基于LID的海綿城市道路設計

文/程榮、杜雙雙、聶新玲、葉霓 安徽理工大學 安徽淮南 232000

1、雨季“城市看海”

2012年7.21 日，首都北京出現自1951年有完整氣象記錄以來最大的降雨，平均降水量達到了170mm,其中房山的降水量甚至達到了460mm.“7.21”北京特大暴雨給京城市民帶來了巨大的傷害，航班受阻，地鐵工地路面塌陷高速公路路面積水嚴重，至12.4萬人受災，37人死亡，7人失蹤。專家認為，發生這種現象的原因除了雨季雨水充沛以外，其人為因素有城市的大規模建設，人類活動導致環境氣候的改變。近兩年內，全國大約有3/5的城市出現不同程度的城市內澇，其中約有3/10的城市出現3次以上的嚴重洪澇災害，最大積水時間超過一天的城市大約有50個。這些數據都在警示我們要好好保護我們的地球，并且不斷的反思改進。造成這種現象的主要原因有兩個方面城市的大規模建設和環境氣候的改變。

1.1 城市的大規模建設

一方面城市的大規模建設，導致硬化面積越來越大，綠化覆蓋率低，植被破壞嚴重，地下水位下降迅速。雨水大約80%都是從市政的排水設施中流走，而現有的市政管道設施陳舊，維修困難，排放量過小容易造成城市內澇。現在的道路設計，十分注重外觀，“面子工程”要做足，并沒有真正的關心過排水設施的問題，許多設計都存在不合理的地方，比如為了節省資金，采用使用材料較差，管徑小的管道，而且雨水口只設置夠建筑指標要求的數量，不結合當地的氣候和地理位置增設相應數量的雨水口。

1.2 環境氣候的改變

伴隨著城市進程的加快，人類生存活動規模的擴大，人類活動對氣候變化也產生了越來越大的影響。生活化境越來越好，但是我們的環境越來越差：大氣污染，霧霾，全球氣候變暖等問題觸目驚心。全球氣候變暖是全球氣候的持續升高。氣候變暖既危害自然生態系統的平衡，更威脅人類的居住環境。氣候變暖改變了自然界的雨水分布狀態，城市的“熱島效應”使得城市的降雨量逐年增多，其排放量卻沒有變化甚至因為設備老化，維修困難等問題在逐漸減少，使得降雨量與排放量之間的成反比例模式增長，導致城市內澇越來越重。

2、傳統的道路排水設施存在的問題

首先在對現有城市道路進行“海綿化”改造時，我們需要了解目前城市道路的排水系統存在哪些問題，才能“對癥下藥”。傳統的排水模式“邊溝—雨水—市政管道”存在以下不足：

2.1 道路排水設施陳舊

遇到暴雨季節時，城市的硬化面積太大能夠下滲到地面的雨水資源不到百分之十五，大部分的雨水停留在表面。僅僅是通過路面的縱橫坡度來引導雨水進入市政的雨水管道，導致地面徑流峰值增大，地表徑流量加大，而且市政的排水設施的排水能力有限，一旦超出它所能承受的范圍，就會出現暴雨內澇、“城市看海”的現象。由于排水管道位于地下清理維修困難，改造更新耗費資金較多，且達到的效果不明顯，所以基本上城市的排水設施使用年限較久，道路排水設施陳舊。

2.2 雨水資源污染嚴重

路面上每天都會有各種污染物如：食品垃圾袋、汽車，摩托車等機動車的汽油或者柴油的殘留物、灰塵、輪胎的碎屑、工地等城市建設用車灑下的建筑材料生石灰，石子等。這些路面污染遇到雨水的沖刷隨著地表徑流匯入雨水收集管道中，使得收集到的雨水被污染，而且如果這些水資源被排放到水塘或者河流等地方會破壞生態環境，將點源污染擴大為面源污染，治理難度加大。

2.3 雨水的收集利用率低

中國水資源總體特點：水資源充足，但是人均占有量不足，且與水分布不均勻，呈現南多北少，年內年際分布不均，降雨多集中在夏季，連續的豐水、枯水較為常見。

按照國際公認的標準：

中國有34個省、自治區、直轄市，大約有一半的省(區、市)處于重度缺水狀態。有6個省、區(寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇)人均水資源量低于500立方米，為極度缺水地區。大部分地區年內連續四個月降水量占全年的70%以上，連續豐水或連續枯水較為常見。但這70%的降水有將近4/5的水資源都白白流走了，沒有得到有效的利用。

3、海綿城市的概念及與LID的關系

海綿城市是指城市能像一塊海綿一樣吸收雨水，并將雨水蓄積、下滲到土壤層下補充地下水，通過植物凈化水體，需要時將蓄存的雨水“釋放”并加以利用，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種技術實現城市良性的水文循環，確保生態安全。我國住房和城鄉建設部組織與2014年10月正式發布《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》（Low Impact Development）

3.1 兩者的目標不同

根據國務院國辦發<〔2015〕75號文件<關于推進海綿城市建設的指導意見>[2]，海綿城市的目標為綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，最大限度地減少城市開發建設對生態環境的影響，將70%的降雨就地消納和利用。作為比較，2014年簽署生效的《洛杉磯低影響開發手冊》[3]將低影響開發（LID）的目標描述為“通過減少峰值徑流量，水釋放速率，水流時間等方式減少或消除被改動區域或發展后區域的水文變化，手段為場地設計及雨洪水質量控制措施”, 優先實施“下滲（infiltrate）,截獲利用（capture and use）,高效生物下滲/BMP滯留系統（highefficiency bio-infiltrate/Retention system BMP）”。

3.2 LID是海綿城市建設的重要技術

根據住建部《海綿城市建設技術指南 》，“建設海綿城市的途徑一是對城市原有生態系統的保護；二是生態恢復和修復；三是低影響開發（LID）”。這里就清晰地解釋了海綿城市與LID的關系，技術上，“海綿城市”內化了低影響開發（LID）的方法及目標，甚至是作為最核心部分。所以在官方語境中，海綿城市有時也被稱為低影響開發雨水系統構建。

4、基于LID的海綿城市道路設計

4.1 海綿城市道路系統路面設計

道路鋪裝改用滲透鋪裝，對已經建成的道路系統不用大費周章地把原有的道路鋪裝拆掉重建，可以利用LID技術對現有道路的綠化設施進行改造，采用下沉式綠地，生態植草溝等方式收集雨水；對于現建和還未建的道路采用透水鋪磚，同時可增加鋪磚與鋪磚之間的間隙，增加雨水的滲透，提高地下水位，減小地表徑流數。

4.2 海綿城市道路系統路緣石設計

A.人行道外側路緣石抬高

從“滯”和“蓄”兩方面來控制雨水，由于部分道路人行道外側綠化帶高于人行道，因此把人行道外側路緣石抬高，使外側綠化帶雨水滯留在綠化帶內，通過植物的凈化作用，改善水質，并將大部分的雨水滲透到地下。

B.下沉式樹池帶

改變以往的單個樹池模式，將4～5個樹池連在一起做成綠化帶的形式可以起到“滯水”“蓄水”的作用。同時在樹池帶的末端降低側邊石的高度，當雨水的深度超過攔蓄高度時就可以從降低的側邊石一側流出匯入市政雨水管道。同時可以在側邊石上開孔，適度增加慢車道的橫向坡度，這樣慢車道上的雨水就可以進入樹池帶，以達到蓄水的作用。

4.3 海綿城市道路系統道路綠化設計

道路綠化與“海綿城市”理念相結合，不僅能夠美化環境，而且可以滯留、儲蓄雨水，對于解決現在的“雨季一來，城市看海”的現象很重要。生物滯留設施的重要方法有下沉式綠地、生態樹池、植草溝、綠化緩沖帶等。其運用的主要方法是綠化帶的高程與路緣石和地面的高程不同。路緣石的排水口的高程在綠化帶和地面之間，地面的高程最高。當雨季來臨時，結合適當的增加道路的橫向坡度，在路緣石上開孔，讓雨水進入綠化帶中，綠化帶呈現中間低、兩側高的凹形地面。雨水進入后通過植物的生態過濾作用，以達到凈化水的作用，增加雨水的滲入量，提高地下水的水位，實現自然界良好的水文循環。

總結：

通過以上對海綿城市道路系統化設計的分析，發現想要達到理想的排水效果，在設計施工的過程中，需要設計人員和施工人員的默契配合，盡量避免傳統的雨水排放方式，采用透水鋪裝，生態植草溝，下沉式綠地等LID技術，將城市中的雨污水有效的排出，減少城市內澇的現象。海綿城市可以很好的補充城市地下水資源，減少城市排水系統的壓力，降低雨水徑流污染，改善道路行駛的舒適性和安全性，因此具有良好的發展前景。

[1]《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》

[2]〔2015〕75號文件<關于推進海綿城市建設的指導意見>

[3]《洛杉磯低影響開發手冊》