海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

代景旺，王紹華

(天津市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300453)

2016年4月，天津市被列為海綿城市試點(diǎn)城市。為減少城鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)行為對自然水文環(huán)境和水生態(tài)環(huán)境的破壞，將天津市建設(shè)成“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市，緩解城市化過程中帶來的水生態(tài)破壞、水環(huán)境污染、水資源短缺、水安全風(fēng)險(xiǎn)、水文化消失等問題，因地制宜地選用海綿城市的技術(shù)措施。

海綿城市理念下的城市道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的發(fā)展原則，實(shí)現(xiàn)對道路作用的充分挖掘，加強(qiáng)道路交通和城市發(fā)展建設(shè)的有效融合，實(shí)現(xiàn)對自然資源的合理高效利用。市政道路工程中應(yīng)用的海綿城市技術(shù)措施主要包括：透水路面、生態(tài)樹池、雨水花園、環(huán)保型雨水溝、植草溝等。市政道路建設(shè)由于其涉及專業(yè)多、綜合性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中主要可以通過優(yōu)化橫斷面布置、與周邊地塊及綠地設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)、選擇具有滲水性能的路面結(jié)構(gòu)等方式實(shí)現(xiàn)海綿城市的功能。城鎮(zhèn)道路海綿城市控制目標(biāo)應(yīng)以削減地表徑流與控制面源污染為主、雨水收集利用為輔。機(jī)動車道雨水應(yīng)以調(diào)蓄排放為主，人行道雨水應(yīng)以入滲為主。

塘沽灣新城占據(jù)天津市濱海新區(qū)地理中心區(qū)位，海河灣區(qū)，緊鄰塘沽老城區(qū)、自貿(mào)區(qū)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。充分利用便捷的交通條件，塘沽灣以休閑與居住功能為主，并與濱海新區(qū)商務(wù)金融區(qū)專業(yè)服務(wù)經(jīng)濟(jì)差異互補(bǔ)。利用海河沿岸的天然優(yōu)勢，構(gòu)建復(fù)合型、立體化、多功能的綠色生態(tài)體系，通過退堤、鹽堿化治理等手段將沿岸生態(tài)景觀體系融為一體，通過注入多樣性的功能活動，設(shè)計(jì)低干擾的自然環(huán)境以及低能源消耗的基礎(chǔ)設(shè)施。

在塘沽灣新城的開發(fā)建設(shè)過程中，積極融入海綿城市的理念，從區(qū)域總體布局的角度統(tǒng)籌公園建設(shè)、路側(cè)綠化與市政道路設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，形成比較完善的雨水收集、利用、調(diào)蓄排放的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)主要選擇與海河平行布置的濱河景觀路——海河南路，以及規(guī)劃有路側(cè)綠化帶的國興路，將市政道路設(shè)計(jì)與公園綠地相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)海綿城市的功能。

1 總體方案

海河南路為沿海河布置的城市次干路，道路紅線寬度為30 m，海河南路與海河之間為濱河公園綠地，道路設(shè)計(jì)與濱河公園設(shè)計(jì)結(jié)合，公園綠地內(nèi)設(shè)置生態(tài)集水溝用于攔截、滲濾路面雨水。國興路為城市主干路，道路紅線寬度為50 m，道路兩側(cè)紅線以外各有5～15 m的路側(cè)綠化帶，綠化帶內(nèi)布置生態(tài)邊溝，用于收集非機(jī)動車道及人行道雨水。

2 海綿城市設(shè)計(jì)

2.1 平面及橫斷面方案

海河南路線位與海河平行，曲線段均面對海河方向。橫斷面設(shè)計(jì)采用三幅路形式，機(jī)動車道、非機(jī)動車道及人行道均為面向海河的單向坡，側(cè)分帶側(cè)石外露高度15 cm，每隔15 m設(shè)置一處1 m寬開口，非機(jī)動車道、人行道與機(jī)動車道統(tǒng)一高程。道路范圍內(nèi)不設(shè)雨水收水井，雨水除通過透水路面就地滲透以外，經(jīng)地表徑流通過側(cè)分帶開口匯入海河一側(cè)的生態(tài)集水溝內(nèi)，雨水經(jīng)生態(tài)集水溝凈化后收集。如雨量過大，過量雨水進(jìn)入沿海河綠地，由公園綠地設(shè)計(jì)統(tǒng)一考慮該部分雨水的利用。

圖1 海河南路平面設(shè)計(jì)

圖2 海河南路橫斷面設(shè)計(jì)

國興路采用四幅路斷面形式，側(cè)分帶內(nèi)側(cè)側(cè)石外露高度15 cm，側(cè)分帶外側(cè)與非機(jī)動車道、人行道為統(tǒng)一高程并設(shè)置坡向路外的橫坡，人行道外側(cè)路側(cè)綠帶內(nèi)設(shè)置生態(tài)邊溝。中央分隔帶內(nèi)雨水就地滲透利用，機(jī)動車道雨水經(jīng)過收水井直接調(diào)蓄排放，非機(jī)動車道及人行道范圍內(nèi)雨水通過透水路面滲透后，經(jīng)地表徑流匯入路側(cè)生態(tài)邊溝內(nèi)，生態(tài)邊溝內(nèi)設(shè)置溢流井，過量雨水仍排入市政排水管道。

圖3 國興路平面設(shè)計(jì)

圖4 國興路橫斷面設(shè)計(jì)

2.2 路面結(jié)構(gòu)方案

考慮國興路為城市主干路，繁重的交通需求對路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求較高，且車輛尾氣對路面污染較嚴(yán)重，機(jī)動車道采用常規(guī)的不透水路面結(jié)構(gòu)。海河南路考慮為濱河景觀路，以小汽車交通為主，機(jī)動車道采用排水路面。國興路、海河南路的非機(jī)動車道和人行道均采用全透結(jié)構(gòu)，其中非機(jī)動車道路面結(jié)構(gòu)為：4 cm彩色透水混凝土+20 cm普通透水混凝土+25 cm級配碎石，總厚度為49 cm，人行道路面結(jié)構(gòu)為6 cm彩色透水花磚+3 cm粗砂墊層+15 cm透水混凝土+25 cm級配碎石，總厚度49 cm?？紤]冬季積水的凍脹作用對結(jié)構(gòu)的破壞作用，在透水結(jié)構(gòu)底部設(shè)置20×20 cm的碎石盲溝，外覆土工布作為反濾層，碎石中間布置PVC集水管，將過量的雨水就近導(dǎo)入路側(cè)生態(tài)集水溝或生態(tài)邊溝。

2.3 水量計(jì)算

海河南路與公園綠化統(tǒng)籌考慮，雨水資源全部利用，不進(jìn)行水量核算。國興路路側(cè)生態(tài)邊溝水量計(jì)算考慮截留降雨深度30.4 mm，徑流系數(shù)0.3。根據(jù)極限強(qiáng)度法，可算出降雨深度大于30.4 mm時(shí)的降雨強(qiáng)度為291.5 L/(s*hm2)。根據(jù)表1中水量計(jì)算結(jié)果確定生態(tài)邊溝頂寬2.5 m，深0.3 m，有效水深0.2 m。

表1 生態(tài)邊溝水量計(jì)算

圖5 降雨歷時(shí)(縱坐標(biāo)為暴雨強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為降雨歷時(shí))

2.4 海綿城市相關(guān)指標(biāo)分析

選取綜合徑流系數(shù)、年徑流總量控制率、年徑流污染控制率三個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案海綿城市理念的應(yīng)用效果。不透水瀝青路面徑流系數(shù)取0.9，表層透水瀝青路面徑流系數(shù)取0.5，非機(jī)動車道及人行道透水鋪裝徑流系數(shù)取0.3，綠地徑流系數(shù)取0.15。根據(jù)不同類型鋪裝面積比例，計(jì)算綜合徑流系數(shù)：海河南路為0.33，國興路為0.6。對應(yīng)于降雨深度30.4 mm的年徑流量控制率為79%。年徑流污染控制率大于40%。

3 結(jié) 論

(1)塘沽灣新城海河南路和國興路的建設(shè)融入海綿城市理念，綜合利用了優(yōu)化道路橫斷面布置、透水路面、生態(tài)集水溝、生態(tài)邊溝等技術(shù)手法，實(shí)現(xiàn)了海河南路道路范圍內(nèi)雨水資源的全部利用，國興路慢行系統(tǒng)及綠化帶內(nèi)雨水資源的充分利用。海河南路綜合徑流系數(shù)小于0.33，國興路綜合徑流系數(shù)小于0.6；對應(yīng)于降雨深度30.4 mm的年徑流量控制率為79%；年徑流污染控制率大于40%。

(2)市政道路中應(yīng)用海綿城市理念應(yīng)結(jié)合周邊地塊規(guī)劃、道路線型、橫斷面分幅等因素，因地制宜地選擇海綿城市技術(shù)措施，在保證道路使用功能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前提下優(yōu)化斷面布置，突破道路紅線的限制系統(tǒng)布置海綿城市系統(tǒng)。

(3)對于冰凍地區(qū)透水路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，不僅需要考慮透水結(jié)構(gòu)對雨水滲、滯的功能，同時(shí)需要考慮冬季積水凍脹作用的影響，可通過在透水結(jié)構(gòu)底部設(shè)置碎石盲溝，及時(shí)排除冬季融雪水，避免出現(xiàn)積水。