交通樞紐道路雨水控制與利用技術研究

宋恭儉，張鳳艷

（1.湖州交通規劃設計院，浙江湖洲313000； 2.湖州市公路管理局，浙江湖洲313000）

交通樞紐道路雨水控制與利用技術研究

宋恭儉1，張鳳艷2

（1.湖州交通規劃設計院，浙江湖洲313000； 2.湖州市公路管理局，浙江湖洲313000）

針對交通樞紐雨水內澇問題，從高架道路、地下道路與地面道路角度，分別提出雨水控制與雨水利用的技術措施，以保證樞紐道路服務能力。對于高架道路，采用了排水性瀝青路面、雨水淺層蓄滲技術，以減少路表徑流；通過雨水處理與利用裝置，實現了雨水循環利用。對于地下道路，可采用自流排水、調蓄排水與抽升排水，同時可選擇排水交通復合型隧道防洪。對于地面道路，可采用透水鋪裝、生態植草溝等措施進行雨水控制。

交通樞紐；道路；雨水控制；雨水利用

0　前言

交通樞紐是城市對外交通與城市交通聯系的節點。作為整個城市交通系統的最重要組成部分之一，其系統功能的優劣直接影響著城市交通大系統的綜合能力。交通樞紐采用布局緊湊、換乘便捷、組織高效的綜合集成設計技術，交通樞紐總體布局應根據樞紐功能要求、客流規模和交通方式、用地條件綜合規劃設計，應最大程度地方便乘客出入樞紐和換乘。樞紐車流、客流量大時，為縮短換乘距離，減少車流、人流交叉干擾并節省土地，其樞紐道路大多考慮采用高架和地下道路的形式，同時也存在部分地面道路。

正常情況下雨水作為一種寶貴的資源，在城市水循環系統和流域水環境系統中起到十分重要的作用。近年來城市內澇問題屢有發生，造成交通大面積癱瘓，嚴重影響了居民日常生活和工作，甚至出現了人員死亡的嚴重災情，再次給人們敲響了城市安全的警鐘。目前道路多為不透水密實鋪面，在一定程度上導致雨水流失量增加和水循環系統的平衡遭破壞，并引發一系列環境與安全問題。交通樞紐擁有大體量的道路基礎設施，包括高架道路、地下道路與地面道路，路網密度大，道路雨水控制得好壞在很大程度上決定了樞紐防澇效果。

交通樞紐雨水控制一方面是提高區域排水標準，另一方面是控制雨水徑流量。而提高區域排水標準和控制雨水徑流量的關鍵措施是降低徑流系數，大型樞紐區域綜合徑流系數由0.8降低為0.7，區域排水標準可由3 a一遇提高為5 a一遇。樞紐道路推薦排水設計重現期見表1所列。

表1　樞紐道路排水設計重現期（推薦值）一覽表

下面分別對于交通樞紐高架道路、地下道路與地面道路，提出一系列雨水控制與利用技術，以控制或降低樞紐內澇災害。

1　高架道路

1.1高架排水性瀝青路面鋪裝

通常普通高架道路鋪裝為密實材料，雨水主要通過橫坡和縱坡排入泄水口，并匯集到豎向排水管排出，表面徑流較大，對行車安全性與舒適性有極大影響。采用排水性瀝青路面作為高架道路表面層，可以迅速排除路表積水，減少路表徑流，防止雨天駕駛易產生的飛濺、眩光、水漂等現象，提高雨天駕駛的安全性。同時，排水性瀝青路面還可以有效降低交通噪音，調節環境溫度，提高人們出行的舒適性。

上海浦東國際機場北通道高架快速路采用排水性瀝青路面鋪裝，具體鋪裝結構見表2所列。圖1為密實路面與排水性瀝青路面雨天行駛效果比較圖。

表2　上海浦東國際機場北通道鋪裝結構一覽表

圖1　密實路面與排水性瀝青路面雨天行車效果對比實景

1.2高架道路雨水淺層蓄滲技術［1］

高架道路雨水通常要排到地面上，這樣會大大增加地面徑流，可采用淺層蓄滲技術降低地表徑流。

淺層蓄滲是結合城區的功能規劃要求，在高架道路下的人行道、廣場的輔裝層或綠化種植土以下，用多孔材料堆徹成可供短暫貯存的雨水連通空間，在多孔材料底部用滲水材料以提高下滲速率，如圖2所示。當暴雨來臨時，雨水徑流經初期棄流后，通過管道或溝渠方式進入多孔材料空間內短暫儲存，暴雨過后雨水繼續下滲，超過調蓄容量的雨水外排。在降雨過程中，蓄滲設施容納高架道路產生的雨水徑流，徑流發生集蓄、蒸發、下滲、溢流外排等多種水流運動，形成較為復雜的水量平衡體系，延緩高架道路徑流外排時間，增加雨水入滲補充地下水。

在虹橋樞紐青虹路高架排水工程中，以削峰減排為設計理念，采用雨水淺層蓄滲技術，在近600 m的高架道路下景觀隔離帶內設置有效容積為1 290 m3的蓄滲裝置，可對13 200 m2高架道路全年80%的雨水徑流進行就地蓄滲處理，實現了雨水資源化、處理就地化、系統生態化、成本最小化的雨水間接利用工程設計原則。

淺層蓄滲設施設置在高架景觀隔離帶下，分為截流池和蓄滲池兩部分。截流池采用小孔棄流原理，在DN200的蓄滲裝置進水管管底設Φ100的棄流孔，將初期水質較差的雨水截流于池中。截流池有效高度為0.4 m，底部設粗砂墊層。雨水滲透至地下，而顆粒等雜質可被截流。

圖2　淺層蓄滲示意圖

淺層蓄滲裝置由上至下分別由植被層（草皮）、基質層、隔離過濾層、貯水層、滲濾層等組成。

（1）植被層：主要考慮草皮、草坪、地被植物、攀援植物等，不包括小型喬木、灌木等下面不考慮設置貯水設施。

（2）基質層：選擇滿足植物生長條件，具有一定滲透性能、蓄水能力和空間穩定性的材料?；|改良土主要由田園土、排水材料、輕質骨料和肥料混合而成，厚度30 m～60 cm。

（3）隔離過濾層：一般采用既能透水又能過濾的聚酯纖維無紡布等材料，用于阻止基質進入排水層。隔離過濾層鋪設在基質層下，搭接縫的有效寬度應達到10 m～20 cm。

（4）蓄水層：一般有混凝土、塊石、PE（聚乙烯）和HDPE（高密度聚乙烯）等材料類型，利用材料之間的空隙在暴雨時短暫貯存雨水，暴雨過后再下滲，多余的雨水通過溢流外排。

（5）滲濾層：為促進雨水的下滲，在蓄水層下設置級配下滲層，厚度約100mm，采用礫石，粒徑為8-16mm，以促進雨水下滲，同時作為蓄水結構的基礎。

單元淺層蓄滲設施的平面布置圖和豎向布置圖分別如圖3和圖4所示。

圖3　單元淺層蓄滲設施平面布置圖

圖4　單元淺層蓄滲豎向布置圖（單位：mm）

高架道路地面景觀隔離帶下設置蓄滲裝置的方式，就地處理了5倍于裝置面積的高架道路全年80%的路面徑流。若擴大雨水蓄滲的收集面積，可更有效地提高削減該區域徑流量，提升排水標準，減輕排水系統運行負荷。

1.3高架道路雨水處理與利用技術

道路雨水中含有顆粒物、重金屬、石油類和多環芳烴類污染物，如果直接排水到周邊水體中，會污染水體，影響水環境。道路上雨水也可以收集利用，道路雨水收集后利用的主要方向是綠化和澆灑道路。

上海五洲大道建立了高架道路雨水收集利用系統，該系統包括了雨水收集系統、雨水處置/處理系統（初期及后期雨水處理系統）、雨水利用系統組成。日常由水泵驅動系統內部的循環水流以維持水質，該水泵同時也可向供灑水車提供清水。水泵由太陽能驅動，整個工程將資源循環利用、綠色能源和生態處理有機結合，整個系統示意圖如圖5所示。土壤生態濾池與太陽能系統現場情況分別見圖6與圖7所示。

圖5　上海五洲大道高架道路雨水收集與利用示范工程示意圖

圖6　土壤生態濾池現場實景

圖7　太陽能系統現場實景

珠海橫琴口岸綜合交通樞紐高架道路采用滲井技術減少雨水對地面排水系統的沖擊。高架道路雨水通過立管排入下方滲井，即底部具有下滲功能的雨水收集井，滲井與植草溝相連接，少量初期雨水可通過滲井下滲，并通過植物和土壤的截留、吸附和去除污染物，大部分雨水從滲井流入植草溝。植草溝是在溝渠中種植植被，利用重力輸送雨水，并通過植物截留和土壤過濾處理雨水。植草溝末端與地面雨水排水系統相連［2］。

2　地下道路

隧道、地道、城市下穿式立交采取高水高排、低水低排互不連通的系統。低水低排系統排水口必須暢通、可靠。可以采用三種排水方式：自流排水、調蓄排水、抽升排水。調蓄排水需要較大空間，隧道、地道、城市立交低水低排系統無法以重力流排出時，設置泵站，使用水泵排水。泵站位置應設在隧道峒口附近、隧道最低點、地道最低點和立交最低點附近。

如果有條件，可以選擇排水交通復合型隧道，如吉隆坡精明隧道，共有三層結構，最底層是永久性地排水；第二層平常用于通車，但到了5 a為周期的大洪水的時候，第二層通道就變成排水通道；到了特大的極端性暴雨、甚至20 a一遇的暴雨來的時候，把整個車道全部封閉，整個隧道全部變成了排洪通道，這樣能夠迅速地把洪水排出去，城市免于內澇，基本上解決了城市中心區的防洪問題（見圖8）［2］。

圖8　吉隆坡精明隧道運營示意圖

3　地面道路

地面道路可以采用透水性鋪裝，透水鋪裝面層到基層整個結構都采用透水性材料組成的結構，雨水通過透水面層、透水基層，最后滲透到土基中，如圖9所示。

透水性鋪裝能夠使雨水迅速地滲入地表，還原為地下水，使地下水資源得到及時補充，保持土壤濕度，改善城市地表植物和土壤微生物生存條件，同時可以調節城市空間的溫度和濕度，消除熱島現象。該技術可用于人行道、非機動車道、步行街、廣場與停車場，如圖10所示。

圖10　透水人行道實景

植草溝可以消減和阻延暴雨徑流。暴雨徑流進入溝渠后，在填充物中流動，并滲透到周圍土壤中，補充地下水，同時還將有效地截留污染物顆粒。徑流中的30%～50%的污染物可被有效地去除。植草溝主要用于道路中央分隔帶與邊緣綠化帶，如圖11所示。

圖11　植草溝實景

4　結語

針對交通樞紐高架道路、地下道路與地面道路，分別提出了道路雨水控制與利用的技術措施以減少路表徑流、緩解樞紐內澇。對于高架道路，采用排水性瀝青路面鋪裝、高架道路淺層蓄滲裝置、雨水收集與利用技術；對于地下道路，除了常規排水措施外，可采用排水交通復合型隧道形式；對于地面道路，采用透水鋪裝、生態植草溝等措施。

［1］ 張辰，陳嫣，張惠鋒，等. 上海虹橋綜合交通樞紐的雨水收集與利用［J］. 中國給水排水，2011， 27（10）： 88-92.

［2］ 城市雨水管理國際研討會論文集［C］.2013.

U491、U417.3

B

1009-7716（2015）05-0057-04

2015-02-06

宋恭儉（1977-），男，浙江蘭溪人，高級工程師，副院長，從事道路工程設計與科研工作。