基于海綿城市設計理念下的城市道路設計的反思與優化

張曉青

摘 要：以上海金山區海綿城市建設近期試點區濱海地區一區的龍灣路道路為研究對象，介紹目前金山濱海地區內城市道路海綿城市建設中的道路設計方法，并對存在的問題進行分析和反思，針對性地提出優化方案，主要從側平石開口、生態樹池、下凹式側分綠化帶、溢流式雨水口布置等方面進行優化，以實現“海綿化道路”的建設。

關鍵詞：海綿城市;城市道路;透水鋪裝;生態樹池

為深入貫徹“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”治水思路，落實上海市對海綿城市規劃建設的相關要求，改善區域內的水生態、水環境，上海市金山區在全區推進海綿城市建設試點工作已近4年，制定了總面積為12.3萬平方公里的3片市級海綿城市近期試點區，同時也努力將海綿城市的建設理念融入全區的各類城市開發和建設工程中。龍灣路所在的金山濱海地區一區，為金山區海綿城市近期試點區之一。本次將以該區域內龍灣路道路為研究對象，介紹其海綿城市設計的方法，同時分析其在海綿城市設計中存在的不足并提出優化措施。

1 基礎條件

1.1 自然地理概況

1.1.1 氣候氣象

金山區位于北亞熱帶季風地區，受冬夏大陸季風和海洋季風的交替影響，四季分明，氣候溫暖，雨量充沛。冬夏長、春秋短。春季溫涼多連陰雨，部分年份有倒春寒。夏季炎熱濕悶，常有旱、澇、臺風、冰雹等災害性天氣出現。常年平均氣溫15.5℃。

1.1.2 地形地貌

金山區位于太湖流域碟形洼地東南端，6 000 年前已成陸地，除幾個小殘丘外，金山區地勢總體為南高北低，地面自東南至西北略呈傾斜。東南地面高程 4 m ～4.5 m 左右，占總面積 33%，中部在 3.6 m ～4 m 之間，占總面積 29%，西北部大多在 3.5 m 以下，占總面積 38%，其中 3.2 m 以下低洼地近 5 萬畝，最低處在 2.5 m以下。

同時從地貌而言，金山區屬上海市地貌分區中的湖積平原區，東南部主要為瀉湖平原，西、北部位湖積洼地或湖積低地。

1.1.3 地質條件

根據道路的巖土勘察報告，場區20.5 m深度以淺地基土為全新世Q4的濱海～河口、濱海～淺海、濱海～沼澤相沉積物。根據地基土的成因、成分 ，共分為4個主要工程地質層，淺部②土層在明、暗浜及厚填土處變薄或缺失外，其他地層層位分布較穩定。

各地基土層的地質時代、成因類型、土層序號、分布情況和土層構成及特征、埋藏特點等詳見下表：

場地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，主要補給來源大氣降水、地表徑流。勘察期間由鉆孔中測得的地下水埋深為0.8 m～1.70 m。同時勘察也對②、③、⑤土層做了室內滲透系數試驗，試驗結果如下：

1.2 降雨情況

根據金山區氣象局提供的2001-2020年降雨的相關數據顯示，全區近20年的年均降雨量為1 272 mm，年均降水天數為135.3天，總體上降雨量呈現東部比西部多;雨期集中在4-9月，期間降水量占全年降水量約68.3%。

1.3 現狀排水系統

金山區雨水排水系統采用的是緩沖式排水模式，全區共有32個圩區，全部設泵強排。金山濱海地區城市道路的雨水傳輸主要靠兩側雨水口收集進入市政雨水管網的方式，由于區域內部分的雨水管徑只有DN400～DN800，所以在暴雨時期區域內的雨水管道承受較大排水壓力，部分區域的短時內澇現象嚴重。

2 道路低影響開發控制目標

根據《金山區海綿城市建設規劃》（2018-2035）中對城市道路系統低影響開發建設指引指標，城市道路徑流雨水通過有組織的匯流與轉輸，經截污等預處理后引入道路紅線內、外綠地內，并通過設置在綠地內的以雨水滲透、儲存、調節等為主要功能的低影響開發設施進行處理，其指引指標表如下：

3.1 道路等級

金山濱海地區內龍灣路的道路等級為城市支路，為次干路與街坊路的連接線，其功能主要為解決局部地區交通，以服務功能為主。本次設計范圍為龍航路至海豐路段，道路沿線用地性質南側為三類住宅組團用地、北側為生產防護綠地，道路主要為周邊居民日常生活與出行服務，屬于生活性支路。

3.2 道路規模

龍灣路道路總長度為560.48 m，道路紅線寬度為30 m，紅線內的綠化面積為2 689 m2（含人行道樹池），綠地率約15.9%。

3.3 道路橫斷面

道路的橫斷面布置形式按照海豐路以西已批復的橫斷面組成設置，采用三幅路形式，橫斷面組成為3.0 m（人行道）+3.0 m（非機動車道）+1.5 m（機非分隔帶）+15 m（機動車道）+1.5 m（機非分隔帶）+3.0 m（非機動車道）+3.0 m（人行道）=30 m（道路紅線）。

3.4 海綿城市設計

城市道路的海綿化建設的主要措施就是采用下凹式綠地及透水鋪裝進行設置。但是由于本項目龍灣路道路的側分帶寬度僅有1.5 m，如果采用下凹式綠地做法，施工難度相對較大。

另外一個方面，由于道路場地所在區域內的地下水埋深在0.8 m～1.70 m，且土基的滲透系數小于1.0×10-3 mm/s，故透水鋪裝不宜采用全透設施，同時由于人行道寬度有限，行道樹的樹池頂面標高基本與人行道頂面標高平，生態樹池的做法在窄人行道處也較難以設置。

本次龍灣路的人行道采用半透水鋪裝，結構層具體做法由上至下為：6 cm透水磚+3 cm中粗砂（下墊土工布）+10 cmC20透水水泥混凝土+15 cm級配碎石+防滲土工膜。在人行道邊緣沿道路縱向布置一道φ8軟式排水管，雨水口位置橫向設置φ8PVC管，將排水管中收集的雨水排入雨水口。

4 存在不足及優化措施

4.1 存在不足

龍灣路的道路海綿建設的做法一方面還是由于受橫斷面組成的限制，綠化帶寬度有限，綠地率只能說基本滿足指標要求，難以在綠化帶內設置雨水滲透、調節等的相關低影響開發措施，對道路徑流量的控制有限;另一方面，道路北側雖然為生產防護綠地，但是由于綠地與道路的建設單位不同，建設進度計劃也不一致，造成兩者無法結合考慮，共同采取系統性的海綿設施。

4.2 優化措施

4.2.1 橫斷面的優化

龍灣路道路等級為城市支路，且其區域區位已經在控規單元的最北段和道路的末端。若不考慮道路斷面的一致性，可以將道路的功能定位適當轉換為以景觀、服務功能為主，滿足基本的交通功能即可。這樣的話，龍灣路的道路斷面可以優化為：2 m（人行通道）+2 m（生態樹池）+8 m（機非混行車道）+6 m（下凹式中央分隔帶綠地）+8 m（機非混行車道）+2 m（生態樹池）+2 m（人行通道）=30.0 m。此斷面設置減少了車行道面積，大大增加了綠化帶面積，對減少道路的徑流量效果明顯，同時寬度的設置不僅保證施工的有效操作面，也對布置海綿化設施極為有利。

4.2.2 側石高度及開口設置

側石的外露高度在10 cm～15 cm時，對道路的超過標準的降水能通過生態樹池處的側石開口進入到生態樹池內，超過滯留能力的雨水再通過其內的溢流井進入市政雨水管。側石的開口可以采用上海典型的側箅式雨水口的側石做法，開口的間距在25 m～30 m。

4.2.3 下凹式中央分隔帶綠地及生態樹池

下凹式中央分隔帶及生態樹池內的生物滯留帶從上至下可以采用20 cm蓄水層、10 cm樹皮覆蓋層、50 cm種植土層、20 cm 礫石層。生態滯留帶頂面標高可以較側石邊緣的標高低10 cm～15 cm，其內還應設置溢流式雨水口，其標高高于生態滯留帶的蓄水層約10 cm。同時可以考慮在下凹式中央分隔帶內設置雨水調蓄池，以收集超量的雨水。

4.2.4 與北側防護綠地結合

若是能與北側防護綠帶的海綿設施共同考慮，那可以在其綠帶內建設雨水花園、雨水濕地或者設置雨水蓄存設施，可以接納生態樹池內的過量雨水及人行道下滲的雨水。

4.2.5 植物配置要求

一方面，在城市道路的海綿化建設中，對道路綠化帶內的設施布置形式（包括植物的配置等）都需要有一定的滲、滯、蓄的能力。所以在短時暴雨或長時間的降雨的情況下，綠化帶內極易造成短時的積水現象的發生。這就要求道路綠化帶內的植物有耐短時潮濕或者積水的能力，但是完全的水生植物也不適應作為道路綠化帶內的植物品種，因為對道路強度、穩定性等的基本要求是不允許綠化帶內長時間積水的。同時由于道路的綠化接受日光照射的時間相對較長，故植物還需要根據種植地區的不同特點選擇不同的喜陽性植物。對于金山濱海地區而言，強降雨和強風的情況也較多發生，植物的根系要較為發達，且根系要生長較深，其抗風能力要強。故針對本區域的情況，喬木可以選擇落羽杉、重陽木、櫸樹或者法國梧桐等，灌木可以選擇龜甲冬青等，花草類可以考慮紫嬌花、柳葉馬鞭草等。

5 結語

海綿城市建設的基本目標是減少地表徑流和面源污染，城市道路的徑流系數基本上達到甚至超過0.9，而且當降雨強度較大時，對地表污染物的沖刷十分強烈，所以其也成為城市下墊面中徑流污染較大的部分，也是海綿城市設計理念在實踐過程中需要深入研究的領域。通過反思金山濱海地區近幾年在道路海綿設計存在的問題，優化道路海綿化的設計方案，盡可能減少城市面源污染，使城市雨水在源頭上進行有效控制。

但是也要看到，如果孤立地研究道路廣場系統的海綿技術措施，對于城市整體的海綿化建設是很難奏效的。只有在區域這個大范圍尺度上，從打造水系整體性的維度上進行海綿城市建設，才能真正解決目前城市在水資源、水生態、水環境等方面所面臨的安全問題，從而實現海綿城市真正意義上的理念與內涵。

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