海绵性道路低影响开发设施应用研究

冯 时 马福源

（中电建十四局城市建设投资有限公司，广东 广州 511470）

随着我国城市化进程的不断推进，城市道路面积不断增长。作为城市的下垫面，城市道路是城市排水系统中十分重要的一环。低渗透性的路面直接破坏了城市水循环体系，造成城市内涝灾害和生态环境污染。低影响开发设施能够有效对雨水进行渗透、储存、调节和净化[1]。我国针对海绵城市建设出台了一系列指导政策，海绵城市建设取得了初步成效，对于海绵性道路低影响开发设施的应用实践仍然处于探索阶段[2-4]。部分城市依然沿用传统的道路排水系统，在城市高速建设的环境下难以应对城市的内涝灾害和面源污染。研究不同的低影响开发设施功能特点和结构特征有利于充分发挥低影响开发在城市道路排水系统中的作用。

1 低影响开发设施

低影响开发是海绵城市理念的核心理念，旨在通过各种措施充分降低城市建设过程中对生态环境和水文循环的影响。低影响开发设施是实现低影响开发的主要途径，通过设置分散性的生态化设施，能够有效调节雨水径流峰值、降低初期雨水污染、改善城市市容环境、最大限度地保留城市原有的生态面貌。低影响开发设施根据功能特性主要分为五类，分别为渗透设施、存储设施、调节设施、传输设施和净化截污设施。渗透设施主要通过设置特定结构或改变下垫面的渗透性能减少雨水的径流峰值和提高雨水的下渗量，包括透水铺装、下沉式绿地、生物滞留设施等；存储设施通过收集过量的雨水，减少排水系统的压力，如蓄水池、湿塘等。调节设施主要作用为调节雨水径流峰值，包括调节池、调节塘等。传输设施主要指各个低影响开发设施的中间联通环节，一般指各种阀门和通道。净化截污设施主要指通过土壤和植被净化作用或者特殊材料对雨水进行截污净化，降低初期雨水对河流水体的污染。道路型低影响开发设施指在工程道路中采用的低影响开发设施，主要包括透水铺装、道路下凹式绿地、生物滞留设施、渗渠和植草沟等。

2 海绵性道路低影响开发设施应用研究

2.1 透水铺装

透水铺装是一种多孔隙的地面铺装结构，具有良好的透水性能，能够将地表雨水以合适的速度进行消纳，达到削减雨水径流的作用。同时透水铺装下部通过垫层与土壤相连，进一步发挥土壤的净水能力。透水铺装根据其材料的差异可以分为透水砖、透水沥青和透水混凝土三种常见类型，三种透水铺装对比如表1所示。

表1 三种透水铺装对比

（1）透水砖。透水砖的材料来源较广，一般有工业废料、砂石或其他非金属材料。透水砖的透水性能主要依靠相邻砖体之间的连接处内部孔隙渗透雨水，透水砖铺装后整体结构承载力不高，一般设置在人行道或停车场。

（2）透水沥青。透水沥青铺装主要采用沥青混配一定的粗骨料和细集料形成多孔隙的铺装结构。其内部的孔隙结构能够有效完成雨水渗透和消纳，同时沥青结构具有一定的荷载承受能力，可以应用于城市机动车道路。

（3）透水混凝土。透水混凝土铺装主要由一级配粗骨料表面包裹一定的水泥和砂相互聚集形成孔隙铺装结构，内部均为粗骨料，不含细骨料，所以透水混凝土铺装内部孔隙较大且均匀，具有优良的透水性能，重量较轻。一般应用于非机动车道或者城市绿道。透水混凝土可根据需求进行色彩调整，能够适用于更具个性化的铺设场合，如公园道路等环境。

透水砖作为海绵城市道路建设中的一项重要的低影响开发设施，能够充分降低城市内涝风险。应用时应当根据实际条件和需求的荷载强度选择合适的透水铺装类型。透水铺装投入使用后，受垫层透水系数逐渐降低和透水铺装孔隙堵塞等影响，透水能力随着时间的推移缓慢降低，后期的维护工作必不可少。

2.2 道路下凹式绿地

传统市政道路设计中，一般市政绿化带的设计标高需要高于路面标高，因此绿化带收集的雨水将汇集至路面，通过雨水口进入城市排水管网系统。而下凹式绿地则相反，其设计高程低于路面高程，与路面形成5～30 cm的高程差，将导致市政道路收集的雨水汇流经过雨水口入渗至绿地土壤中，超出绿地渗水能力的雨水将进入雨水管网或蓄水池。

下凹式绿地改变了传统市政道路雨水“快排”的思路，以自然渗透为主，同时通过设置蓄水池，有效回收雨水资源，在补充地下水的同时减轻暴雨时城市排水管网系统的压力。针对初期雨水污染严重的问题，下凹式绿地可以将初期雨水有效的消纳，通过土壤的净化作用过滤部分污染物，改善城市生态环境。

下凹式绿地在实际应用中，根据设置位置不同分为道路中央隔离带和道路两端隔离带。受道路和地形限制，绿地的设计面积较小，绿地的雨水调蓄能力较低，应充分优化底部设计，保证入渗雨水量超过绿地容纳能力时，过量的雨水通过排水管排入蓄水池，提高绿地的调蓄能力。下凹式绿地如图1所示。

图1 下凹式绿地

2.3 生物滞留设施

生物滞留设施的种类繁多，在市政道路范围内一般采用雨水花园、生态草沟或树穴等形式。初期雨水水质净化方面，生物滞留设施的表面由特殊植被覆盖，植被层能够对雨水中的污染物进行初步的截留，生物滞留设施内部的填料和土壤中的微生物对污染物进行分解，充分净化道路中雨水径流水质。在雨水径流调节方面，生物滞留池内部的特殊填料具有比普通土壤更优异的渗透性，能够有效发挥对雨水的储存和滞纳作用，削减雨水峰值流量。

生态草沟可以设置于道路绿带、行道树绿带或路测绿带等部位。雨水花园可以设置于交通岛绿地、交通广场绿地或停车场绿地等部位。为应对降雨量较大的情况，可在生物滞留设施侧面或底部设置溢流管，接入城市排水管网或蓄水池。植被选择方面在充分适应当地的气候条件的同时，尽量选择耐淹植物，做好后期的维护工作，注意生物滞留设施杂物的清理，对植被进行定期修剪，如果生物滞留池运行时间较久导致水质净化效果减弱，可以通过松土或者更换砂层保证生物滞留设施功能的有效性[5]。

2.4 渗渠

渗渠又称渗井、集水廊道、干井等，是一种小型的沟渠设施，一般为圆形或者长方形，能够收集道路中的雨水径流，主要承担雨水转输的作用。渗渠的底部一般填充碎石，可以将收集的雨水下渗至土壤，同时对雨水进行净化，能够有效截留雨水径流的污染物。

渗渠的设置位置一般在机动车道两侧的绿地或者停车场，能够收集道路中的雨水径流，可与生物滞留设施、下沉式绿地等低影响设施结合布置，起到“1+1＞2”的效果。

2.5 植草沟

植草沟是一种景观型地表排水设施，雨水径流通过植草沟的滞留、渗透作用，去除径流中夹杂的悬浮颗粒和部分污染物。植草沟土壤中的微生物也可以对污染物进行降解，通过反硝化作用和吸磷释磷过程达到去除氨氮和磷的目的[6]。植草沟根据功能分为干式植草沟、湿式植草沟和转输性植草沟三种。干式植草沟由顶部的植被层、人工改造土壤过滤层以及底部的排水管道组成，能够有效将雨水径流进行滞纳、渗透和净化，其底部设置的排水管道能够保证雨水储蓄能力。湿式植草沟的结构与干式植草沟类似，其特点是需要长期保持潮湿状态，且对雨水径流污染的净化效果较为突出。转输性植草沟的植被层较浅，可以将表面的径流引导至其他低影响开发设施中，起到径流传输的作用。

三种植草沟的特点不同，其设置位置也有所差异。干植草沟适合设置于居住区，可以通过定期对绿植进行修剪，保证其功能性。湿式植草沟需要保持潮湿状态，容易滋生蚊虫和产生异味，因此湿式植草沟一般将设置于人口密度较低的居住区或者高速公路两侧。转输性植草沟可以设置于道路的两侧，代替雨水口和排水管道。植草沟主要依靠植被层的植被发挥其功能，因此应当根据当地的气候条件合理选择植被，并保证植被的抗冲刷性，应用过程中需要对植被进行必要的养护和清杂，当植被受到破坏时需要对植被进行补植以保证功能性。

3 结语

海绵城市的建设体系庞大且复杂，其核心是转变传统的“快排”理念，优先利用自然环境能力对雨水进行滞留。低影响开发设施作为城市雨洪管理体系源头控制的重要组成部分，能够充分控制雨水径流和净化初期雨水。文章总结了道路中常用的三种低影响开发设施的结构功能特性以及应用范围和注意事项。道路性低影响开发设施的功能以调蓄和净化为主，不同设施的结构特性有所差异，功能侧重略有不同。海绵城市建设是一个系统工程，实际应用时还需考虑系统的布局和长远规划，根据不同设施的功能特点，结合属地自然环境和社会条件，将各类小型设施进行系统化的组合布置，注重后期维养，保证设施的正常运行，才能够充分发挥道路性低影响开发设施的作用。