“海綿城市”技術在道路與廣場上應用的論述與思考

焦明龍

(上海市政交通設計研究院有限公司，上海市 200030）

“海綿城市”技術在道路與廣場上應用的論述與思考

焦明龍

(上海市政交通設計研究院有限公司，上海市 200030）

經濟高速發展的同時也伴隨著生態環境的破壞，干旱、洪澇等自然災害頻發，如何能夠恢復生態，實現人與自然和諧發展是現階段我國關注的熱點問題。針對這一問題，我國借鑒國外的雨洪管理經驗，根據我國國情提出了構建“海綿城市”的理念，以減輕雨水循環對城市自然水文特征的影響。介紹了“海綿城市”技術提出的背景及意義，論述了“海綿城市”技術在道路與廣場上的應用，并對其發展建設提出了一些建議。

海綿城市；道路；廣場；LID設施；透水路面

1 “海綿城市”提出背景及意義

目前水資源短缺是我國乃至世界面臨的嚴峻問題，隨著我國城鎮化的加速進程，城鎮的不透水路面、硬質鋪裝、建筑面積的不透水表面的擴大，以及河流、湖泊等自然水體的侵占，使得原始的自然水文特征和水生態環境受到了嚴重的破壞，自然的生態凈化功能部分喪失，水體環境自我修復功能失調，水質污染、城市內澇、干旱等問題的日益突出。傳統的硬質路面、雨水管道等灰色市政基礎設施側重于將雨水快速排掉卻忽視了雨水循環利用，不僅造成了雨天積水，晴天干旱這一尷尬局面，而且路面雨水徑流攜帶了大量的污染物質而直接排入河道，導致了河道的污染。此外，當特大暴雨出現時，暴雨峰值出現時間短而迅速，當暴雨流量超出了傳統的市政管網排洪能力，就會出現積水，發生洪澇災害，從而造成人們生命和財產的損失。

因此，為了能夠有效地解決洪澇、干旱等自然災害問題，恢復生態，使人與自然和諧發展，2013年12月12日，習總書記在中央城鎮會議上發表講話：“在提升城市排水系統時要優先考慮把有限的雨水留下來，優先考慮利用自然力量排水，建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”。所謂的“海綿城市”就是將城市建設成像海綿一樣，能夠適應外界環境變化，具有一定的“彈性”，能夠進行自然調節，下雨時吸收、凈化、貯存雨水，補充地下水源，調節水的循環；在干旱時將蓄存的雨水釋放出來，有效的利用雨水資源，保障水安全，治理水環境，涵養水資源，改善水生態，實現水資源的有效管理，促進人與自然的和諧，一定程度上緩解水危機。

國外發達國家也提出了相關理念，例如，美國的低影響開發（Low Impact Development，LID），英國的可持續城市排水系統（Sustain able Urban Drainage Systems,SUDS）以及澳大利亞的水敏感城市（Water Sensitive Urban Design）等。近年來國內很多專家學者也對國內外雨洪管理做了深入研究，例如車伍、王思思等專家學者對國外雨洪管理模式及方法有深入研究[1]；俞孔堅也提出生態海綿城市，并實踐了用生態基礎設施來綜合解決城市水問題和綠色城市的構建；劉國茂（2005）和張崇厚（2009）提出了城市道路排水的新思路，即采用新的道路橫斷面形式：人行道采用透水鋪裝，綠化帶低于車行道，路面雨水引入道路綠化帶，增加道路滲水能力[2-3]；李俊奇（2010）、陳麗（2014）、宮永偉（2014）等人研究了透水路面、生物滯留帶、植草溝、雨水花園、雨水濕地的實施效果，證明了LID設施對雨水下滲、凈化作用很強[4-6]；陳宏亮（2013）提出了城市道路采用LID的排水方式及道路低影響開發系統與道路交通、規劃建設時序和景觀設計的銜接關系[7]。此外，住建部、水利部等國家相關部門也頒布了《海綿城市建設技術指南—低影響開發雨水系統構建（試行）》、《關于推進海綿城市建設水利工作指導意見（征求意見稿）》（辦規計函[2015]862號）和《海綿城市建設績效評價與考核辦法（試行）》（建辦城函[2015]635號）等政策和文件，指導海綿城市建設。因此，海綿城市建設是我國目前城市化轉型與發展必然需求。

2 “海綿城市”技術在道路工程中的應用

2.1 傳統道路與“海綿城市”道路的區別

城市道路是一個城市的命脈，在整個城市經濟發展中擔任重要角色。在傳統的城市道路設計中，機動車道、非機動車道、人行道三者主要通過綠化帶分隔，各自獨立，互不干擾。綠化帶地面要高于路面，從而導致路面雨水很難流入綠化帶，而直接排入灰色雨水基礎設施，使得雨水不到二次利用，造成雨水徑流污染，并且當暴雨量超過雨水管渠承載能力時，造成路面積水，發生洪澇災害等。然而，“海綿城市”道路除了滿足基本的交通作用以外，還充分利用道路及周圍的空間，建立一套能夠收集、蓄存、凈化雨水的體系，形成一個小的海綿系統，能夠對初期雨水進行源頭控制，“海綿城市”道路優于傳統道路主要體現在以下幾個方面：（1）緩解城市內澇，回補地下水源；（2）減輕市政管道壓力，節約綠化帶灌溉成本和市政管道造價；（3）由單一目標控制的管道排洪防澇轉變為兼顧徑流污染控制、水土保持、生態修復、美化環境等多重目標控制。

2.2 “海綿城市”道路的構成

構建“海綿城市”道路體系主要有以下幾個方面：

（1）優化道路橫斷面設計。傳統的道路橫斷面設計方式是將車行道按1.5%～2%橫坡向外側傾斜排水至道路雨水篦子后流入雨水管道系統中，綠化帶高于車行道，而優化后的路面橫坡坡向綠化帶，路面雨水沿橫坡流向綠化帶，當綠化帶雨水飽和后，多余的雨水再進入雨水管道系統中。

（2）鋪設透水路面，實現地表徑流的下滲。雨水下滲的路徑是由路面透過基層滲到土基。當強降雨時，透過基層的雨水可以通過基層底部的雨水管道排入附近的貯水池或溝渠，用來澆灌花草樹木。但是由于水分進入到透水路面的基層、土基，對其結構產生一定程度上的腐蝕，使得其承載能力整體下降，并且透水路面的孔隙容易受到污染物的堵塞而導致孔隙率降低，雨水滲透受阻而喪失透水路面的特性。因此，透水路面的鋪設應因地制宜。在交通流量大、荷載高、污染嚴重、地質條件一般的地段應采用承載能力好的不透水路面。例如，交通流量大、污染嚴重的機動車道一般采用不透水路面。而污染少、荷載低的非機動車道、人行道應采用透水磚、透水水泥等鋪設透水路面，以消納道路雨水徑流，促進雨水的滲透。此外，由于透水率面的孔隙結構，在沒有降雨時，透水路面的孔隙還可以作為土壤通風換氣的通道，減少城市熱島效應。

（3）在道路綠化帶中種植喬灌木，由于喬灌木樹冠、樹干具有截留和蒸騰作用，不僅可以美化環境，還可以起到“海綿作用”。實現雨水的截留，減緩雨水形成徑流的速度，增加徑流的形成時間，降低降雨初期地面徑流的突增給市政管網造成的壓力。

（4）在道路兩邊的綠化景觀設計中，設置植草溝、植物緩沖帶和下沉式綠地，這些設施能夠對初期雨水進行凈化，能夠暫時存儲一定量的雨水，削減雨洪峰值流量，延緩其產生時間，同時減輕徑流污染。

以上幾個方面主要體現了“海綿城市”技術的促滲、截留、調蓄等功能，在構建“海綿城市”道路時，要因地制宜地利用LID設施，對LID設施及其組合優化設計，研究海綿城市道路特征，確定最佳的橫斷面布置型式，進而構建符合當前我國發展要求的“海綿城市”道路。

2.3 “海綿城市”道路路面的主要材料

傳統的道路路面材料一般為不透水的水泥混凝土和瀝青混凝土，造成了地表的封閉，強降雨時路面很容易積水，對城市生態和氣候環境造成不利影響。而“海綿城市”道路路面采用的材料主要由孔隙率大于20%的混合料構成，包括透水瀝青混凝土、透水水泥混凝土、透水磚等，具備透水、抗滑、降噪等性能，從長遠意義上看，不僅減少了市政雨水設施建設規模，節約資金，而且對于保護城市水文環境，建設舒適生態城市具有重要意義，但是由于強降雨時，雨水會滲入路基，對路基起到腐蝕作用，且透水鋪裝容易堵塞，影響使用效果，不利于應用于城市快速路和主干路等車流量大、污染嚴重的道路，因此，提高透水磚，透水瀝青的性能，以及開發強度高、透水性好、環保的路面材料是亟待關注和解決的問題。

2.4 “海綿城市”道路建設應注意的要點

（1）在設置低影響開發設施時，應選擇經濟適用、具有凈化功能的設施，同時協調與道路的銜接，根據道路豎向坡度合理設置間距，且進水口處應局部下凹，開口寬度適宜以確保雨水順利進入，同時應在進水口處設置防沖刷設施[8]。

（2）城市道路低影響開發設施應建設有效的溢流排放設施并與城市雨水管渠系統和超標雨水徑流排放系統有效銜接[8]，其中的植物應選擇耐寒、耐淹、耐污的本土植物。

（3）城市徑流雨水行泄通道及易發生內澇的道路、下沉式立交橋區域的低影響開發設施，應配建警示標志及必要的預警系統，避免對公共安全造成危害。

（4）由于城市道路下敷設有各類工程管線，雨水下滲不僅會對道路路面及路基造成損壞，同時也可能會引起管線錯位、管線損壞等安全隱患，因此城市低影響開發設施應采取相應的防滲措施，防止徑流雨水下滲，并滿足《城市道路路基設計規范》（CJJ194）中相關要求[8]。

（5）當道路縱向坡度影響低影響開發設施有效調蓄容積時，應建設有效的擋水設施。

（6）道路橫斷面規劃設計應充分考慮道路所承擔的生態景觀等功能，滿足低影響開發需要。

（7）在高架橋下因地制宜設置收水箱，收水箱與橋面泄水管相連接收集橋面雨水，收水箱下方有閥門，遇到干旱天氣可以直接用收集的雨水為周邊綠化帶澆水。

（8）“海綿城市”道路建設后要注重管理，切記不能重建設輕管理，當城市道路路面以及LID設施發現破損時，應及時進行修補或更換，出現不均勻沉降時應進行局部整修找平，同時“海綿城市”道路建設還要因地制宜，促進城市發展和生態建設。

3 “海綿城市”技術在廣場工程中的應用

3.1 傳統廣場與海綿型廣場的區別

廣場是城市空間的重要組成部分，是人們日常交流活動的中心。傳統廣場硬質鋪裝比例大，城市排水管網系統是解決廣場排水的主要措施。隨著城鎮化加速的進程，廣場的建設量及規模也在不斷增加，進而使得不透水下墊面激增，徑流量加大，內澇和污染不斷加重。傳統的解決辦法是通過增加排水管徑、泵站規模等來避免內澇及水污染，然而廣場內部雨水雖然能夠有效排除，但途經廣場的雨水均流到了周邊道路低洼地區，造成廣場周圍積水，因此，這種方法并不能從根本上解決問題，同時造成了資源浪費。

新建或改造的海綿型廣場則采用透水鋪裝，設置生態樹池、滲渠，提高雨水滲入率，并且可以針對不同類型的廣場設置不同的低影響開發設施，形成不同特色的海綿型廣場，不僅能夠有效地排除雨水，而且還具有生態景觀功能。例如，紀念性廣場由于其具有紀念意義和政治色彩，可以采用不同顏色和樣式的透水瓷磚或者混凝土鋪裝形成具有不同畫面感的地面，增加廣場的美觀性和藝術性；商業和休憩類的廣場則結合運動、休閑設施和場地規劃合理設置植草溝、下沉式綠地、下沉式生物滯留帶雨水花園、高位花壇等，在滿足基本的休息、娛樂功能外還具有觀賞性。

由此可見，海綿型廣場不僅能夠有效排除內澇，防治水污染，還有藝術性和觀賞性，較傳統意義上的廣場更適合人們休憩和生活。

3.2 海綿型廣場的構建

（1）場地規劃

海綿型廣場有別于傳統廣場，其更注重開發前后水文特征的保持。構建海綿型廣場首先要利用GIS進行場地的匯水分析，生成匯水線和匯水區域，并將其設置為生態敏感區，即雨水的主要匯集區域，然后再利用GIS空間分析疊加功能，采用AHP分析方法對高程、坡度、坡向等賦予權重確定用地適宜性評價，再結合生態敏感區及其他外界因素對廣場的整個系統的功能進行分析和確定。

（2）生態系統構建

構建海綿型廣場生態系統主要從綠色基礎實施的構建、綠色植被的選擇、廣場鋪裝材料的選擇等方面出發。

首先，“海綿城市”要求要實現雨水的蓄存，可通過設置綠色基礎設施來實現雨水的涵養與保持。其中，匯水線是地面雨水的主要路徑，可沿著匯水線設置雨水綠色轉輸設施，例如植草淺溝、滲管、滲渠等對雨水進行轉輸、滲透。此外，還應設置雨水綠色儲存設施，例如濕塘、雨水濕地、蓄水池和雨水罐等來進行雨水的儲存、滲透和凈化，儲存的雨水可以循環利用。此外，還需設置雨水外溢設施與市政管網相連通，以滿足強降雨時廣場的排水要求。

其次，構建海綿型生態系統應該優選鄉土植物，在滿足景觀功能之外還要能夠適應特殊的環境，具有耐污、抗旱、凈化能力強的植物，同時應該選擇多年生植物，以減少維護費用，在植物緩坡中遠水區將喬木、灌木和草本搭配種植，近水區域則多以草本植物和沉水植物為主，并考慮植物景觀的空間層次感，提高生態系統的穩定性。

此外，海綿型廣場的主要功能的實現是基于人的可達性，因而應該選擇透水鋪裝代替不透水鋪裝，以促進雨水下滲，削減峰洪流量。透水鋪裝類型多種多樣，包括模板化的預制鋪裝材料、現場澆筑系統、透水瀝青、混凝土和礫石。另外，采用高反照率、淺著色系統還可能緩解城市熱島效應。

構建海綿型廣場，不僅能夠有效地排除雨水，防止內澇，充分利用水資源，還能夠解決當前傳統型廣場面臨的自然特性缺失等諸多問題，是適應當代人類生活的新選擇。

4 “海綿城市”技術的發展與思考

“海綿城市”技術的應用不僅僅局限于道路與廣場系統內部，還有區域規劃，建筑與小區系統，綠地系統，水務系統等，每一個系統都是單獨存在而又相互聯系的，在構建“海綿城市”過程中，要根據不同系統的特點采用不同的LID設施以及方法，從單個系統的海綿構建到整個大系統的海綿的形成，要統籌規劃，合理建設。同時在建設”海綿城市”過程中要注意以下幾個方面：

第一，依據住建部2014年10月頒布的《海綿城市建設技術指南—低影響開發雨水系統構建（試行）》，因地制宜地制定相關地方指標體系，并且要兼顧經濟性和可操作性將控制層面的指標體系分解到具體的建設層面上，切不可為了滿足相關指標而隨意建設。

第二，“海綿城市”建設是一個長期的過程，其構建后的效果不一定馬上突顯，不能急于求成，要循序漸進。并且“海綿城市”技術還不夠成熟，要在建設過程中不斷總結，將理論與實踐相結合，探索出一套適合我國國情的海綿技術體系，并編制相應的規范。

第三，“海綿城市”建設的新型透水路面的材料、LID設施、“海綿城市”建設相關軟件等亟待研究和開發。

第四，“海綿城市”建設后要注重后期管理，不能重建設輕管理，最好能夠建立健全的相關法制體系，促使海綿城市建設與管理規范化。

[1]車伍,馬震,王思思,等.中國城市規劃體系中的雨洪控制利用專項規劃[J].中國給水排水,2013,29(2):8-12.

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[3]張崇厚,高曉磊.中國北方城市道路橫斷面的生態設計[J].清華大學學報:自然科學版,2009(6):794-797..

[4]李俊奇,,王文亮,邊靜,等.城市道路雨水生態處置技術及其案例分析[J].中國給水排水,2010(16):60-64.

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[8].中華人民共和國住房和城鄉建設部.”海綿城市”建設技術指南：低影響開發雨水系統構建（試行）[S].2014.

TU992

B

1009-7716（2016）12-0164-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.048

2016-09-25

焦明龍（1987-），男，吉林長春人，助理工程師，從事排水設計工作。