摘要:隨著城市的大規(guī)模開(kāi)發(fā)建設(shè)，城區(qū)硬化面積比例逐年增加，原有地表狀態(tài)被破壞，使得城市洪澇災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。海綿城市是解決城市水資源短缺、減少城市洪災(zāi)、改善城市生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效舉措。介紹了海綿城市理念用于市政道路工程的設(shè)計(jì)思路、技術(shù)措施，并通過(guò)實(shí)例詳細(xì)闡述了海綿城市在城市道路中的應(yīng)用措施，為推進(jìn)海綿城市建設(shè)提供有益的理論參考和實(shí)踐參考。
關(guān)鍵詞:海綿城市;市政道路;排水系統(tǒng)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，面臨的諸多問(wèn)題也逐步呈現(xiàn)出來(lái)�，F(xiàn)代城市被賦予了新的名詞:硬化，矗立的高樓大廈、寬闊的道路等一片繁榮景象都是我們?cè)?jīng)不斷追求并為之驕傲的。但繁榮景象的發(fā)展背后所帶來(lái)的問(wèn)題不斷，如城市內(nèi)澇問(wèn)題不斷加重，超過(guò)一半的城市一直被內(nèi)澇問(wèn)題所困擾。造成的主要原因如下:(1)填河還耕嚴(yán)重破壞了天然蓄水設(shè)施。(2)城市老城區(qū)以往的排水系統(tǒng)無(wú)法滿足城市快速擴(kuò)張發(fā)展的需要。(3)城市地表不透水率的不斷增加，擴(kuò)大了地表徑流量，無(wú)形地增加了排水管道的壓力，同時(shí)城市內(nèi)澇現(xiàn)象也在不斷升級(jí)［1］。隨著城市的不斷發(fā)展壯大，雨污水的排放壓力也在不斷加大，而且城市的缺水現(xiàn)象頻發(fā)，于是國(guó)家積極實(shí)施南水北調(diào)工程以解決目前的嚴(yán)峻形勢(shì)，以求緩解城市的用水壓力。目前只通過(guò)管道排水已無(wú)法完全滿足城市排水的正常需求，海綿城市作為一種新型的調(diào)水蓄水和雨洪管理模式，正在逐步被推廣應(yīng)用。所謂海綿城市即城市可以像海綿一樣通過(guò)吸水、蓄水、滲透、凈化等過(guò)程被收集起來(lái)，待用時(shí)再釋放出來(lái)加以利用［2］。國(guó)內(nèi)的海綿城市理念是在2012年4月的“低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇”中被提到。自2013年底海綿城市理念由習(xí)總書記首次公開(kāi)提出后，試點(diǎn)工程項(xiàng)目開(kāi)始在全國(guó)范圍內(nèi)逐步開(kāi)展起來(lái)。
1海綿城市設(shè)計(jì)思路
基于城市道路設(shè)計(jì)的海綿城市開(kāi)發(fā)措施主要具有以下幾個(gè)原則:(1)在城市開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中應(yīng)最大程度地降低地表不透水率。(2)嚴(yán)禁圍湖造田，并應(yīng)最大程度地保護(hù)自然生態(tài)水系。(3)利用雨水的滲透作用，適當(dāng)增加雨水徑流時(shí)間，盡量降低由于地塊開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)周邊生態(tài)水系造成的影響。(4)結(jié)合景觀綠化，在解決雨水問(wèn)題的同時(shí)，又可以改善和美化城市生態(tài)景觀工程［3］。結(jié)合海綿城市設(shè)計(jì)理念，可在路中綠化帶內(nèi)設(shè)置卵石渠或強(qiáng)滲透管，或者通過(guò)設(shè)置植草淺溝或者雨水花園及時(shí)匯集并排除車行道路表積水;人行道鋪設(shè)材料可采用透水材料，表面層用透水磚，基層采用透水混凝土，此外人行道樹(shù)池可采用生態(tài)型樹(shù)池;道路紅線兩側(cè)可預(yù)留一定寬度的綠化帶通過(guò)設(shè)置雨水花園或者植草淺溝處理措施。匯集的雨水需經(jīng)過(guò)末端凈化處理后方可排至附近河道內(nèi)。
2海綿城市在道路工程中的應(yīng)用措施
2．1合理設(shè)置綠化帶
一旦城市發(fā)生強(qiáng)降雨，原有排水管道的排水壓力急劇增加，使得大量雨水滯留路面，無(wú)法及時(shí)排出，造成城市洪澇災(zāi)害頻發(fā)。將海綿城市理念融入到市政道路建設(shè)中，可通過(guò)加強(qiáng)對(duì)路內(nèi)綠化帶的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大限度地提高道路的綠化率，將綠化帶建設(shè)為一個(gè)天然的蓄水池，同時(shí)改善土壤的結(jié)構(gòu)成分，使其充分具有良好的濾水效果，快速地將雨水進(jìn)行收集、凈化并在需要時(shí)加以利用，防止了水資源的大量流失并確保了水資源的高效利用［4］。另外，綠化帶內(nèi)可合理配置綠化植物，使其具有良好的景觀效果，充分發(fā)揮綠化帶的作用。
2．2合理運(yùn)用道路路面材料
城市市政道路施工在海綿城市的理念下對(duì)于路面材料的應(yīng)用有一定要求，必須要選擇符合海綿城市理念應(yīng)用的材料，使雨水的滲透效果有顯著提升。大體上說(shuō)，城市市政道路對(duì)于路面材料的選擇，不單單是選取雨水的滲透效果，還要與道路的實(shí)際交通功能結(jié)合采取相應(yīng)的選擇，以便在道路施工修建完成后能夠確保路面承受日常交通壓力強(qiáng)度［5］。比如，有些市政道路的人行道，日常交通中重載車輛不會(huì)在其上行駛，那么就可以將它路面上所需材料換成透水性較強(qiáng)的透水磚，然后選些碎石鋪在下層，就形成了多孔的道路結(jié)構(gòu)，從而提高雨水的下滲效果，而且還能讓行人安全通過(guò);然而對(duì)于那些交通壓力較大的路面，就要選取相應(yīng)的如透水瀝青作為路面材料，所以我們應(yīng)該依據(jù)不同的道路狀況選擇與之相符的路面材料進(jìn)行應(yīng)用。
2．3合理運(yùn)用下沉式綠地
為了將海綿城市理念在市政道路建設(shè)過(guò)程中完美體現(xiàn)，那就要我們?cè)诘缆吩O(shè)計(jì)時(shí)合理地采用下沉式綠地的功能，這樣不僅能對(duì)雨水的收集能力有顯著提升，還能有效地減少雨水過(guò)多的在低洼路面積蓄［6］。然而我們?cè)趯?duì)下沉式綠地結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一定要采取嚴(yán)謹(jǐn)合理的科學(xué)計(jì)算，方能確保顯著的雨水匯聚效果，當(dāng)然綠地下沉位置的合理選擇不僅能夠滿足其內(nèi)植物的生存生長(zhǎng)環(huán)境，還能幫助我們提升道路的審美效果。
2．4合理運(yùn)用植草溝
現(xiàn)如今在市政道路建設(shè)中采用海綿城市理念，還要提高植草溝的合理化應(yīng)用，不僅能確保植草溝能有效地調(diào)度水源，而且能夠提高市政道路工程的綠化審美效果。此外在采用海綿城市理念進(jìn)行市政道路工程施工建設(shè)時(shí)，道路紅線兩側(cè)的濕地公園或者雨水花園通過(guò)種植抗?jié)承粤己玫闹参锊粌H實(shí)現(xiàn)了海綿城市理念建設(shè)，還增強(qiáng)了城市的綠化效果。
2．5生物滯留設(shè)施
在海綿城市理念的廣泛應(yīng)用中，我們?cè)谀切┑貏?shì)低洼的地方種植相應(yīng)的植物、微生物設(shè)施來(lái)將雨水滲透與凈化，稱之為生物滯留設(shè)施，生物滯留設(shè)施也是海綿城市理念中一個(gè)相當(dāng)重要的應(yīng)用。把生物滯留區(qū)安置在小區(qū)道路兩旁，通常是用在雨水流向污染比較嚴(yán)重的地方，合理地利用植草溝和沉淀池將雨水進(jìn)行處理，把一部分較大的污染物顆粒濾出，用來(lái)減少甚至避免道路兩邊植物的污染［7］。伴隨海綿城市的推廣應(yīng)用，生物滯留設(shè)施在城市道路中的采用頻率也在不斷提升，大部分應(yīng)用形式是結(jié)合與之相符的景觀植物來(lái)降低生產(chǎn)建設(shè)成本等。
3應(yīng)用案例分析
3．1工程概況
某城市次干路，道路全長(zhǎng)2．6km，道路紅線寬30m，橫斷面為三塊板形式，路拱橫坡為1．5%，機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道路面用瀝青混凝土鋪筑，人行道采用透水磚鋪砌。雨水重現(xiàn)期為3A，綜合徑流系數(shù)為0．6。用海綿城市－低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)對(duì)該道路進(jìn)行設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)圖如圖1所示。
3．2設(shè)計(jì)措施
3．2．1透水性瀝青路面我們通常說(shuō)的透水瀝青混凝土，是一種含較大孔隙率的斷級(jí)配瀝青混凝土，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是粗顆粒集料彼此緊密相連，細(xì)集料較少，混凝土的空隙率較大(一般大于20%)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。圖2是一個(gè)簡(jiǎn)易的透水性路面結(jié)構(gòu)示意圖，選擇路床滲透+管道排水型作為透水性瀝青路面雨水處理形式，如果雨水滴落到透水性路面上會(huì)直接從路面上的孔隙中下滲，雨水通過(guò)基層與墊層后就下滲到土中，與地下水匯集到一起。如遇強(qiáng)降水時(shí)，雨水可透過(guò)基層底的溝槽與管網(wǎng)系統(tǒng)流入貯水池或者旁邊河道溝渠，用來(lái)灌溉農(nóng)田草木。透水性路面與常見(jiàn)的不透水瀝青路面、排水路面存在很大不同，排水路面僅僅是面層可以浸透雨水，然后通過(guò)不透水基層斷面的橫坡匯入到排水管網(wǎng)中，然而透水性路面不僅可以直接快速地排出路表的積水，還能夠在需要時(shí)合理利用這些雨水，節(jié)約了水資源，所以在國(guó)家的極力倡導(dǎo)下海綿城市的建設(shè)有著廣闊的應(yīng)用發(fā)展空間。由于水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)引起透水性路面的路面整體結(jié)構(gòu)的承壓功能下降，所以，對(duì)于路面承壓功能要求較小的輕交通量場(chǎng)合主要采用的是透水性瀝青路面，比如小區(qū)內(nèi)的道路設(shè)施、城市支路、學(xué)校操場(chǎng)、風(fēng)景游覽區(qū)等。考慮到本項(xiàng)目的交通量比較大，并且地質(zhì)狀況一般，普通不透水瀝青路面應(yīng)用到機(jī)動(dòng)車道中，非機(jī)動(dòng)車道則采用透水性瀝青路面，其他項(xiàng)目路面鋪設(shè)可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況、交通等級(jí)、氣象氣溫條件等情況來(lái)決定機(jī)動(dòng)車道中是否采用透水性瀝青路面。透水性瀝青混凝土與密實(shí)結(jié)構(gòu)相比較，其結(jié)構(gòu)大孔隙的開(kāi)放，這樣對(duì)道路的使用性能極為不利，因此，耐久性是透水性混凝土是否成功的關(guān)鍵所在，耐久性有兩方面:一是結(jié)構(gòu)的耐久性，這是因?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度在它較大的孔隙率下受到一定程度的影響;二是功能的耐久性，這主要因?yàn)槁繁砦廴疚锒氯访嬖斐煽紫堵氏陆担瑔适Я怂镜墓δ��？梢酝ㄟ^(guò)合理級(jí)配和應(yīng)用高粘改性瀝青等措施有效解決結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題，做好以下工作可以對(duì)孔隙堵塞問(wèn)題及早預(yù)防和養(yǎng)護(hù):(1)采用空隙率至少20%和最大公稱粒徑較大的瀝青混凝土，這樣做可長(zhǎng)時(shí)間保持較高水平水傳導(dǎo)性。(2)避開(kāi)使用特殊形狀的集料，如果用聚合物改性瀝青及纖維時(shí)，應(yīng)避免纖維用量超過(guò)瀝青用量的0．3%。(3)不透水的路面封層鋪設(shè)在路肩及無(wú)交通的車道上，用來(lái)解決它堵塞嚴(yán)重的問(wèn)題。(4)清洗路面時(shí)采用專門開(kāi)發(fā)的高壓沖洗車。3．2．2人行道透水鋪裝本項(xiàng)目人行道結(jié)構(gòu)采用透水磚和透水水泥混凝土進(jìn)行透水鋪裝(如圖3所示)，透水面層、透水找平層、透水基層、透水底基層和土基是本項(xiàng)目的典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，透水鋪裝結(jié)構(gòu)要遵循《透水磚路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T188)的規(guī)定。3．2．3植草溝種有綠植的地面溝渠，可以收集、輸送和排放徑流的雨水，并且有一定凈化雨水的功能，可用來(lái)連接其他城市雨水管渠系統(tǒng)、各個(gè)單項(xiàng)設(shè)備設(shè)施和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)，稱之為植草溝［8］，如圖4所示。除了轉(zhuǎn)輸型植草溝，還有常有水的濕式和滲透型的干式之分，它們可分別提升徑流污染控制效果和高徑流總量。本項(xiàng)目人行道兩側(cè)分別設(shè)置一道植草溝，其邊坡坡度一般不超過(guò)1∶3，縱坡不宜超過(guò)4%。若道路縱坡較大，可以將植草溝布置為階梯式，也可以設(shè)置效能臺(tái)階。3．2．4下沉式綠地狹義的下沉式綠地(如圖5所示)應(yīng)符合如下條件:(1)下凹深度一般應(yīng)在10～20cm之間，可按照植物的耐淹程度及滲透能力確定具體深度。(2)綠地內(nèi)應(yīng)設(shè)置一定規(guī)模的溢流口，以匯集圖5狹義的下沉式綠地典型構(gòu)造示意圖并排放從路面流向下沉式綠地的徑流水，并最終匯入市政管網(wǎng)中，結(jié)合本項(xiàng)目道路斷面，分別將側(cè)分帶設(shè)置為下沉式綠化帶。
4結(jié)束語(yǔ)
合理利用海綿城市技術(shù)能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境效益的整體優(yōu)化。實(shí)際應(yīng)用中我們應(yīng)結(jié)合具體工程的地質(zhì)條件，在下沉式綠地、滲透塘、地蓄水池、生物滯留設(shè)施、滲管/渠、透水鋪裝、植被緩沖帶等技術(shù)中綜合選擇并合理利用，以便達(dá)到城市道路海綿城市建設(shè)的期望目標(biāo)，形成可借鑒、可復(fù)制的海綿城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，推動(dòng)海綿城市在南方地區(qū)乃至全國(guó)范圍內(nèi)推廣運(yùn)用。
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