下凹式绿化带优化市政道路排水探究

缪勤荣

（中新南京生态科技岛投资发展有限公司，江苏南京 210019）

市政道路是城市的命脉，也是城市重要的排水通道，市政道路的排水对于城市整体的排水有着非常重要的影响。传统市政道路排水方式主要利用布设在路面上的雨水口直接收集路面以及周边地块汇集的雨水然后接入市政雨水管道进行排放。由于市政道路多为硬化路面，径流系数较大，汇流速度也较快，与绿地相比其形成的暴雨洪峰流量要增加数倍，因此对于雨水管道和河渠排泄能力的需求也非常高，造成直接后果是排水管网建设标准不断增加仍无法满足城市排水需求。

发达国家，绿地对于雨水径流的调蓄效应已得到非常高的重视程度，例如德国的MR系统（Mulden Rigolen system，洼地渗渠系统）、下凹式绿地以及日本的多功能调蓄设施等都通过强化雨水的下渗作用改善城市排水的方式，较好地发挥了绿地在城市水文生态循环中的作用[1-2]。而绿化带是市政道路的重要组成部分也是城市绿地的一种，本文尝试探究通过应用下凹式道路绿化带排水系统优化道路的排水功效，期望通过道路绿化带的雨水径流调蓄效应削减雨水径流、缓减排水系统建设运行压力。

1 市政道路下凹式绿化带建设形式

常规市政道路的两侧绿化带和中央分隔带均高于道路断面，此种形式可以有效地防止车辆意外驶离道路，但是绿化带无法汇集道路雨水，雨水只能通过雨水口直接汇入雨水管道中，加大了雨水管道的排水负担，并未实现雨水的充分利用[3]。下凹式绿化带即将横断面方向的绿化带设计为可以存积水的下凹式断面，使雨水通过绿化带过滤后以溢流的方式进入雨水利用系统，雨水口布设于下凹式绿化带内，较绿化带地面高出3～5cm，而绿化带内绿地地面的高程较两侧路面低5～10cm，绿化带两侧的路缘石应当每隔一段距离设置雨水的流入孔便于雨水流入绿化带中。此外，为了减轻雨水的下渗对周边道路结构层带来的不利影响，可以在绿化带的底层及其两侧铺设防水土工材料。

下凹式绿化带工作原理为：降雨后路面雨水通过道路横坡向绿化带汇集，从绿化带两侧路缘石中的流入孔流入绿化带内，汇集进入绿化带内的雨水一部分在绿化带的表层土壤内得到下渗，无法下渗的部分则汇入绿化带内的雨水口中，而汇入雨水口中的雨水一部分继续通过井底的打孔渗透管向底层土壤中入渗，最后无法实现渗透的雨水从雨水连接管溢出排入城市排水管道中排入下游。具体结构图见图1。

图1 下凹式绿化带结构图

市政道路根据道路横断面的形式可划分为单幅路、双幅路、三幅路、四幅路等，下凹式绿化带的设计应当尽可能与现有常见的道路断面形式相契合，一方面有利于应用于现有道路的改造，另一方面也满足城市道路景观的协调统一。此外，下凹式绿化带的设计应当尽量不增加道路的设计宽度，主要利用原有的道路绿化用地进行设计。下凹式绿化带根据其功能需求对于其中植物类型的选择也有所要求。所选植物应具有较强的耐水性能；且植物种植后需要有较强的渗透性；考虑到初期雨水的污染，下凹式绿化带内的植物还需有较强的净化功能。此外，为防止杂草落叶堵塞雨水口带来的不利影响，应尽可能选择无落叶植物，并在道路低点采用雨水口加密设计，在日常道路养护中也要注意绿化带内杂物的清理。根据不同道路横断面设计的下凹式绿化带形式见图2～图5。

图2 单幅路横断面图

图3 双幅路横断面图

图4 三幅路横断面图

图5 四幅路横断面图

2 下凹式绿化带调蓄能力影响因素分析

同城市下凹式绿地类似，下凹式绿化带面积比例f、绿化带下凹深度△h、绿地土壤稳定入渗速率K和设计暴雨重现期P对于下凹式绿化带调蓄能力有着非常重要的影响[4]。

2.1 下凹式绿化带面积比例f

下凹式绿化带的渗蓄能力与绿化带的总面积成正比例关系，因此道路汇水区域内下凹式绿化带面积比例f对道路下凹式绿化带的应用功效有着至关重要的影响。绿化带面积的比例越大，可通过土壤实现渗透的总水量就越大，汇集进入排水管网的雨水量就越少，因此下凹式绿化带防洪减涝的功效也就越明显。下凹式绿化带的面积比例还需综合考虑道路设计功能要求以及造价因素进行设计，面积比例的选择应该以不影响道路设计功能不大幅增加造价为前提。

2.2 绿化带下凹深度△h

下凹式绿化带本质上是一种雨水蓄渗设施，而蓄渗的能力与绿化带总的蓄水容量有着直接关系。而绿化带下凹深度△h与绿化带的总的蓄水容量呈正比例关系，绿化带下凹深度△h越大，总的蓄水容量就越大，对于缓冲暴雨汇集、削减暴雨洪峰流量具有重要作用。但是下凹式绿化带的深度也并非越深越好，过深的下凹式绿化带一方面降低了景观的协调性，另一方面增加了施工和养护的难度，因此选择5～10cm为宜。

2.3 土壤稳定入渗速率K

下凹式绿化带内土壤的稳定入渗速率是影响其应用效能的重要参数之一。而具体的土壤稳定入渗速率则是由土壤含水率、土壤性质、土壤剖面特征等因素决定的，实际情况中不同类型土壤的稳定入渗速率差异明显，最大情况下可以达到10-3～10-2m/s，接近最小情况下的10万倍。因此选择合适的土壤类型及剖面结构对于下凹式绿化带具体的应用效能至关重要。德国的MR系统中常用土壤的稳定入渗速率在10-6～10-3m/s之间[5]。此外，植物类型的选择对于K值也有很大影响，在具体工程中应当结合当地气候选择合适的植物尽可能多地保证土壤的稳定入渗速率。

2.4 设计暴雨重现期P

设计暴雨重现期决定单位时间内的设计雨量多少。设计降雨量越大，地表径流量也越大，达到一定雨水渗蓄率所需的下凹式绿化带的渗蓄能力就越强。所以当设计暴雨重现期越大时，下凹式绿化带的设计面积比例和设计下凹深度就会相应增加，相应的工程造价也会相应提高。实际情况下凹式绿化带的设计应当依据相关设计规范并在综合调查当地排水需求的基础上进行确定。

下凹式绿化带的各项影响因素相互关联，P值决定了其它参数的设计需求，在固定设计需求下f值、△h、K值之间也呈现负相关性。因此，实际设计过程中，应该合理选择P值，并尽可能增大绿化带的K值，为绿化带设计面积和下凹深度提供灵活的设计空间。

3 道路下凹式绿化带建设意义

3.1 增加地下水资源

地下水资源持续减少是我国很多城市面临的严峻问题。城市地表硬化减少地下水来源是地下水资源减少的重要因素。而下凹式绿化带可以有效强化雨水的渗透作用，补充城市地下水资源。我们对各种条件下下凹式绿地雨水入渗量进行试验，从试验结果（表1）可以看出下凹式绿化带对于补充地下水作用明显，绿化带面积比例为20%时，在暴雨重现期为2年的条件下，在下凹式绿化带的渗蓄作用下70%以上的雨水可进行下渗。按常规城市规模进行计算，采用下凹式绿化带每年可增加数亿吨地下水资源，可以有效缓解城市地下水资源急剧减少的危机。

表1 各种条件下下凹式绿化带雨水入渗量试验结果

3.2 减少洪涝灾害

自然状态下降雨量的85%以上可由地表入渗和自然蒸发，而产生径流的不足总降雨量的15%。而在城市中，由于硬化地面比例较高，降雨量仅有40%左右入渗和蒸发，径流量达总降雨量的60%左右，是自然状态下的4倍左右，因此随着城市化的不断进展城市内涝灾害也日趋严重。

下凹式绿化带减少城市洪涝灾害的作用主要从两个方面体现：一方面是通过下凹式绿化带的渗蓄作用可以减少汇集进入管网的总量，减小下游排水压力；另一方面作为下凹式绿化带的蓄水功能对于洪峰的削减具有较大作用，通过拦蓄作用延缓部分雨水的汇流时间，使洪水过程更加平缓，减轻防洪压力。下凹式绿化带在城市防洪方面的作用对于减少城市防护设施建设投资、降低排水系统造价方面具有重要意义。

3.3 控制初期雨水污染

除了城市内涝灾害，城市初期雨水的污染问题也是困扰城市居民生活、威胁城市生态环境的重要问题。下凹式绿化带通过其渗蓄作用可有效截留初期雨水，切断初期雨水污染下游城市水体的途径。此外，城市下凹式绿化带的渗蓄过程也是土壤对雨水进行过滤的过程，雨水在不断下渗的过程中其中大量的污染物经过土壤及其上方植物的过滤被截留在土壤中，截留下来的污染物后期被绿化带植物逐步降解，另一方面这些污染物也成为绿化带内植物生长的肥料，促进了植物的生长。下凹式绿化带一方面有效缓解了初期雨水污染问题，减少了初期雨水污染处理的资源消耗；另一方面截留下来的有机肥料对于绿化带内植物的生长也有促进作用，减少了绿化带的养护成本。

3.4 其他效果

下凹式绿化带蓄留的雨水在晴天时通过蒸发作用以及植物的蒸腾作用可以在道路区域内产生较强的上升气流，增加市政道路内空气的流动性，调节区域气候，强化区域内空气污染物的扩散作用；通过下凹式绿化带入渗的雨水可以增加区域内土壤中的含水量，节约道路绿化灌溉用水。

4 总结

市政道路下凹式绿化带其实是城市下凹式绿地的一种形式，城市下凹式绿地作为一种生态的城市雨水利用技术在城市小区和广场中已有较多应用，并且在减轻城市内涝灾害、改善城市生态环境方面取得了良好的应用效果[6]。而道路绿化带作为城市绿地的重要组成部分，下凹式绿化带的应用在不增加市政道路建设用地的条件下，对于削减暴雨洪峰流量、减少洪涝灾害发生的频率、减轻城市初期雨水污染、增加城市地下水资源、调节城市区域气候、节约绿化灌溉用水等也具有非常积极的作用，其在市政道路的建设中具有广阔的应用前景。当然下凹式绿化带的渗蓄作用对于道路长期的结构稳定性的影响也是需要考虑的重要因素，需要进行更深入的研究与探讨，并据此对下凹式绿化带进行不断的优化改进。

[1]Sieker F.On-site storewater management as an alternative to conventional sewer systems:a new concept spreading in Germany[J].Water Science and Technology，1998，38（10）:65-71.

[2]车伍，张燕，李俊奇，等.城市雨洪多功能调蓄技术[J].给水排水，2005，31（9）:25-29.

[3]俞佳.一种新型城市道路雨水收集与利用系统的设计与研究[J].城市道桥与防洪，2011（9）:219-222.

[4]董岩，邢国平，刘洪海，等.下凹式绿地环境水文效应及运行可行性分析[J].水利水电技术，2013，44（7）:10-16.

[5]郑兴，周孝德，计冰昕.德国的雨水管理及其技术措施[J].中国给水排水，2005，21（2）:104-106

[6]俞绍武，丁年，任心欣，等.城市下凹式绿地雨水蓄渗利用技术的探讨[J].给水排水，2010（36）:116-118.