“海綿城市”技術(shù)在道路與廣場(chǎng)上應(yīng)用的論述與思考

焦明龍

(上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200030）

“海綿城市”技術(shù)在道路與廣場(chǎng)上應(yīng)用的論述與思考

焦明龍

(上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200030）

經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)也伴隨著生態(tài)環(huán)境的破壞，干旱、洪澇等自然災(zāi)害頻發(fā)，如何能夠恢復(fù)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展是現(xiàn)階段我國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，我國(guó)借鑒國(guó)外的雨洪管理經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)我國(guó)國(guó)情提出了構(gòu)建“海綿城市”的理念，以減輕雨水循環(huán)對(duì)城市自然水文特征的影響。介紹了“海綿城市”技術(shù)提出的背景及意義，論述了“海綿城市”技術(shù)在道路與廣場(chǎng)上的應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展建設(shè)提出了一些建議。

海綿城市；道路；廣場(chǎng)；LID設(shè)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(guó)乃至世界面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的加速進(jìn)程，城鎮(zhèn)的不透水路面、硬質(zhì)鋪裝、建筑面積的不透水表面的擴(kuò)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(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重的破壞，自然的生態(tài)凈化功能部分喪失，水體環(huán)境自我修復(fù)功能失調(diào)，水質(zhì)污染、城市內(nèi)澇、干旱等問(wèn)題的日益突出。傳統(tǒng)的硬質(zhì)路面、雨水管道等灰色市政基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)重于將雨水快速排掉卻忽視了雨水循環(huán)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(zhì)而直接排入河道，導(dǎo)致了河道的污染。此外，當(dāng)特大暴雨出現(xiàn)時(shí)，暴雨峰值出現(xiàn)時(shí)間短而迅速，當(dāng)暴雨流量超出了傳統(tǒng)的市政管網(wǎng)排洪能力，就會(huì)出現(xiàn)積水，發(fā)生洪澇災(zāi)害，從而造成人們生命和財(cái)產(chǎn)的損失。

因此，為了能夠有效地解決洪澇、干旱等自然災(zāi)害問(wèn)題，恢復(fù)生態(tài)，使人與自然和諧發(fā)展，2013年12月12日，習(xí)總書(shū)記在中央城鎮(zhèn)會(huì)議上發(fā)表講話：“在提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，優(yōu)先考慮利用自然力量排水，建設(shè)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(shè)成像海綿一樣，能夠適應(yīng)外界環(huán)境變化，具有一定的“彈性”，能夠進(jìn)行自然調(diào)節(jié)，下雨時(shí)吸收、凈化、貯存雨水，補(bǔ)充地下水源，調(diào)節(jié)水的循環(huán)；在干旱時(shí)將蓄存的雨水釋放出來(lái)，有效的利用雨水資源，保障水安全，治理水環(huán)境，涵養(yǎng)水資源，改善水生態(tài)，實(shí)現(xiàn)水資源的有效管理，促進(jìn)人與自然的和諧，一定程度上緩解水危機(jī)。

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家也提出了相關(guān)理念，例如，美國(guó)的低影響開(kāi)發(fā)（Low Impact Development，LID），英國(guó)的可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（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(lái)國(guó)內(nèi)很多專家學(xué)者也對(duì)國(guó)內(nèi)外雨洪管理做了深入研究，例如車伍、王思思等專家學(xué)者對(duì)國(guó)外雨洪管理模式及方法有深入研究[1]；俞孔堅(jiān)也提出生態(tài)海綿城市，并實(shí)踐了用生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)綜合解決城市水問(wèn)題和綠色城市的構(gòu)建；劉國(guó)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(shí)施效果，證明了LID設(shè)施對(duì)雨水下滲、凈化作用很強(qiáng)[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(kāi)發(fā)系統(tǒng)與道路交通、規(guī)劃建設(shè)時(shí)序和景觀設(shè)計(jì)的銜接關(guān)系[7]。此外，住建部、水利部等國(guó)家相關(guān)部門也頒布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》、《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)水利工作指導(dǎo)意見(jiàn)（征求意見(jiàn)稿）》（辦規(guī)計(jì)函[2015]862號(hào)）和《海綿城市建設(shè)績(jī)效評(píng)價(jià)與考核辦法（試行）》（建辦城函[2015]635號(hào)）等政策和文件，指導(dǎo)海綿城市建設(shè)。因此，海綿城市建設(shè)是我國(guó)目前城市化轉(zhuǎn)型與發(fā)展必然需求。

2 “海綿城市”技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

2.1 傳統(tǒng)道路與“海綿城市”道路的區(qū)別

城市道路是一個(gè)城市的命脈，在整個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中擔(dān)任重要角色。在傳統(tǒng)的城市道路設(shè)計(jì)中，機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道三者主要通過(guò)綠化帶分隔，各自獨(dú)立，互不干擾。綠化帶地面要高于路面，從而導(dǎo)致路面雨水很難流入綠化帶，而直接排入灰色雨水基礎(chǔ)設(shè)施，使得雨水不到二次利用，造成雨水徑流污染，并且當(dāng)暴雨量超過(guò)雨水管渠承載能力時(shí)，造成路面積水，發(fā)生洪澇災(zāi)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(gè)小的海綿系統(tǒng)，能夠?qū)Τ跗谟晁M(jìn)行源頭控制，“海綿城市”道路優(yōu)于傳統(tǒng)道路主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）緩解城市內(nèi)澇，回補(bǔ)地下水源；（2）減輕市政管道壓力，節(jié)約綠化帶灌溉成本和市政管道造價(jià)；（3）由單一目標(biāo)控制的管道排洪防澇轉(zhuǎn)變?yōu)榧骖檹搅魑廴究刂?、水土保持、生態(tài)修復(fù)、美化環(huán)境等多重目標(biāo)控制。

2.2 “海綿城市”道路的構(gòu)成

構(gòu)建“海綿城市”道路體系主要有以下幾個(gè)方面：

（1）優(yōu)化道路橫斷面設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的道路橫斷面設(shè)計(jì)方式是將車行道按1.5%～2%橫坡向外側(cè)傾斜排水至道路雨水篦子后流入雨水管道系統(tǒng)中，綠化帶高于車行道，而優(yōu)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(dāng)綠化帶雨水飽和后，多余的雨水再進(jìn)入雨水管道系統(tǒng)中。

（2）鋪設(shè)透水路面，實(shí)現(xiàn)地表徑流的下滲。雨水下滲的路徑是由路面透過(guò)基層滲到土基。當(dāng)強(qiáng)降雨時(shí)，透過(guò)基層的雨水可以通過(guò)基層底部的雨水管道排入附近的貯水池或溝渠，用來(lái)澆灌花草樹(shù)木。但是由于水分進(jìn)入到透水路面的基層、土基，對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(dǎo)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(shè)應(yīng)因地制宜。在交通流量大、荷載高、污染嚴(yán)重、地質(zhì)條件一般的地段應(yīng)采用承載能力好的不透水路面。例如，交通流量大、污染嚴(yán)重的機(jī)動(dòng)車道一般采用不透水路面。而污染少、荷載低的非機(jī)動(dòng)車道、人行道應(yīng)采用透水磚、透水水泥等鋪設(shè)透水路面，以消納道路雨水徑流，促進(jìn)雨水的滲透。此外，由于透水率面的孔隙結(jié)構(gòu)，在沒(méi)有降雨時(shí)，透水路面的孔隙還可以作為土壤通風(fēng)換氣的通道，減少城市熱島效應(yīng)。

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

（4）在道路兩邊的綠化景觀設(shè)計(jì)中，設(shè)置植草溝、植物緩沖帶和下沉式綠地，這些設(shè)施能夠?qū)Τ跗谟晁M(jìn)行凈化，能夠暫時(shí)存儲(chǔ)一定量的雨水，削減雨洪峰值流量，延緩其產(chǎn)生時(shí)間，同時(shí)減輕徑流污染。

以上幾個(gè)方面主要體現(xiàn)了“海綿城市”技術(shù)的促滲、截留、調(diào)蓄等功能，在構(gòu)建“海綿城市”道路時(shí)，要因地制宜地利用LID設(shè)施，對(duì)LID設(shè)施及其組合優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究海綿城市道路特征，確定最佳的橫斷面布置型式，進(jìn)而構(gòu)建符合當(dāng)前我國(guó)發(fā)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(tǒng)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(qiáng)降雨時(shí)路面很容易積水，對(duì)城市生態(tài)和氣候環(huán)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(gòu)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(zhǎng)遠(yuǎn)意義上看，不僅減少了市政雨水設(shè)施建設(shè)規(guī)模，節(jié)約資金，而且對(duì)于保護(hù)城市水文環(huán)境，建設(shè)舒適生態(tài)城市具有重要意義，但是由于強(qiáng)降雨時(shí)，雨水會(huì)滲入路基，對(duì)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(yīng)用于城市快速路和主干路等車流量大、污染嚴(yán)重的道路，因此，提高透水磚，透水瀝青的性能，以及開(kāi)發(fā)強(qiáng)度高、透水性好、環(huán)保的路面材料是亟待關(guān)注和解決的問(wèn)題。

2.4 “海綿城市”道路建設(shè)應(yīng)注意的要點(diǎn)

（1）在設(shè)置低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施時(shí)，應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)適用、具有凈化功能的設(shè)施，同時(shí)協(xié)調(diào)與道路的銜接，根據(jù)道路豎向坡度合理設(shè)置間距，且進(jìn)水口處應(yīng)局部下凹，開(kāi)口寬度適宜以確保雨水順利進(jìn)入，同時(shí)應(yīng)在進(jìn)水口處設(shè)置防沖刷設(shè)施[8]。

（2）城市道路低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施應(yīng)建設(shè)有效的溢流排放設(shè)施并與城市雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)有效銜接[8]，其中的植物應(yīng)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(fā)生內(nèi)澇的道路、下沉式立交橋區(qū)域的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施，應(yīng)配建警示標(biāo)志及必要的預(yù)警系統(tǒng)，避免對(duì)公共安全造成危害。

（4）由于城市道路下敷設(shè)有各類工程管線，雨水下滲不僅會(huì)對(duì)道路路面及路基造成損壞，同時(shí)也可能會(huì)引起管線錯(cuò)位、管線損壞等安全隱患，因此城市低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施應(yīng)采取相應(yīng)的防滲措施，防止徑流雨水下滲，并滿足《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ194）中相關(guān)要求[8]。

（5）當(dāng)?shù)缆房v向坡度影響低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施有效調(diào)蓄容積時(shí)，應(yīng)建設(shè)有效的擋水設(shè)施。

（6）道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮道路所承擔(dān)的生態(tài)景觀等功能，滿足低影響開(kāi)發(fā)需要。

（7）在高架橋下因地制宜設(shè)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(shè)后要注重管理，切記不能重建設(shè)輕管理，當(dāng)城市道路路面以及LID設(shè)施發(fā)現(xiàn)破損時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或更換，出現(xiàn)不均勻沉降時(shí)應(yīng)進(jìn)行局部整修找平，同時(shí)“海綿城市”道路建設(shè)還要因地制宜，促進(jìn)城市發(fā)展和生態(tài)建設(shè)。

3 “海綿城市”技術(shù)在廣場(chǎng)工程中的應(yīng)用

3.1 傳統(tǒng)廣場(chǎng)與海綿型廣場(chǎng)的區(qū)別

廣場(chǎng)是城市空間的重要組成部分，是人們?nèi)粘＝涣骰顒?dòng)的中心。傳統(tǒng)廣場(chǎng)硬質(zhì)鋪裝比例大，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)是解決廣場(chǎng)排水的主要措施。隨著城鎮(zhèn)化加速的進(jìn)程，廣場(chǎng)的建設(shè)量及規(guī)模也在不斷增加，進(jìn)而使得不透水下墊面激增，徑流量加大，內(nèi)澇和污染不斷加重。傳統(tǒng)的解決辦法是通過(guò)增加排水管徑、泵站規(guī)模等來(lái)避免內(nèi)澇及水污染，然而廣場(chǎng)內(nèi)部雨水雖然能夠有效排除，但途經(jīng)廣場(chǎng)的雨水均流到了周邊道路低洼地區(qū)，造成廣場(chǎng)周圍積水，因此，這種方法并不能從根本上解決問(wèn)題，同時(shí)造成了資源浪費(fèi)。

新建或改造的海綿型廣場(chǎng)則采用透水鋪裝，設(shè)置生態(tài)樹(shù)池、滲渠，提高雨水滲入率，并且可以針對(duì)不同類型的廣場(chǎng)設(shè)置不同的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施，形成不同特色的海綿型廣場(chǎng)，不僅能夠有效地排除雨水，而且還具有生態(tài)景觀功能。例如，紀(jì)念性廣場(chǎng)由于其具有紀(jì)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(huà)面感的地面，增加廣場(chǎng)的美觀性和藝術(shù)性；商業(yè)和休憩類的廣場(chǎng)則結(jié)合運(yùn)動(dòng)、休閑設(shè)施和場(chǎng)地規(guī)劃合理設(shè)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(lè)功能外還具有觀賞性。

由此可見(jiàn)，海綿型廣場(chǎng)不僅能夠有效排除內(nèi)澇，防治水污染，還有藝術(shù)性和觀賞性，較傳統(tǒng)意義上的廣場(chǎng)更適合人們休憩和生活。

3.2 海綿型廣場(chǎng)的構(gòu)建

（1）場(chǎng)地規(guī)劃

海綿型廣場(chǎng)有別于傳統(tǒng)廣場(chǎng)，其更注重開(kāi)發(fā)前后水文特征的保持。構(gòu)建海綿型廣場(chǎng)首先要利用GIS進(jìn)行場(chǎng)地的匯水分析，生成匯水線和匯水區(qū)域，并將其設(shè)置為生態(tài)敏感區(qū)，即雨水的主要匯集區(qū)域，然后再利用GIS空間分析疊加功能，采用AHP分析方法對(duì)高程、坡度、坡向等賦予權(quán)重確定用地適宜性評(píng)價(jià)，再結(jié)合生態(tài)敏感區(qū)及其他外界因素對(duì)廣場(chǎng)的整個(gè)系統(tǒng)的功能進(jìn)行分析和確定。

（2）生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

構(gòu)建海綿型廣場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)主要從綠色基礎(chǔ)實(shí)施的構(gòu)建、綠色植被的選擇、廣場(chǎng)鋪裝材料的選擇等方面出發(fā)。

首先，“海綿城市”要求要實(shí)現(xiàn)雨水的蓄存，可通過(guò)設(shè)置綠色基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)雨水的涵養(yǎng)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(shè)置雨水綠色轉(zhuǎn)輸設(shè)施，例如植草淺溝、滲管、滲渠等對(duì)雨水進(jìn)行轉(zhuǎn)輸、滲透。此外，還應(yīng)設(shè)置雨水綠色儲(chǔ)存設(shè)施，例如濕塘、雨水濕地、蓄水池和雨水罐等來(lái)進(jìn)行雨水的儲(chǔ)存、滲透和凈化，儲(chǔ)存的雨水可以循環(huán)利用。此外，還需設(shè)置雨水外溢設(shè)施與市政管網(wǎng)相連通，以滿足強(qiáng)降雨時(shí)廣場(chǎng)的排水要求。

其次，構(gòu)建海綿型生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該優(yōu)選鄉(xiāng)土植物，在滿足景觀功能之外還要能夠適應(yīng)特殊的環(huán)境，具有耐污、抗旱、凈化能力強(qiáng)的植物，同時(shí)應(yīng)該選擇多年生植物，以減少維護(hù)費(fèi)用，在植物緩坡中遠(yuǎn)水區(qū)將喬木、灌木和草本搭配種植，近水區(qū)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(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

此外，海綿型廣場(chǎng)的主要功能的實(shí)現(xiàn)是基于人的可達(dá)性，因而應(yīng)該選擇透水鋪裝代替不透水鋪裝，以促進(jìn)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(yù)制鋪裝材料、現(xiàn)場(chǎng)澆筑系統(tǒng)、透水瀝青、混凝土和礫石。另外，采用高反照率、淺著色系統(tǒng)還可能緩解城市熱島效應(yīng)。

構(gòu)建海綿型廣場(chǎng)，不僅能夠有效地排除雨水，防止內(nèi)澇，充分利用水資源，還能夠解決當(dāng)前傳統(tǒng)型廣場(chǎng)面臨的自然特性缺失等諸多問(wèn)題，是適應(yīng)當(dāng)代人類生活的新選擇。

4 “海綿城市”技術(shù)的發(fā)展與思考

“海綿城市”技術(shù)的應(yīng)用不僅僅局限于道路與廣場(chǎng)系統(tǒng)內(nèi)部，還有區(qū)域規(guī)劃，建筑與小區(qū)系統(tǒng)，綠地系統(tǒng)，水務(wù)系統(tǒng)等，每一個(gè)系統(tǒng)都是單獨(dú)存在而又相互聯(lián)系的，在構(gòu)建“海綿城市”過(guò)程中，要根據(jù)不同系統(tǒng)的特點(diǎn)采用不同的LID設(shè)施以及方法，從單個(gè)系統(tǒng)的海綿構(gòu)建到整個(gè)大系統(tǒng)的海綿的形成，要統(tǒng)籌規(guī)劃，合理建設(shè)。同時(shí)在建設(shè)”海綿城市”過(guò)程中要注意以下幾個(gè)方面：

第一，依據(jù)住建部2014年10月頒布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》，因地制宜地制定相關(guān)地方指標(biāo)體系，并且要兼顧經(jīng)濟(jì)性和可操作性將控制層面的指標(biāo)體系分解到具體的建設(shè)層面上，切不可為了滿足相關(guān)指標(biāo)而隨意建設(shè)。

第二，“海綿城市”建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，其構(gòu)建后的效果不一定馬上突顯，不能急于求成，要循序漸進(jìn)。并且“海綿城市”技術(shù)還不夠成熟，要在建設(shè)過(guò)程中不斷總結(jié)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，探索出一套適合我國(guó)國(guó)情的海綿技術(shù)體系，并編制相應(yīng)的規(guī)范。

第三，“海綿城市”建設(shè)的新型透水路面的材料、LID設(shè)施、“海綿城市”建設(shè)相關(guān)軟件等亟待研究和開(kāi)發(fā)。

第四，“海綿城市”建設(shè)后要注重后期管理，不能重建設(shè)輕管理，最好能夠建立健全的相關(guān)法制體系，促使海綿城市建設(shè)與管理規(guī)范化。

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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(zhǎng)春人，助理工程師，從事排水設(shè)計(jì)工作。