低沖擊開發模式下的城市道路雨洪管理研究

程茂春 朱峰杰 池潤漠

摘要：在一般的道路橫斷面設計和景觀設計中，設計者往往局限于交通功能方面考慮，而忽略了道路的生態意義，使其成為了建成環境對自然環境沖擊的人為行為代表。本文將通過對國內外對于城市低沖擊開發模式的借鑒利用，以大連市凌水路大連理工大學至中山路段為例，根據對象本身的實際特點出發，通過對低沖擊開發技術的應用，全面控制降雨和道路污染帶來的沖擊和危害，探討中國城市在現狀建成環境的基礎上在道路設計上的城市道路雨洪管理可行辦法，提高城市降水的利用率和環境質量。

關鍵詞：城市道路；低沖擊；雨洪管理；大連凌水路

1.道路雨洪管理的發展演變

1.1 低沖擊開發模式

低沖擊開發（Low Impact Development）的目標是建立更加生態、低碳，能夠保證可持續發展的未來城市[1]。其基本原理是在人工系統的開發建設活動中盡最大可能減少對自然生態系統的沖擊和破壞。對人類敏感而脆弱的水生態系統而言，低沖擊卡法模式理念要求通過分散的、小規模的源頭控制設施實現對降雨所產生的徑流和污染的控制，使區域開發建設后盡量接近于開發建設前的自然水文狀態[2]。

1.2 道路雨洪管理發展過程

美國聯邦環保局（U.S.Environmental Protection Agency）與1972授予各州雨水管理許可豁免權，并于1987年頒布雨水管理第一和第二階段許可證[3]。在這個階段的實施和管理過程稱之為雨水管理（也稱末端控制模式），是當時美國道路雨洪管理的主要模式。其運行機制為利用大中型設備，將收集的道路徑流傳輸轉移到道路末端匯水處污染水體進行治理，完成其生態修復。這種方式僅適用于小強度降水，對暴雨的排流十分有限，并屬于污染末端治理模式[4]。

20世紀90年代初，由于末端管理模式不能有效控制城市雨洪帶來的污染及收集行為本身的低效性而遭到了質疑。道路雨洪管理的設計和實施逐步引入了低沖擊開發模式。道路低沖擊開發采用小規模而分散的技術措施，將道路雨洪在道路上通過生態的儲留和自然降解的方式實現一定的雨量存儲和污染物凈化，再將余量進行集中收集和處理（如表1）。

2.凌水路低沖擊開發設計

2.1 研究對象概況

2.1.1 區位及環境概況

大連市全年降水量低，各月份分布不均勻，汛期集中了全年70%以上的降水量[6]。自2003年以來，大連市降水酸度和酸雨頻率呈上升趨勢，大連市的酸雨以硫酸污染為主[7]，通過低沖擊開發模式對道路進行再設計和管理對緩解大連市的降水量不足和分布不均，以及對道路本身產生的污染物的就近稀釋具有重要意義。

本次的研究對象為遼寧省大連市甘井子區凌水路大連理工大學段。其西南側臨凌水河，其北段和南段被現澆板覆蓋，中段為露天河流。

2.1.2 現狀主要問題

（1）泛道路斷面形式不利于對雨水的收集和凈化

路段的中段道路斷面形式中，北側綠化斜坡海拔最高，其次是兩側的人行道，道路通行區域，斷面的最低點是凌水路南側的凌水河。對整個斷面的徑流情況做簡要分析（如圖1）：這是一個典型的為道路迅速排出積水為設計的斷面類型[8]，雨水降落到地面后隨著地勢高低產生的重力作用一直流向南側的凌水河，硬質河床難以滯留雨水隨后便流入黃海。凌水路的路間綠化同樣在高度上高于機動車路面，存在同樣的問題。

（2）路面的滲水性弱

對象路段的機動車通行道采用瀝青鋪設，人行道亦采用了硬質鋪設的模式。道路本身的滲水性和保水性差，道路兩旁的綠化設施基本上需要由人工澆灌來滿足，既沒有達到對雨水資源的充分利用，同時也使得城市道路使用和管理的成本增加，是一種不可持續的道路設計模式。

（3）河流河床硬質鋪設和河面覆蓋

在高速擴張的城市進程中，出于經濟效益的考慮使周邊用地更好開發、簡單的操作方式和對污染水體的隔離，城市河流往往被鋪設了硬質的河床。而河流的生態作用則被棄之如履：河流可以補充地下水，保障城市地下結構的穩定性；作為濕地調節城市微氣候；作為自然凈化裝置凈化城市環境；保障城市生物多樣性以提高進化能力等。

（4）道路綠化植被單一，儲水和進化能力差

凌水路的道路綠化由簡單的樹池、北側的鐵路帶綠化和道路交叉口的中央草坪組成，其植物類型由簡單的喬木和人工草地組成，植物組成單一，不能有效地對城市道路產生的污染產生最大效果的凈化作用，并且隨著植被越單一化，道路綠化的管理成本也將隨之增加。單一以喬木為主要形式的綠化因地面覆蓋植被少，不能有效地對雨水進行存儲。

2.2 凌水路低沖擊開發改造建議

（1）道路斷面改造

低沖擊道路設計模式的斷面，應達到機動車路面略高于路面其他組成部分，以保證路幅內的雨洪可以順利地流入路旁的河流以及道路綠化中得到儲存和凈化。

對于凌水河的改造要考慮其作為一個特殊的環境因素存在于陵水路道路南側的情況，道路的斷面改造應分為兩種情況：A、考慮陵水路作為海水潮汐管理的一部分，將凌水河分為兩個部分進行實施——保留部分寬度的原本硬質河床式，另外緊靠路測的一邊設置下沉綠化帶（如圖2：A）；B、直接放棄考慮凌水河作為管理海水潮汐的功能（原因見前文），直接將凌水河改造成為具有生態河或者滯留塘（如圖2：B）。

（2）設置植被草溝或滯留塘

對斷面改造之后的人行道兩旁的低洼處（如圖2中的G點處）可設置由草地緩沖帶、砂床、蓄水區、有機層或覆蓋層和鄉土植物所組成的生物滯留地[9]（如圖3）——植被草溝、植生滯留槽或滯留塘。道路徑流從泄洪口進入生物滯留池，部分徑流及所含的污染物被植物吸收，剩余徑流則通過砂床下滲，所含的大顆粒污染物被滯留于砂床中。若徑流量很大，過剩的徑流將通過溢水口進入地下排水管，將雨水快速排出。

（3）道路交叉口綠化草地下沉

凌水路和五一路交叉口處的列表中綠化面積大，當下的設計為常見的路間綠化模式：由路緣石圍合、相對高于機動車道。這樣設計的綠化在實際使用中的生態價值遠遠不能達到自然景觀中相同面積綠化帶來的生態效用。為了達到道路建設對城市生態影響的最小化，這樣的路內綠化也是很重要的組成部分：應當將其作為道路雨洪的匯集器和雨水攜帶污染物的凈化器，以體現其生態功能（如圖5）。

（4）采用滲水路面

凌水路機動車通道采用的是一般性的非透水路面，人行通道也采用水泥拼接硬質鋪裝。道路透水性差，可以選擇性透水瀝青路面，人行道亦采用透水磚，以保證道路和周邊綠化下的土質均衡性。

（5）增加雨水過濾和收集設施

在道路徑流量較大的情況下，草溝、滯留塘等往往不能全部涵留全部的雨水，也不能分解所有的污染物，因此在綠化設計的過程中應當考慮利用雨水過濾和收集設施，以盡可能的達到對雨洪的利用、對污染的降解。

（6）采用LID樹池

凌水路現狀樹池為較為簡單常用的樹池，其植被構成和功能結構簡單。為了達到對城市環境的最低沖擊，應當對樹池進行改造。結合由砂礫、土壤植物緩沖池植物組成的種植箱。種植箱頂部砂層略低于人行道，以引導徑流流入。人行道徑流在自然下滲和植物吸收后，過剩部分被引入溢水管（溢水管高度介于砂層和人行道高度之間），通過地下排水管排出（如圖4）。

3.小結

低沖擊開發模式對改善城市環境具有重要意義，本文以低沖擊開模模式為理念，立足大連市凌水路的現狀條件，綜合道路低沖擊開發模式的總結經驗，探討了城市道路設計中的低沖擊開發建議并提出各項低沖擊技術在凌水路的現實條件下適用方式，可為城市道路的低沖擊開發設計提供借鑒。

參考文獻：

[1]張園，于冰沁，車生泉.綠色基礎設施和低沖擊開發的比較及融合[J].城市綠地系統，2014，03：49-53.

[2]Coffman L S.Low Impact development cresting a storm of controversy.Water Resources Impact，2001，3（6）：7-9.

[3]王明遠，黎穎露.美國城市雨水污染法律對策及其對我國的啟示[J].中國人口·資源與環境，2009，5：136-142.

[4]楊琪瑤，張建林，王海洋.基于低沖擊開發模式的美國城市道路雨洪管理實踐與借鑒[J].安徽農業科學， 2015，01，127-129.

[5]唐紹杰，翟艷云，容義平.深圳市光明新區門戶區——市政道路低沖擊開發設計實踐[J].建設科技，2010，13：47-55

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[7]李丹，于慶凱.大連市酸雨污染特征及原因簡析[J].環境科學與管理，2010，9：128-131.

[8]吳瑞麟等.城市道路設計（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2011.

[9]United States Environmental Protection Agency（EPA），Washington DC.Storm Water Technology Fact Sheet：Bioretention.Document No.EPA-832-F-99-022[R]，1999.

[10]Low Impact Development Center.Town Of Capitol Height Street Master.Plan Drft Handbook[Z].2012.