基于海綿城市建設(shè)的城市道路優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

錢曉丹

（上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 201206）

0 引 言

海綿城市建設(shè)理念的推廣，對城市水環(huán)境優(yōu)化、水資源利用、水質(zhì)凈化和水生態(tài)環(huán)境修復(fù)起到了諸多作用，正逐步形成日趨完善的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、管理和養(yǎng)護(hù)體系[1-2]。

國內(nèi)外的專家學(xué)者也針對有關(guān)海綿城市建設(shè)進(jìn)行了一定的研究。李俊奇等[3]對城市道路下墊面徑流水質(zhì)進(jìn)行調(diào)研，評價(jià)海綿城市措施對徑流污染物的控制效果，對污染物遷移規(guī)律進(jìn)行分析，總結(jié)了水質(zhì)調(diào)研分析方法。楊帆等[4]著眼于海綿城市韌性治理體系分析，重點(diǎn)闡述了管理和運(yùn)營方面的創(chuàng)新做法，提出了智慧轉(zhuǎn)型的閉環(huán)管理模式。陳旺等[5]針對基于海綿城市建設(shè)理念的透水鋪裝堵塞問題進(jìn)行研究，調(diào)研包括快速路等6 種類型道路的堵塞物，按粒徑分布規(guī)律將其劃分為4 個類別，并分別進(jìn)行滲透系數(shù)衰減試驗(yàn)，提出了PCC 和PAM 兩種路面結(jié)構(gòu)形式。

可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究主要針對海綿城市建設(shè)過程中諸多LID 措施凈水和凈流控制能力展開具體的探討，而在具體項(xiàng)目推進(jìn)過程中涉及的設(shè)計(jì)問題分析還相對較少。基于海綿城市建設(shè)理念的城市道路優(yōu)化設(shè)計(jì)工作受限于道路空間分布特征、養(yǎng)護(hù)條件、路基條件等，也成為現(xiàn)階段海綿城市推廣的重點(diǎn)問題。因此，本文依托上海市城市道路設(shè)計(jì)方案，以橫斷面分幅形式和綠地退讓情況作為控制指標(biāo)，對4條道路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，并基于海綿城市建設(shè)理念，在對比評價(jià)的基礎(chǔ)上提出優(yōu)化思路。

1 道路類型劃分

常規(guī)城市道路橫斷面按照分幅形式可分為單幅～四幅道路。其中，采用單幅和雙幅橫斷面分幅形式的道路在非機(jī)動車道和機(jī)動車道間通常不設(shè)有分隔帶，而是采用機(jī)非共板方案。采用三幅和四幅橫斷面分幅形式的道路在非機(jī)動車道和機(jī)動車道間通常設(shè)有分隔帶，機(jī)動車道置于分隔帶靠近道路中間一側(cè)，非機(jī)動車道置于分隔帶靠近道路兩邊一側(cè)。

此外，不同城市道路橫道面形式的差別還體現(xiàn)在路側(cè)建筑退讓道路的紅線區(qū)域范圍內(nèi)是否設(shè)置有綠地。

本文以橫斷面分幅形式和退讓區(qū)域綠地情況作為控制指標(biāo)，選取上海市現(xiàn)有的海綿城市建設(shè)示范區(qū)4 條城市道路設(shè)計(jì)方案，依托其設(shè)計(jì)方案展開分析。4條道路的控制指標(biāo)情況見表1。

表1 道路指標(biāo)情況

2 設(shè)計(jì)概述

2.1 道路A 設(shè)計(jì)（單幅、有綠地）

道路A 橫斷面總寬設(shè)計(jì)24.00 m，機(jī)動車車行道設(shè)置為14.00 m，樹帶和人行道寬度為5.00 m，外側(cè)靠近環(huán)城河綠地寬度處于30～60 m 范圍內(nèi)。道路A依托海綿城市建設(shè)理念的橫斷面設(shè)計(jì)圖示及其對應(yīng)的徑流滲濾技術(shù)路線情況分別見圖1 和圖2。

圖1 道路A 橫斷面設(shè)計(jì)圖

圖2 道路A 徑流滲濾技術(shù)路線圖

內(nèi)側(cè)人行道徑流主要通過透水鋪裝下滲，過量雨水進(jìn)入雨水滲渠。內(nèi)側(cè)路面徑流途徑側(cè)石開口和截污設(shè)施，同樣進(jìn)入雨水滲渠，雨水滲渠收集后進(jìn)入雨水井。外側(cè)靠近環(huán)城河的路面和人行道徑流分別經(jīng)側(cè)石開口截污設(shè)施或直接進(jìn)入雨水滲渠，后進(jìn)入植草淺溝。道路縱向在一定長度內(nèi)設(shè)置一過街雨水管，導(dǎo)入生物滯留帶，部分滲流進(jìn)入外側(cè)環(huán)城河，部分下滲或蒸發(fā)。

2.2 道路B 設(shè)計(jì)（雙幅、無綠地）

道路B 的橫斷面總寬為28.0 m，橫斷面形式為雙幅。行車道面層材料為瀝青混合料壓實(shí)路面，道路兩側(cè)均為公共建筑及工業(yè)用房。分隔帶設(shè)計(jì)為4.50 m，車行道和人行道分別為7.50 m 和4.25 m。道路B 依托海綿城市建設(shè)理念的橫斷面設(shè)計(jì)圖示及其對應(yīng)的徑流滲濾技術(shù)路線情況分別見圖3 和圖4。

圖3 道路B 橫斷面設(shè)計(jì)圖（單位：cm）

圖4 道路B 徑流滲濾技術(shù)路線圖

該道路人行通道和車行道之間設(shè)計(jì)有下凹式樹帶，其寬度為2.00 m。在其內(nèi)部還設(shè)有I 型滲井，機(jī)動車道內(nèi)徑流可通過側(cè)石開口進(jìn)入下沉式樹帶，也有部分分流通過滲井下滲，溢流部分進(jìn)入市政雨水管道。人行通道徑流由透水鋪裝下部設(shè)置的DN110盲管進(jìn)入市政雨水管道。

2.3 道路C 設(shè)計(jì)（三幅、有綠地）

道路C 機(jī)動車道設(shè)計(jì)為15.00 m，機(jī)非分隔帶設(shè)計(jì)為4.00 m，非機(jī)動車道設(shè)計(jì)為5.00 m，人行道為4.50 m。人行道和非機(jī)動車道間設(shè)有樹帶，其寬度處于1.00～1.50 m 范圍內(nèi)。道路C 依托海綿城市建設(shè)理念的橫斷面設(shè)計(jì)圖示及其對應(yīng)的徑流滲濾技術(shù)路線情況分別見圖5 和圖6。

圖5 道路C 橫斷面設(shè)計(jì)圖

圖6 道路C 徑流滲濾技術(shù)路線圖

道路C 兩側(cè)為綠地、公園、住宅小區(qū)和辦公樓，多設(shè)置有圍墻，因此后退綠化空間并不大。設(shè)計(jì)方案采用了將人行道和非機(jī)動車道間樹帶設(shè)置為下凹式的方案，用于通過側(cè)石開口滲透非機(jī)動車道徑流。機(jī)動車道和人行道徑流分別通過滲井和透水鋪裝滲入溢流雨水口。

2.4 道路D 設(shè)計(jì)（四幅、無綠地）

道路D 的橫斷面總寬為60.0 m，橫斷面形式為四幅。與道路C 相類似，其兩側(cè)多為公園、住宅小區(qū)和辦公樓，但不同的是具備綠地退讓空間。其中央分隔帶設(shè)計(jì)為2.00 m，人行道設(shè)計(jì)為6.00 m，輔道設(shè)計(jì)為7.00 m，機(jī)非分隔帶和機(jī)動車道分別設(shè)計(jì)為4.00 m和12.00 m。道路D 依托海綿城市建設(shè)理念的橫斷面設(shè)計(jì)圖示及其對應(yīng)的徑流滲濾技術(shù)路線情況分別見圖7 和圖8。

圖7 道路D 橫斷面設(shè)計(jì)圖

圖8 道路D 徑流滲濾技術(shù)路線圖

在設(shè)計(jì)過程中將生物滯留帶LID 措施用作機(jī)非分隔帶，可收集從側(cè)石開口進(jìn)入的機(jī)動車道雨水徑流。人行道的設(shè)計(jì)采用了透水鋪裝方案，同時以生態(tài)樹池補(bǔ)充蓄納超量雨水。非機(jī)動車道徑流利用設(shè)計(jì)的下凹式樹帶進(jìn)行收集，最終通過溢流雨水口進(jìn)入雨水井。

3 評估與設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 賦權(quán)及評分

基于海綿城市建設(shè)理念的城市道路設(shè)計(jì)成果是以徑流控制、污染物控制作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。整體來看，上述4 條道路基本滿足初步設(shè)計(jì)構(gòu)想，但在景觀表現(xiàn)、造價(jià)情況、實(shí)施難度、指標(biāo)達(dá)成和養(yǎng)護(hù)難度方面仍需進(jìn)一步確認(rèn)。因此，要對上述5 個評價(jià)指標(biāo)分別進(jìn)行評價(jià)。參考《海綿城市建設(shè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51345—2018），綜合現(xiàn)有海綿城市道路應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對5 個評價(jià)指標(biāo)分別賦權(quán)，按照其標(biāo)準(zhǔn)對上述4 條道路的海綿城市建設(shè)成果進(jìn)行打分。

具體的評分結(jié)果要充分結(jié)合各條道路相關(guān)特征和不足。道路A 在實(shí)施施工過程中涉及多項(xiàng)市政管線保護(hù)、樹木移植，且雨水口的增設(shè)將導(dǎo)致沿河駁岸修復(fù)費(fèi)用較高，且透水鋪裝等設(shè)施的透水能力恢復(fù)將增加養(yǎng)護(hù)難度。道路B 主要考慮指標(biāo)達(dá)成方面滲井滲透能力、井內(nèi)孔洞易堵塞難以保證滲透性能。道路C 和道路D 除上述問題外，還分別出現(xiàn)了路側(cè)香樟果實(shí)污染透水磚、堵塞孔隙，以及透水磚在樹木遮陰下易生青苔等。具體賦權(quán)及評分結(jié)果見表2。

表2 賦權(quán)及評分結(jié)果

3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

結(jié)合上文總體評分情況和多條道路特征，考慮從優(yōu)化景觀效果、削減總體造價(jià)、降低施工難度、增強(qiáng)設(shè)施綜合功能、降低養(yǎng)護(hù)難度等主要方向進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同LID 措施進(jìn)行功能合并、優(yōu)化道路徑流滲流路線的總體目標(biāo)。

（1）當(dāng)?shù)缆穼挾炔淮髸r，不宜增設(shè)大量設(shè)施，可對現(xiàn)有雨水口進(jìn)行改進(jìn)，更改為過濾型雨水口（見圖9），從而增強(qiáng)徑流污染物去除率。此外，當(dāng)徑流量較大時，也能迅速排除超量雨水。

圖9 過濾型雨水口（單位：mm）

（2）當(dāng)?shù)缆肪邆湟欢ǖ臋M斷面寬度時，可考慮增加濾水溝（見圖10）設(shè)施，利用雨水口將徑流導(dǎo)入人行道，通過砂層對徑流進(jìn)行過濾。

圖10 濾水溝（單位：mm）

（3）針對有退讓綠地的道路，可考慮增設(shè)多功能雨水口（見圖11），實(shí)現(xiàn)綜合快速排水、泥沙沉積和雨水棄流的作用。該雨水口能在徑流進(jìn)入管道和其他相關(guān)設(shè)施前實(shí)現(xiàn)預(yù)處理，從而增強(qiáng)其他海綿城市設(shè)施的作用。

圖11 多功能雨水口

4 結(jié) 語

本文依托上海市城市道路設(shè)計(jì)方案，以橫斷面分幅形式和綠地退讓情況作為控制指標(biāo)，對4 條道路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析。以景觀表現(xiàn)、造價(jià)情況、實(shí)施難度、指標(biāo)達(dá)成和養(yǎng)護(hù)難度5 個評價(jià)指標(biāo)對道路設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評估。同時，基于海綿城市建設(shè)理念，提出優(yōu)化思路，研究成果可為現(xiàn)有城市道路優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考，并已在上海浦東新區(qū)的申啟路、軻橋路等城市道路上得到應(yīng)用，取得了較好的實(shí)施效果。