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融合海绵城市理念的市政道路设计应用分析

2024-01-12吕纪佑孙晓锋周斌

运输经理世界 2023年34期
关键词:树池径流海绵

吕纪佑、孙晓锋、周斌

(中新南京生态科技岛投资发展有限公司,江苏南京 210019)

0 引言

城市道路是负担城市交通的主要设施,它既是组织城市布局结构的骨架,同时也为城市绿化、排水和其他工程基础设施提供建设空间。将海绵城市理念与道路建设相融合,不仅需要从宏观层面梳理城市开发与海绵空间布局,恰当地将海绵城市设施与道路相关设施进行结合,还需要合理有效地考虑道路景观、综合管线、排水设施的布局关系,兼顾道路功能设施、城市水安全设施及其他基础设施的合理布设,将海绵城市理念落实工程建设中。

1 海绵城市理念与江心洲海绵城市规划

海绵城市是我国建设现代城市的重要建设理念。2014 年,我国政府宣布了建设海绵城市的计划,并开始践行海绵城市的建设。海绵城市理念将组织地面径流尽可能地通过生态滞留、复用等海绵设施的控制后排放,通过渗、滞、蓄、净、用、排等方式,优先保障排水安全,同时控制面源污染,提高径流控制能力。海绵城市的建设不仅益于合理利用城市水资源,弹性地减少城市汛期的内涝问题,还可以减轻水污染,促进环境保护,在市政道路的供水和排水中起着重要作用。

南京市江心洲隶属于南京市建邺区,东隔夹江与主城的河西新城区相邻,西隔长江主航道与江北新区相望,属于长江洲岛,相对独立,是江苏省海绵城市建设的试点片区之一,也是系统化推进全域海绵城市建设的区域。全岛紧扣“生态科技城、低碳智慧岛”的定位,结合洲岛平原河网率、绿地率、水面率高的特点,从系统的角度建设海绵城市,将生态科技岛打造成水安全、水生态、水环境、水资源有机结合、四位一体的海绵综合体。以安全为重、生态优先、因地制宜、统筹协调为原则,以保障水安全、保护水生态、改善水环境、利用水资源、彰显水文化为目标,构建良性水循环系统。全岛年径流总量控制率为85%,面源污染削减率为60%(见图1)。

图1 面源污染削减率统计分析

2 海绵城市理念在市政道路设计中的应用

江心洲全域海绵空间将全岛划分三类:一是大海绵系统,主要体现在贯通性水系、大型湿地及绿化廊道系统,以大调蓄及保障水安全为主;二是中海绵系统,主要为市政雨水管渠对应的雨水排放系统,主要体现在海绵道路、小型湖泊、湿地等海绵斑块绿地,以常规雨水排放与调蓄设施为主;三是小海绵系统,主要为低影响开发系统,对应一年中占绝大多数的中小降雨,主要体现在片区各功能组团社区,如海绵居住区、海绵商业区等。具体如图2 所示。

图2 江心洲全域海绵及“四位一体三系统”海绵规划布局

在全域海绵的规划下,结合长江滩涂地区历史降雨量大、地下水位高、土壤渗透性较弱、水面率高、地形低洼平坦等特点,提倡采用生态绿色的低影响开发(LID)雨水系统,即指在场地开发过程中采用源头、分散式措施,使场地开发后的水文特征尽量维持开发前的特征,因地制宜、经济高效地将各种海绵技术组合应用,实现径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标[1]。

市政道路作为中海绵系统,在满足道路本身交通功能、市政管线敷设等基本要求外,应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、调节等为主要功能的LID 设施进行处理。LID 设施的选择应因地制宜、经济有效、方便易行。经比较,主要可采用下凹式绿地、透水铺装、生态树池、雨水花园、植草沟、植被缓冲带、人工湿地、雨水井等措施。LID 设施评价与适用范围分别如表1 所示。

表1 LID 设施评价表

针对以上措施,结合市政道路各部分条件,对LID设施与市政道路融合设计分析如下。

2.1 人行道结构设计

人行道是道路建设的重要组成部分,体现着城市市政工程发展以人为本的功能性。由于人行道通行荷载小,对路面铺装强度的需求较低,可在保证道路功能的前提下更便捷地将LID 设施融入进来。因此,在人行道设计过程中可选择透水性较高的材料,并利用透水材料将积水引入地下,并通过排水管道将积水排放到一个固定的区域。这样既可以对路面的湿度进行调节,避免积水导致路面湿滑,保证行人出行安全,又可以起到净化雨水、削峰错峰的作用。

江心洲市政道路人行道采用砂基透水砖作为面层,下部设3cm 厚中粗砂垫层、15cm 厚透水混凝土基层及10cm 厚碎石垫层,在垫层底部设置有透水盲管,收集路面雨水后汇入市政雨水口中。江心洲中新大道人行道透水铺装洒水试验如图3 所示。

2.2 侧分带设计

市政道路设计要充分体现现代化交通建设智慧,更要将道路侧分带绿化设计和道路交通安全相结合,深度彰显人与自然的和谐。绿化带在城市建设中随处可见,它能够有效地改善城市内部的环境,采用内部下凹、侧石开口、敷设渗透盲管等手段,引入下凹式绿地、雨水花园、植草沟等LID 设施,将路面径流汇入各LID 设施,最大程度地对初期雨水进行渗透、滞留。同时,设置溢流设施,将超量径流溢流引入市政雨水收集系统,保证城市水安全。

此外,设计时应注意以下两点:一是侧分带宽度不宜小于1.5m,有条件时应适当增加宽度,便于处理绿化带与路面竖向高程的关系,弱化下凹对道路观感及人行安全的不利影响;二是非机动车道横坡可根据侧分带下凹式绿地、雨水花园的设置情况,考虑调整横坡向侧分带,便于LID 设施更多地收集路面径流,增强调蓄能力。侧分带下凹式绿地设置情况如图4所示。

图4 环岛西路侧分带下凹式绿地设置情况

2.3 生态树池

对于不设侧分带的部分低等级市政道路,为更好地贯彻海绵理念,可以将道路树池改造为生态树池,也可将若干个独立的树池经管道串联为一个连续的海绵体,并最终与道路雨水收集系统连通,在保证水安全的同时,兼顾行道树生长需求。

需注意的是,由于生态树池主要位于人行道内,考虑到人行道宽度相对有限,且往往下设综合管线等设施,对生态树池的设计和施工需细化考虑:一是尽量避免侵占树池外其他管位;二是由于树池出水管较深,在排水设计中需根据生态树池相关要求预留连接管,直接接入雨水检查井或加深相应雨水口深度,保证人行道树的成活与长势。生态树池设计方案及实拍图如图5 所示。

图5 生态树池

2.4 植被缓冲带

当市政道路濒临河道时,路面径流可以考虑直接采用地表漫流或暗渠等形式排入河道。为有效控制径流总量、峰值流量及面源污染,建议在道路与河道间设置植草沟、植被缓冲带等LID 设施。

2.5 附属设施设计

附属设施在市政道路的排水系统中起着重要作用,为确保最终的设计成果可以达到理想状态,附属设施的设计不容忽视[2]。

2.5.1 设计环保型雨水口

环保型雨水口在很大程度上起到有效拦截机动车道面源污染的作用,其主要通过雨水口内的截污构件(见图6),先对树叶、垃圾等大污染物进行滤网拦截,再通过滤砖拦截泥沙,削减面源污染。

2.5.2 设计路缘石

路缘石的高度与周围表面应保持良好的一致性,以避免积水问题,促进雨水快速流入雨水口或绿化带。但是在雨水口设置距离过长或者雨量过大的情况下,往往会出现路面积水严重而无法及时排除干净的问题,这要求在路缘石设计时,做好打孔设计,切实提高路缘石排水效率。在具体的打孔设计中,应充分考虑当地实际降雨情况,合理地设置孔洞数量及大小,确保无论何种程度下的路面积水都可以及时地排出。此外,开口后应设置必要的截污消能措施(如铺设卵石),便于后期管理养护。

3 结语

全域海绵城市的建设对改善城市的居住环境,保证城市内部的发展将起到重要的作用。通过南京生态科技岛(江心洲)海绵规划建设,着重归纳分析市政公建的海绵建设方案,以实际工程案例为主,实务性对道路建设中可以利用的路面、绿化、排水设施等进行分析、改造,在保证道路功能的前提下尽可能将海绵城市理念融入建设中,达到协调城市与自然环境之间关系的目的,进而推动现代化城市的绿色发展。希望对类似工程起到一些启发作用。

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