海绵城市建设——低影响开发在沿海市政道路中的应用

牛梅梅 魏星

中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川 成都 610200

1 概述

海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式[1]。为了推进海绵城市的建设，近年来国家密集出台了各种相关的政策文件，更推行了一批海绵城市建设试点城市，取得了一定的成效，也积累了大量的建设经验，为城市生态环境的改善，减少城市内涝做出积极贡献。

海绵城市的建设大量运用于城市绿地、城市湿地、城市公园、住宅及道路等用地中[2]。城市道路在规划中一般占城市建设用地的15～25%，在其设计及建设中运用低影响开发的理念，对海绵城市整体建设效果影响至关重要。笔者参与的深圳坝光国际生物谷某市政道路，设计中采用了低影响开发理念，通过“雨水净化—雨水滞留（流）---雨水入渗---雨水排放”的工程措施，落实海绵城市的设计要求。

2 低影响开发设计理念及目标

城市道路设计中，雨水主要存在以下几个问题：1）道路雨水产流量大，峰流量形成时间短；2）道路低点积水风险大；3）道路径流雨水污染；4）道路绿化用水量较大。为解决上述道路雨水的问题，在道路建设中采用低影响开发设计理念，LID是一种不同于传统集中式雨水排放的新理念，模拟自然，采用分散的小规模控制措施在源头上来管理雨水。核心就是通过渗透、过滤、储存、蒸发和滞留等方法来模仿开发前的水文特征。可有效减少雨水径流总量、降低径流污染、延缓峰现时间、构建生态水循环的理想方式，从而实现工程排水向生态排水转变。本项目设计的道路雨水处置采用低影响开发理念，通过道路雨水滞留设施控制道路雨水。设计中优化传统的雨水排放系统，使道路范围内雨水在排放到雨水管道系统前需通过雨水综合利用设施进行雨水洪峰流量、面源污染、径流总量控制。

根据深圳市的相关要求，结合项目本身特点，本工程LID设计目标:30-40mm降雨量产生的道路径流量零外排（视道路横断面情况）；年径流总量控制率达到50%；提高雨水管线综合排水能力，防止道路低点积水；提高绿化带保水量，减少绿化用水量；净化道路径流中的污染物，提高径流水质；提升道路绿化带景观功能。

3 低影响开发实例设计方案

本项目海绵城市设计由下沉绿地、下凹式绿化带、挡水堰、溢流式雨水口、穿孔管、溢流式雨水口连接管、市政排水管组成；由透水自行车道、透水铺砖人行道和绿化带组成透水地面。雨水经透水地面下渗形成地下径流，补充地下水资源；在道路坡度大于1.0%时，在绿化带内设置挡水堰，间隔约20m，由挡水堰分隔成若干雨水梯田，若口袋公园内坡度增大则缩小挡水堰间隔距离；超过下渗和贮存量的雨水溢流至绿化带内的溢流式雨水口或溢流式雨水井，并通过溢流式雨水连接管排入市政排水管渠；市政道路范围内超过下渗量的雨水排至行车道路面与道路面雨水一同排入环保型双篦雨水口，并通过雨水口连接管排入市政排水管。

图1 典型海绵路面结构图

地表径流组织：机动车道向中央绿化带和行道树绿带汇水，汇水坡度为1.5%；非机动车道向行道树绿带汇水，汇水坡度为2%；在雨势较弱时，人行道雨水可通过透水砖铺装下渗至基层，当雨势逐渐增强时，透水砖铺装表面产生的雨水径流沿地面坡向汇流至行道树绿化带。

图2 雨水径流组织系统流程图

3.1 提升海绵设施景观品质及衔接设计的精细化设计，打造示范性沿海城市海绵城市道路节点

机动车道采用透水沥青铺装，该设施结构自上至下依次为：4cm透水沥青（开级配沥青磨耗层OGFC-13）、6cm中粒式改性沥青砼（AC-20C）、8cm粗粒式沥青混凝土（AC-25C）、32cm5%水泥稳定级配碎石基层、20cm4%水泥稳定级配碎石低基层、土基层。

路面面层材料宜采用透水沥青，其有以下优势：

1）通过内部空隙迅速排水，增进交通安全、减少溅水和起雾从而增加雨天行车的能见度。

普通道路降水后容易形成表面水膜，容易形成水雾、水漂、溅水等问题，路面抗滑能力下降，行车安全隐患大。据国内交通事故统计数据表明，雨天交通事故率是晴天的5倍左右。因此，加速路面排水，避免表面水膜引起的各种问题对行车安全非常重要。排水性路面是指面层采用一种开级配沥青混合料，利用高空隙率，使道路范围内的雨水能够快速排出道路表面，在道路侧向设置排水通道，使雨水排入市政排水通道，不产生溅水和水雾。减缓洪峰的同时，能有效提高交通安全性。

2）增大表面孔隙及构造深度，提高了道路的抗滑能力

排水沥青粗集料（＞4.75mm）较多，约占80%，而2.36mm至4.75mm之间为间断级配。且空隙率大（约为20%），表面比较粗糙。使道路抗滑能力有较大的提升。

3）大空隙结构吸收声波，减少噪声

由于其发达的空隙，起到了多孔吸声材料的作用，将声能转化为热能，使轮胎底部空气压缩而后释放产生的“声爆”音由于压缩空气通过连通空隙消散而得到抑制。一般可降低噪音3分贝以上，雨天由于消除了水体的“声爆”，其降噪量更为显著，据实验研究，可达8分贝。

3.2 非机动道（慢行系统）推广使用高品质的透水铺装，充分推广使用环保型雨水口、缝隙排水沟等灰色设施

人行道采用透水砖铺装，非机动车道采用透水砖铺装，该设施结构自上至下依次为：6cm透水砖、5cm透水混凝土、20cm级配碎石透水垫层、土基层。

对低影响开发的设计有补充完善功能，即人行道及非机动车道上的雨水直接渗入地面，渗流不急的雨水再流入绿化带，通过雨水渗流设施进行渗流沉淀。但在重型车辆较多或者卫生状况较差的道路，不宜采用透水路面。

3.3 道路雨水综合利用工艺流程

路面雨水优先通过位于道路边沟内的预制导流模块和开口路沿石汇入初期雨水处理设施，进行过滤处理，滤后水通过底部孔下渗，超过下渗能力的雨水由处理设施顶部溢流口流入滞留带进行下渗。若雨水量超过设计重现期雨水量，则滞留带多余雨水通过雨水篦及溢流管流入红线外绿地，最终进入河道。

3.4 道路雨水综合利用高程设计

道路的机非分隔绿化带下凹至低于路面高程25cm，两侧城市绿化带下凹5-10cm。

3.5 绿化带内增设植草沟及雨水花园等海绵设施，承担消纳慢行系统路面及部分机动车道路面雨水的功能

中央绿化带和两侧绿化带采用下沉式绿地，根据施工图设计图纸，中央绿化带和两侧绿化带下沉深度分别为25cm、20cm。下沉式绿地设施结构自上至下依次为：5cm厚树皮覆盖层、120cm厚种植土层、透水土工布、25cm厚砾石层、素土层。施工图设计资料中，中央绿化带和两侧绿化带中设置雨水溢流井，但在大样图中仅提供两侧绿化带中雨水溢流口高于下沉式绿地表面22cm，而中央绿化带中未说明雨水溢流口高度。在下沉式绿地中（道牙开口处）设置50cm宽的砾石缓冲带，砾石粒径级配为50～80mm。下沉式绿地中设置有10cm高挡水堰设施

3.5.1 进水口

初雨处理设施进水采用“导水模块+开口路缘石”的进水方式。

道路滞留带进水口设置间距根据道路纵坡调整，当道路纵坡＜1%时，滞留带进水口间距不应大于35m，建议间距为30m。

3.5.2 初期雨水处理设施

图3 初雨处理设施示意图

路面雨水经 “开口路缘石”收集后，进入初期雨水处理设施。该设施顶部高程高于滞留带25cm，初期雨水经过一级过滤区及二级过滤区，水中的油脂、N、P等污染物将得到有效去除，过滤后的雨水通过底部预制孔下渗。当雨水量较大，超过其下渗能力时，由处理设施顶部溢流口流入雨水滞留带进行下渗。

3.5.3 滞留带设计

下沉式绿地的下凹深度应根据植物耐淹性能和土壤渗透性确定，一般为100-200mm。下沉式绿地内一般应设置溢流口（如雨水口），保证暴雨时径流的溢流排放，溢流口顶部标高一般应高于绿地50-100mm。下沉式绿地种植土底部距离季节性最高地下水水位小于1m，应在种植土层下方设置滤水层、排水层和厚度不小于1.2mm的防水膜。下沉式绿地边缘距离建筑物基础小于3m时（水平距离），应在起边缘设置厚度不小于1.2mm的防水膜。进入绿地的雨水，其停留时间不得大于植物的耐淹时间，一般不得超过48小时。

滞留带宜低于道路缘石底部20～40cm，其内部结构包括20～40cm种植土层（土壤层）、30～50cm砾石排水层。

图4 下沉式绿地典型构造示意图

3.5.4 环保雨水口

环保雨水口是在普通的雨水箅子基础上优化设计，多增加截污框以及混凝土透水墙，能够有效收集雨水、净化雨水的构筑物。相比传统雨水口，多增加截污框及无砂混凝土透水墙，阻隔树叶、垃圾、塑料袋等，过滤有毒、有害污染物，净化水质，达到环保的功效。环保型雨水口是一种用于控制径流污染的海绵城市设施，在小雨时能净化初期雨水，大雨时不影响雨水顺畅排放，适用于各类型道路雨水收集净化。

环保型雨水口能处理汇水面内10mm的初期雨水，初期雨水的污染物去除率大于70%。参照15MR105，3-19～3-22页。

4 结语

低影响开发技术使雨水在下凹式绿地中实现“渗透、滞留、净化、蓄存、涵养植物”，在市政道路设计中已普遍推广，其主要优势在于：适用性强、 成本相对较低、 后期管养维护简便、 并且能够与城市的景观设计配合，增加城市景观效果，提高城市宜居程度。

近年来，我国对海绵城市的建设日益重视，国内外的研究学者也围绕低影响开发、城市内部的雨水排放及利用等技术展开深入的研究与应用，从雨洪管理、生态防洪、水质净化、地下水补充、公园绿地营造以及城市微气候条件等方面均有不俗的成就，海绵城市的应用将越来越广泛，越来越深入，为创造生态文明城市做出巨大的贡献[3]。