海綿城市建設
——低影響開發在沿海市政道路中的應用

牛梅梅 魏星

中國市政工程西南設計研究總院有限公司 四川 成都 610200

1 概述

海綿城市是指通過加強城市規劃建設管理，充分發揮建筑、道路和綠地、水系等生態系統對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發展方式[1]。為了推進海綿城市的建設，近年來國家密集出臺了各種相關的政策文件，更推行了一批海綿城市建設試點城市，取得了一定的成效，也積累了大量的建設經驗，為城市生態環境的改善，減少城市內澇做出積極貢獻。

海綿城市的建設大量運用于城市綠地、城市濕地、城市公園、住宅及道路等用地中[2]。城市道路在規劃中一般占城市建設用地的15～25%，在其設計及建設中運用低影響開發的理念，對海綿城市整體建設效果影響至關重要。筆者參與的深圳壩光國際生物谷某市政道路，設計中采用了低影響開發理念，通過“雨水凈化—雨水滯留（流）---雨水入滲---雨水排放”的工程措施，落實海綿城市的設計要求。

2 低影響開發設計理念及目標

城市道路設計中，雨水主要存在以下幾個問題：1）道路雨水產流量大，峰流量形成時間短；2）道路低點積水風險大；3）道路徑流雨水污染；4）道路綠化用水量較大。為解決上述道路雨水的問題，在道路建設中采用低影響開發設計理念，LID是一種不同于傳統集中式雨水排放的新理念，模擬自然，采用分散的小規?？刂拼胧┰谠搭^上來管理雨水。核心就是通過滲透、過濾、儲存、蒸發和滯留等方法來模仿開發前的水文特征?？捎行p少雨水徑流總量、降低徑流污染、延緩峰現時間、構建生態水循環的理想方式，從而實現工程排水向生態排水轉變。本項目設計的道路雨水處置采用低影響開發理念，通過道路雨水滯留設施控制道路雨水。設計中優化傳統的雨水排放系統，使道路范圍內雨水在排放到雨水管道系統前需通過雨水綜合利用設施進行雨水洪峰流量、面源污染、徑流總量控制。

根據深圳市的相關要求，結合項目本身特點，本工程LID設計目標:30-40mm降雨量產生的道路徑流量零外排（視道路橫斷面情況）；年徑流總量控制率達到50%；提高雨水管線綜合排水能力，防止道路低點積水；提高綠化帶保水量，減少綠化用水量；凈化道路徑流中的污染物，提高徑流水質；提升道路綠化帶景觀功能。

3 低影響開發實例設計方案

本項目海綿城市設計由下沉綠地、下凹式綠化帶、擋水堰、溢流式雨水口、穿孔管、溢流式雨水口連接管、市政排水管組成；由透水自行車道、透水鋪磚人行道和綠化帶組成透水地面。雨水經透水地面下滲形成地下徑流，補充地下水資源；在道路坡度大于1.0%時，在綠化帶內設置擋水堰，間隔約20m，由擋水堰分隔成若干雨水梯田，若口袋公園內坡度增大則縮小擋水堰間隔距離；超過下滲和貯存量的雨水溢流至綠化帶內的溢流式雨水口或溢流式雨水井，并通過溢流式雨水連接管排入市政排水管渠；市政道路范圍內超過下滲量的雨水排至行車道路面與道路面雨水一同排入環保型雙篦雨水口，并通過雨水口連接管排入市政排水管。

圖1 典型海綿路面結構圖

地表徑流組織：機動車道向中央綠化帶和行道樹綠帶匯水，匯水坡度為1.5%；非機動車道向行道樹綠帶匯水，匯水坡度為2%；在雨勢較弱時，人行道雨水可通過透水磚鋪裝下滲至基層，當雨勢逐漸增強時，透水磚鋪裝表面產生的雨水徑流沿地面坡向匯流至行道樹綠化帶。

圖2 雨水徑流組織系統流程圖

3.1 提升海綿設施景觀品質及銜接設計的精細化設計，打造示范性沿海城市海綿城市道路節點

機動車道采用透水瀝青鋪裝，該設施結構自上至下依次為：4cm透水瀝青（開級配瀝青磨耗層OGFC-13）、6cm中粒式改性瀝青砼（AC-20C）、8cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25C）、32cm5%水泥穩定級配碎石基層、20cm4%水泥穩定級配碎石低基層、土基層。

路面面層材料宜采用透水瀝青，其有以下優勢：

1）通過內部空隙迅速排水，增進交通安全、減少濺水和起霧從而增加雨天行車的能見度。

普通道路降水后容易形成表面水膜，容易形成水霧、水漂、濺水等問題，路面抗滑能力下降，行車安全隱患大。據國內交通事故統計數據表明，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種問題對行車安全非常重要。排水性路面是指面層采用一種開級配瀝青混合料，利用高空隙率，使道路范圍內的雨水能夠快速排出道路表面，在道路側向設置排水通道，使雨水排入市政排水通道，不產生濺水和水霧。減緩洪峰的同時，能有效提高交通安全性。

2）增大表面孔隙及構造深度，提高了道路的抗滑能力

排水瀝青粗集料（＞4.75mm）較多，約占80%，而2.36mm至4.75mm之間為間斷級配。且空隙率大（約為20%），表面比較粗糙。使道路抗滑能力有較大的提升。

3）大空隙結構吸收聲波，減少噪聲

由于其發達的空隙，起到了多孔吸聲材料的作用，將聲能轉化為熱能，使輪胎底部空氣壓縮而后釋放產生的“聲爆”音由于壓縮空氣通過連通空隙消散而得到抑制。一般可降低噪音3分貝以上，雨天由于消除了水體的“聲爆”，其降噪量更為顯著，據實驗研究，可達8分貝。

3.2 非機動道（慢行系統）推廣使用高品質的透水鋪裝，充分推廣使用環保型雨水口、縫隙排水溝等灰色設施

人行道采用透水磚鋪裝，非機動車道采用透水磚鋪裝，該設施結構自上至下依次為：6cm透水磚、5cm透水混凝土、20cm級配碎石透水墊層、土基層。

對低影響開發的設計有補充完善功能，即人行道及非機動車道上的雨水直接滲入地面，滲流不急的雨水再流入綠化帶，通過雨水滲流設施進行滲流沉淀。但在重型車輛較多或者衛生狀況較差的道路，不宜采用透水路面。

3.3 道路雨水綜合利用工藝流程

路面雨水優先通過位于道路邊溝內的預制導流模塊和開口路沿石匯入初期雨水處理設施，進行過濾處理，濾后水通過底部孔下滲，超過下滲能力的雨水由處理設施頂部溢流口流入滯留帶進行下滲。若雨水量超過設計重現期雨水量，則滯留帶多余雨水通過雨水篦及溢流管流入紅線外綠地，最終進入河道。

3.4 道路雨水綜合利用高程設計

道路的機非分隔綠化帶下凹至低于路面高程25cm，兩側城市綠化帶下凹5-10cm。

3.5 綠化帶內增設植草溝及雨水花園等海綿設施，承擔消納慢行系統路面及部分機動車道路面雨水的功能

中央綠化帶和兩側綠化帶采用下沉式綠地，根據施工圖設計圖紙，中央綠化帶和兩側綠化帶下沉深度分別為25cm、20cm。下沉式綠地設施結構自上至下依次為：5cm厚樹皮覆蓋層、120cm厚種植土層、透水土工布、25cm厚礫石層、素土層。施工圖設計資料中，中央綠化帶和兩側綠化帶中設置雨水溢流井，但在大樣圖中僅提供兩側綠化帶中雨水溢流口高于下沉式綠地表面22cm，而中央綠化帶中未說明雨水溢流口高度。在下沉式綠地中（道牙開口處）設置50cm寬的礫石緩沖帶，礫石粒徑級配為50～80mm。下沉式綠地中設置有10cm高擋水堰設施

3.5.1 進水口

初雨處理設施進水采用“導水模塊+開口路緣石”的進水方式。

道路滯留帶進水口設置間距根據道路縱坡調整，當道路縱坡＜1%時，滯留帶進水口間距不應大于35m，建議間距為30m。

3.5.2 初期雨水處理設施

圖3 初雨處理設施示意圖

路面雨水經 “開口路緣石”收集后，進入初期雨水處理設施。該設施頂部高程高于滯留帶25cm，初期雨水經過一級過濾區及二級過濾區，水中的油脂、N、P等污染物將得到有效去除，過濾后的雨水通過底部預制孔下滲。當雨水量較大，超過其下滲能力時，由處理設施頂部溢流口流入雨水滯留帶進行下滲。

3.5.3 滯留帶設計

下沉式綠地的下凹深度應根據植物耐淹性能和土壤滲透性確定，一般為100-200mm。下沉式綠地內一般應設置溢流口（如雨水口），保證暴雨時徑流的溢流排放，溢流口頂部標高一般應高于綠地50-100mm。下沉式綠地種植土底部距離季節性最高地下水水位小于1m，應在種植土層下方設置濾水層、排水層和厚度不小于1.2mm的防水膜。下沉式綠地邊緣距離建筑物基礎小于3m時（水平距離），應在起邊緣設置厚度不小于1.2mm的防水膜。進入綠地的雨水，其停留時間不得大于植物的耐淹時間，一般不得超過48小時。

滯留帶宜低于道路緣石底部20～40cm，其內部結構包括20～40cm種植土層（土壤層）、30～50cm礫石排水層。

圖4 下沉式綠地典型構造示意圖

3.5.4 環保雨水口

環保雨水口是在普通的雨水箅子基礎上優化設計，多增加截污框以及混凝土透水墻，能夠有效收集雨水、凈化雨水的構筑物。相比傳統雨水口，多增加截污框及無砂混凝土透水墻，阻隔樹葉、垃圾、塑料袋等，過濾有毒、有害污染物，凈化水質，達到環保的功效。環保型雨水口是一種用于控制徑流污染的海綿城市設施，在小雨時能凈化初期雨水，大雨時不影響雨水順暢排放，適用于各類型道路雨水收集凈化。

環保型雨水口能處理匯水面內10mm的初期雨水，初期雨水的污染物去除率大于70%。參照15MR105，3-19～3-22頁。

4 結語

低影響開發技術使雨水在下凹式綠地中實現“滲透、滯留、凈化、蓄存、涵養植物”，在市政道路設計中已普遍推廣，其主要優勢在于：適用性強、 成本相對較低、 后期管養維護簡便、 并且能夠與城市的景觀設計配合，增加城市景觀效果，提高城市宜居程度。

近年來，我國對海綿城市的建設日益重視，國內外的研究學者也圍繞低影響開發、城市內部的雨水排放及利用等技術展開深入的研究與應用，從雨洪管理、生態防洪、水質凈化、地下水補充、公園綠地營造以及城市微氣候條件等方面均有不俗的成就，海綿城市的應用將越來越廣泛，越來越深入，為創造生態文明城市做出巨大的貢獻[3]。