水环境，上海市金山区在全区推进海绵城市建设试点工作已近4年，制定了总面积为12.3万平方公里的3片市级海绵城市近期试点区，同时也努力将海绵城市的建设理念融入全区的各类城市开发和建设工程中。龙湾路所在的金山滨海地区一区，为金山区海绵城市近期试点区之一。本次将以该区域内龙湾路道路为研究对象，介绍其海绵城市设计的方法，同时分析其在海绵城市设计中存在的不足并提出优化措施。

1 基础条件

1.1 自然地理概况

1.1.1 气候气象

金山区位于北亚热带季风地区，受冬夏大陆季风和海洋季风的交替影响，四季分明，气候温暖，雨量充沛。冬夏长、春秋短。春季温凉多连阴雨，部分年份有倒春寒。夏季炎热湿闷，常有旱、涝、台风、冰雹等灾害性天气出现。常年平均气温15.5℃。

1.1.2 地形地貌

金山区位于太湖流域碟形洼地东南端，6 000 年前已成陆地，除几个小残丘外，金山区地势总体为南高北低，地面自东南至西北略呈倾斜。东南地面高程 4 m ～4.5 m 左右，占总面积 33%，中部在 3.6 m ～4 m 之间，占总面积 29%，西北部大多在 3.5 m 以下，占总面积 38%，其中 3.2 m 以下低洼地近 5 万亩，最低处在 2.5 m以下。

同时从地貌而言，金山区属上海市地貌分区中的湖积平原区，东南部主要为泻湖平原，西、北部位湖积洼地或湖积低地。

1.1.3 地质条件

根据道路的岩土勘察报告，场区20.5 m深度以浅地基土为全新世Q4的滨海～河口、滨海～浅海、滨海～沼泽相沉积物。根据地基土的成因、成分 ，共分为4个主要工程地质层，浅部②土层在明、暗浜及厚填土处变薄或缺失外，其他地层层位分布较稳定。

各地基土层的地质时代、成因类型、土层序号、分布情况和土层构成及特征、埋藏特点等详见下表：

场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，主要补给来源大气降水、地表径流。勘察期间由钻孔中测得的地下水埋深为0.8 m～1.70 m。同时勘察也对②、③、⑤土层做了室内渗透系数试验，试验结果如下：

1.2 降雨情况

根据金山区气象局提供的2001-2020年降雨的相关数据显示，全区近20年的年均降雨量为1 272 mm，年均降水天数为135.3天，总体上降雨量呈现东部比西部多;雨期集中在4-9月，期间降水量占全年降水量约68.3%。

1.3 现状排水系统

金山区雨水排水系统采用的是缓冲式排水模式，全区共有32个圩区，全部设泵强排。金山滨海地区城市道路的雨水传输主要靠两侧雨水口收集进入市政雨水管网的方式，由于区域内部分的雨水管径只有DN400～DN800，所以在暴雨时期区域内的雨水管道承受较大排水压力，部分区域的短时内涝现象严重。

2 道路低影响开发控制目标

根据《金山区海绵城市建设规划》（2018-2035）中对城市道路系统低影响开发建设指引指标，城市道路径流雨水通过有组织的汇流与转输，经截污等预处理后引入道路红线内、外绿地内，并通过设置在绿地内的以雨水渗透、储存、调节等为主要功能的低影响开发设施进行处理，其指引指标表如下：

3.1 道路等级

金山滨海地区内龙湾路的道路等级为城市支路，为次干路与街坊路的连接线，其功能主要为解决局部地区交通，以服务功能为主。本次设计范围为龙航路至海丰路段，道路沿线用地性质南侧为三类住宅组团用地、北侧为生产防护绿地，道路主要为周边居民日常生活与出行服务，属于生活性支路。

3.2 道路规模

龙湾路道路总长度为560.48 m，道路红线宽度为30 m，红线内的绿化面积为2 689 m2（含人行道树池），绿地率约15.9%。

3.3 道路横断面

道路的横断面布置形式按照海丰路以西已批复的横断面组成设置，采用三幅路形式，横断面组成为3.0 m（人行道）+3.0 m（非机动车道）+1.5 m（机非分隔带）+15 m（机动车道）+1.5 m（机非分隔带）+3.0 m（非机动车道）+3.0 m（人行道）=30 m（道路红线）。

3.4 海绵城市设计

城市道路的海绵化建设的主要措施就是采用下凹式绿地及透水铺装进行设置。但是由于本项目龙湾路道路的侧分带宽度仅有1.5 m，如果采用下凹式绿地做法，施工难度相对较大。

另外一个方面，由于道路场地所在区域内的地下水埋深在0.8 m～1.70 m，且土基的渗透系数小于1.0×10-3 mm/s，故透水铺装不宜采用全透设施，同时由于人行道宽度有限，行道树的树池顶面标高基本与人行道顶面标高平，生态树池的做法在窄人行道处也较难以設置。

本次龙湾路的人行道采用半透水铺装，结构层具体做法由上至下为：6 cm透水砖+3 cm中粗砂（下垫土工布）+10 cmC20透水水泥混凝土+15 cm级配碎石+防渗土工膜。在人行道边缘沿道路纵向布置一道φ8软式排水管，雨水口位置横向设置φ8PVC管，将排水管中收集的雨水排入雨水口。

4 存在不足及优化措施

4.1 存在不足

龙湾路的道路海绵建设的做法一方面还是由于受横断面组成的限制，绿化带宽度有限，绿地率只能说基本满足指标要求，难以在绿化带内设置雨水渗透、调节等的相关低影响开发措施，对道路径流量的控制有限;另一方面，道路北侧虽然为生产防护绿地，但是由于绿地与道路的建设单位不同，建设进度计划也不一致，造成两者无法结合考虑，共同采取系统性的海绵设施。

4.2 优化措施

4.2.1 横断面的优化

龙湾路道路等级为城市支路，且其区域区位已经在控规单元的最北段和道路的末端。若不考虑道路断面的一致性，可以将道路的功能定位适当转换为以景观、服务功能为主，满足基本的交通功能即可。这样的话，龙湾路的道路断面可以优化为：2 m（人行通道）+2 m（生态树池）+8 m（机非混行车道）+6 m（下凹式中央分隔带绿地）+8 m（机非混行车道）+2 m（生态树池）+2 m（人行通道）=30.0 m。此断面设置减少了车行道面积，大大增加了绿化带面积，对减少道路的径流量效果明显，同时宽度的设置不仅保证施工的有效操作面，也对布置海绵化设施极为有利。

4.2.2 侧石高度及开口设置

侧石的外露高度在10 cm～15 cm时，对道路的超过标准的降水能通过生态树池处的侧石开口进入到生态树池内，超过滞留能力的雨水再通过其内的溢流井进入市政雨水管。侧石的开口可以采用上海典型的侧箅式雨水口的侧石做法，开口的间距在25 m～30 m。

4.2.3 下凹式中央分隔带绿地及生态树池

下凹式中央分隔带及生态树池内的生物滞留带从上至下可以采用20 cm蓄水层、10 cm树皮覆盖层、50 cm种植土层、20 cm 砾石层。生态滞留带顶面标高可以较侧石边缘的标高低10 cm～15 cm，其内还应设置溢流式雨水口，其标高高于生态滞留带的蓄水层约10 cm。同时可以考虑在下凹式中央分隔带内设置雨水调蓄池，以收集超量的雨水。

4.2.4 与北侧防护绿地结合

若是能与北侧防护绿带的海绵设施共同考虑，那可以在其绿带内建设雨水花园、雨水湿地或者设置雨水蓄存设施，可以接纳生态树池内的过量雨水及人行道下渗的雨水。

4.2.5 植物配置要求

一方面，在城市道路的海绵化建设中，对道路绿化带内的设施布置形式（包括植物的配置等）都需要有一定的渗、滞、蓄的能力。所以在短时暴雨或长时间的降雨的情况下，绿化带内极易造成短时的积水现象的发生。这就要求道路绿化带内的植物有耐短时潮湿或者积水的能力，但是完全的水生植物也不适应作为道路绿化带内的植物品种，因为对道路强度、稳定性等的基本要求是不允许绿化带内长时间积水的。同时由于道路的绿化接受日光照射的时间相对较长，故植物还需要根据种植地区的不同特点选择不同的喜阳性植物。对于金山滨海地区而言，强降雨和强风的情况也较多发生，植物的根系要较为发达，且根系要生长较深，其抗風能力要强。故针对本区域的情况，乔木可以选择落羽杉、重阳木、榉树或者法国梧桐等，灌木可以选择龟甲冬青等，花草类可以考虑紫娇花、柳叶马鞭草等。

5 结语

海绵城市建设的基本目标是减少地表径流和面源污染，城市道路的径流系数基本上达到甚至超过0.9，而且当降雨强度较大时，对地表污染物的冲刷十分强烈，所以其也成为城市下垫面中径流污染较大的部分，也是海绵城市设计理念在实践过程中需要深入研究的领域。通过反思金山滨海地区近几年在道路海绵设计存在的问题，优化道路海绵化的设计方案，尽可能减少城市面源污染，使城市雨水在源头上进行有效控制。

但是也要看到，如果孤立地研究道路广场系统的海绵技术措施，对于城市整体的海绵化建设是很难奏效的。只有在区域这个大范围尺度上，从打造水系整体性的维度上进行海绵城市建设，才能真正解决目前城市在水资源、水生态、水环境等方面所面临的安全问题，从而实现海绵城市真正意义上的理念与内涵。

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