城市道路低影响开发设计技术的探讨

和坤玲

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市　100082）

城市道路低影响开发设计技术的探讨

和坤玲

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市100082）

目前国家倡导的海绵城市建设要求充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用。这对城市道路建设提出了新的要求。道路建设除了要满足自身的功能外，还需要利用自身的设施有效控制道路本身产生的雨水径流和面源污染。通过对道路的基本功能和主要技术条件的分析，结合海绵城市建设中对道路低影响开发建设的相关要求，在海绵城市建设理念指导下，对城市道路设计原则和方法进行了探讨，并提出了城市道路低影响开发设计的技术要点，为城市道路低影响开发的设计提供指导和借鉴。

城市道路；低影响开发；设计技术

0　引言

城市道路是城市的重要基础设施，在城市发展和生态建设过程中具有举足轻重的地位。城市道路是为各类交通活动提供空间的载体，是城市地下各种管线埋设、沟渠布置以及地表漫流行泄的主要场所，是承接周边地块汇水的重要通道，是城市的通风、日照空间，是行人和驾车者的视觉观赏路径，是城市应急防灾和避难的场所。同时，城市道路本身也是雨水径流及其污染物产生的主要场所之一，道路积水也是城市内涝主要的表现形式之一。目前，我国大多数城市仍采用基于传统“快排”为主要目标的“道路不透水汇水面—雨水口—市政管线—河湖水系”直排式排水方式，结果导致道路排涝压力大、路面径流污染严重、雨水资源流失、生态环境破坏等突出问题，难以满足现代城市建设对生态环境的要求，因而在海绵城市建设中，提出了要充分发挥建筑、道路、绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用。但由于道路结构本身对避水要求的严格性，以及低影响开发设施构造的多样性和复杂性，技术参数与场地特征紧密结合性，沿线用地绿化排水的协调性，建设管理运营养护的统筹性等难点问题，亟需转变原有的设计观念，在保证道路本体功能的前提下，实现海绵城市建设的功能要求。这就需要探索出适宜低影响开发的城市道路相关设计技术。

1　城市道路的基本功能和主要技术要求

城市道路最基本的功能是要满足机动车、非机动和行人通行的要求，因此，其几何设计上除了要满足各种交通方式行驶的技术性能要求外，结构设计上还需要有足够的强度、稳定性和耐久性。城市道路横断面一般由机动车道、非机动车道、人行道、绿化带、设施带和分隔带组成，由于受道路用地红线的限制，绿化带、设施带和分隔带一般情况下都是合并设置。城市道路路幅形式常用的有单幅路、两幅路、三幅路和四幅路。城市中无数条道路组成了城市的道路网络，因而一条道路通常由路段和交叉口（平交或立交）组成。由于道路是带状的，为与地形地物相协调，竖向上需相应起伏变化，在立体交叉的路口，形成上跨或下穿的路形。为了保证道路的安全使用，需配套设置交通、排水、照明和绿化等设施。城市道路中的排水系统同时也是道路沿线用地排水的主干线，绿化系统同时也是城市风貌和景观的重要体现。

2　城市道路低影响开发的主要技术要求

《海绵城市建设技术指南》中提出：海绵城市建设的目的是实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市；海绵城市建设的原则是遵循生态优先，将自然途径与人工措施相结合；海绵城市建设是通过对城市原有生态系统的保护、生态恢复和修复、低影响开发来实现的。低影响开发是指在城市开发建设过程中，采用“源头消减、中途转输、末端调蓄”等手段，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术，提高径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力［1］。低影响开发的实现，可以使道路沿线建设用地的雨水径流得到控制，汇入道路路面及路面下雨水干线的流量减少，道路积水或受淹的状况会得到有效解决。在海绵城市建设中，城市道路同样需实现低影响开发，在满足道路交通安全等基本功能的前提下，削减地表径流和控制面源污染。

3　城市道路低影响开发的设计技术

3.1相关工程建设案例

为了解决工程中的一些实际问题，二十多年前，在北京的东直门立交建设中就采用了雨水调蓄池，在十年前就已探索透水路面、应急处理池及道路绿化隔离带的渗蓄等应用技术。这些工程的经验为今天海绵城市建设的实践打下了较好的基础。

3.1.1下凹桥区的雨水调蓄池

在1981年建成的东直门立交桥工程中，由于道路最低点低于立交雨水的尾闾东二环盖板河水位控制高程，立交雨水无法直接排入盖板河内。为解决立交桥下雨水排除问题，设置了蓄水池一座，用以调蓄路面低点的雨水。2003年对已运行二十多年的蓄水池电气及自控系统进行了改造，改造后至今已经运行十几年，目前一切完好，几次大的降雨均未对东直门立交交通造成影响。2012年7.21暴雨后，北京市在对下凹桥区多个积水点的改造中，在立交桥区增设雨水调蓄池也是其中的主要措施之一。

3.1.2人行道、非机动车道的透水路面结构

在2008年建成的奥运中心区道路系统工程中，为减少降雨时期道路汇水水量，从而减轻市政排水管道压力，提高城市抗洪能力，在人行道和部分非机动车道全部采用了透水结构。透水路面结构的铺装，在提高人行交通舒适性的同时，收集和吸储部分雨水。雨天能大量吸储雨水，为道路两旁花草树木的生长提供水源；晴天能释放水汽，湿润空气，降低路面温度，减轻城市热岛效应。目前，透水人行道结构已广泛应用到北京市城市道路中。

3.1.3应急处理池

在2010年建成的京承高速公路（密云沙峪沟—市界段）和2010年建成的西六环路工程中，由于路面雨水排除的出路为就近河道，而且这些河道均为水环境保护目标，为防止因车辆事故造成有毒有害物质泄漏，流入水体，造成污染，在道路沿线的入河口处设置应急处理池。一旦突发有毒有害物质泄露事故，马上切断应急处理池与河道的联系，有效控制其对水体的污染。正常情况下，应急池可储存部分雨水，用于绿地浇洒或灌溉。

3.1.4道路绿化隔离带的渗蓄设施

在2011年建成的北京经济技术开发区科创十七街，由于道路南侧为凉水河，北侧与蓄洪区毗邻，受建设条件的控制，没有条件采用雨水管直接排水。因此，在设计中以道路低影响开发为目的，通过道路横断面、竖向设计及生物滞留带、植草沟、透水砖铺装实现道路径流调蓄和排放。

3.2设计原则

根据对城市道路基本功能及主要技术条件的分析，结合海绵城市建设中对城市道路低影响开发提出的建设要求，总结分析现有工程经验，城市道路低影响开发的设计应遵循以下原则：

（1）城市道路低影响开发的目的是以削减地表径流及其径流污染为主，雨水收集利用为辅［2］。

（2）城市道路低影响开发的建设不应降低道路范围内的雨水排放系统设计降雨重现期标准［2］。

（3）城市道路低影响开发应与区域总体规划、控制性详细规划以及相关的专项规划为主要依据，并与之协调［2］。

（4）城市道路低影响开发设施的选择应根据水文地质、施工条件以及养护管理等因素综合考虑确定，要注重节能环保和经济效益［2］。

3.3设计技术路线

3.3.1现状分析

在城市道路网规划的基础上，全面了解道路网及周边用地、地形、地物、河流、绿地等；明确历年道路内涝情况，并借助模型模拟和现状调研等方式确定城市易积水道路路段的位置、范围，分析道路内涝成因和径流特点；分析确定城市易积水下凹式桥区、地下通道、地铁入口等内涝易发道路交通节点；根据场地条件，明确重要道路水涝点或排水难点的分布、已有的道路排水设施现状、周边绿化空间的特点等。

3.3.2确定目标和原则

根据规划区域内的路网结构、布局、道路等级及现状因素，结合各条道路功能及道路条件，综合考虑水文地质、施工条件以及养护管理方便等因素，因地制宜地确定低影响开发的目标和原则。

3.3.3细化道路方案设计

低影响开发雨水系统的构建在设计阶段需要给排水、水文、水利、园林、建筑、市政道路、结构、电气等多专业人员协作完成。

城市道路低影响开发需将径流雨水有组织地汇流与转输，经截污等预处理后引入道路红线内、外绿地内，并通过设置在绿地内的以雨水渗透、储存、调节等为主要功能的低影响开发设施进行处理。低影响开发设施的选择应因地制宜、经济有效、方便易行，如结合道路绿化带和道路红线外绿地优先设计下沉式绿地、生物滞留带、雨水湿地等。在海绵城市建设理念的指导下，城市道路设计需在原有设计技术的基础上，依据城市道路低影响开发的目标和原则，根据本地区道路特点及道路雨水径流水质，在确保道路安全的基础上，进一步细化道路断面、竖向设计，并与周边绿地或开放空间充分衔接。

3.4设计技术要点

3.4.1总体设计

在满足道路交通安全等基本功能的基础上，充分利用城市道路自身及周边绿地空间落实海绵城市建设设施。根据不同道路等级的功能要求，结合道路横断面和排水方向，利用道路的绿化带、车行道、人行道、立交桥区和停车场，建设透水铺装、下沉式绿地、环保型雨水口、雨水弃流井、雨水调蓄池等低影响开发设施，通过渗透、调蓄、净化方式，实现道路的海绵城市建设控制目标。道路雨水入渗设施可采用绿地、透水铺装等方式。因城市道路不适合采用透水铺装而产生的不符合直接入渗的雨水，应充分利用两侧绿化带、立交桥区绿地、道路周边绿地，设置下沉式绿地、蓄水池、调节塘等调蓄设施，经调蓄、适当净化处理后排入雨水管网。城市道路选用的各部分低影响开发设施详见表1。

3.4.2道路竖向设计

当不允许道路沿线用地径流雨水直接汇入道路路面时，应在竖向设计上安排相关设施避免雨水直接汇入。道路竖向设计应结合地形地势及道路周边场地条件，在满足行车条件的前提下，尽可能对道路径流雨水集中收集和调蓄。道路低点尽可能设置在有条件设置调蓄设施的地方，并尽可能保证道路绿地范围内的雨水不产生径流。

3.4.3道路横断面设计

（1）城市道路横断面布置在满足行车功能的前提下，应尽量设置连续绿化带，或将几个树池合并设置，以减少道路红线范围内的径流面积，并考虑利用其作为路面雨水的调蓄设施。

（2）城市道路横断面中的非机动车道、人行道、步行街和停车场应采用透水铺装，以渗透为主。

（3）城市道路横断面中的绿地及开放空间在满足景观效果和交通安全要求的基础上，应充分考虑承担道路雨水汇入的功能。通过建设下沉式绿地、道路雨水花园等低影响开发设施，提高道路径流污染及总量等控制能力。未经净化处理的机动车道路汇集的雨水不能直接入渗。

3.4.4下凹桥区

对于城市中重要的下凹式桥区、地下通道等交通节点，提出低影响开发控制目标，并制定具体调蓄池、雨水渗透等低影响开发设施控制策略。对于城市易积水的重要道路路段，制定具体的低影响开发雨水径流控制策略，确定径流控制目标。根据城市的道路特点，确定道路最大积水深度、一般道路一定时间内的积水深度、下凹桥区一定时间内的积水深度等控制指标。

3.4.5透水路面结构设计

透水路面结构的采用应综合考虑入渗水质、雨水径流量控制指标以及土基的入渗条件。在道路土基满足雨水直接入渗的地区，非机动车道、人行道、步行街、广场和停车场应采用透水铺装，以渗透为主；采用半透水路面结构时，应设置层间排水设施，避免雨水长时间滞留在路面结构中。

3.4.6道路绿地入渗和调蓄设施

城市道路横断面以及立交桥区的绿地在满足交通安全和景观效果要求的基础上，应考虑承担道路雨水汇入的功能。通过建设下沉式绿地、植被浅沟等低影响开发设施，提高道路径流污染及总量等控制能力。设置低影响开发设施的绿化带内应采取必要的防渗设施，防止径流雨水下渗对道路路面及路基的强度和稳定性造成破坏，绿地内应选择具有耐淹、耐盐、耐污的植物。

3.4.7道路路缘石设计

道路路缘石为设在路面边缘的界石，分为平缘石和立缘石两种。平缘石一般设在出入口、人行道两端及人行横道两端，便于推车、轮椅及残疾人通行。立缘石一般设在分隔带两侧，有标定车行道范围和纵向引导排除路面水的作用。需要将雨水引导至两侧分隔带中时，为了行车安全，建议采用立缘石，但是需在立缘石上设置开口，或在保证行车安全的前提下，将立缘石间断设置，以利于雨水排入设施内。

3.4.8排水设计

（1）路面排水可采用生态排水的方式，也可利用道路及周边公共用地的地下空间设计调蓄设施。路面雨水宜首先汇入道路红线内绿化带，当红线内绿地空间不足时，可由政府主管部门协调，将道路雨水引入道路红线外城市绿地内的低影响开发设施进行消纳。当红线内绿地空间充足时，也可利用红线内低影响开发设施消纳红线外空间的径流雨水。低影响开发设施应通过溢流排放系统与城市雨水管渠系统相衔接，保证上下游排水系统的顺畅。

（2）结合生态排水方式优化道路排水方向，调整原有道路横坡和纵坡方向设计，确定道路控制点坐标、高程。

（3）需控制面源污染的区域，在下沉式绿地中应考虑设置生物滞留设施，对污染物进行过滤或截留。超标雨水排放的雨水口尽量采用环保型雨水口。

（4）道路径流雨水进入道路红线内外绿地内的低影响开发设施前，应利用沉淀池、前置塘等对进入绿地内的径流雨水进行预处理，防止径流雨水对绿地环境造成破坏。

（5）有降雪的城市还应采取措施对含融雪剂的融雪水进行弃流，弃流的融雪水宜经处理（如沉淀等）后排入市政污水管网，设计时需注意协调雨污水干线平、纵布置，以防止污水倒灌入雨水系统中。市政道路及道路绿地设计时应协调市政部门安排道路积雪堆放空间及融雪水的排放出路。

（6）春季前几场降雨的道路雨水径流中氯化物与钠盐含量严重超标，为保护植物正常生长，冬季融雪水与春季前几场降雨的道路雨水径流不宜排入园林绿地，宜全部弃流。

3.4.9绿化设计

（1）对道路两侧绿地竖向设计、道路断面设计、树种搭配、初期雨水控制设施、绿化带设置方式（生物滞留带、下沉式绿化带、植草沟）等提出具体设计要求，以便能有效净化、吸纳、调蓄道路径流，减少道路雨水径流污染，提升道路排水能力。

（2）低影响开发设施内植物宜根据水分条件、径流雨水水质等进行选择，宜选择耐盐、耐淹、耐污等能力较强的乡土植物。

3.4.10行泄通道设计

规划作为超标雨水径流行泄通道的城市道路，其设计应与周边用地竖向、道路交通、敷设市政管线等情况相协调，排水下游应充分利用自然蓄、排水设施，其断面及竖向设计应满足相应的设计要求，并与区域整体内涝防治系统相衔接。

3.4.11应急处理池

城市道路经过或穿过水源保护区时，应在道路两侧或雨水管渠下游设置雨水应急处理池，用以截污和防止事故情况下泄露的有毒化学物质进入水源保护地。

3.5标准的技术支撑

3.5.1行业标准《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012）局部修订

在2012年5月颁布实施的《城市道路工程设计规范》编制中，借鉴相关工程探索的成功经验和研究成果，已引入了低影响开发的理念，提出了透水路面的设计，提高了道路雨水排放的重现期标准等。同时，针对不同类型透水路面的三本技术规程，即《透水沥青路面技术规程》、《透水水泥混凝土路面技术规程》、《透水砖路面技术规程》也在2012年前陆续颁布实施，形成了系统的透水路面建设标准。但是这些规范都是在海绵城市建设理念提出之前编制的，条文的规定还不能完全落实海绵城市建设的要求。因此，住建部从2013年开始陆续启动了相关标准的制修订工作。为了更深入地贯彻海绵城市建设的要求，依据《海绵城市建设技术指南》的相关规定，应用近几年低影响开发的相关研究成果，结合海绵城市建设中的成功经验，规范和指导海绵城市的建设，在2016年完成了《城市道路工程设计规范》局部条文的修订工作。本次局部修订依据海绵城市建设对城市道路提出的相关要求，对原有条文中道路分隔带及绿化带宽度、道路横坡坡向、路缘石形式、道路路面以及绿化带入渗及调蓄要求、道路雨水排除原则等相应修改或补充规定。

3.5.2国家建筑标准设计图集《城市道路与开放空间低影响开发雨水设施》

为指导国内海绵城市建设，在城市道路和开发空间中推广应用低影响开发建设模式，利用道路和开发空间设置雨水的吸纳、蓄渗和缓释设施，结合相关课题和研究成果、相关规范和工程实践经验，国家建筑标准设计图集《城市道路与开放空间低影响开发雨水设施》已编制完成。该图集对低影响开发雨水设施设计的标准化，提高低影响开发设施的设计水平和效率，以及推广应用低影响开发雨水设施起到了积极的作用。

4　几点思考

（1）总体规划，协同设计，同步建设，综合管理。

海绵城市是一项长远工程、系统工程，不仅仅需要建筑、绿化、道路、水系各专业之间的协调配合，更需要在规划、设计、建设、管理的全过程中继续落实，才能得以发挥最大的效益。因此，在海绵城市的建设中，应强调总体规划、协同设计、同步建设、综合管理，充分体现规划的指导性、设计的协调性、建设的统筹性、养护的经济性。

（2）因地制宜，合理确定建设目标，发挥建设的最大效益。

我国地域辽阔，不仅气候、地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件差异较大，而且社会经济发展水平差距也较大。各地区在海绵城市建设中要结合实际确定建设目标和相关指标，避免“一刀切”，以及照搬照抄，与实际情况相脱离，为工程建设而建设，既浪费投资，又没有效益。城市道路低影响开发建设的实现需要通过降低本体的一些功能，或者增加建设投资和运营管理措施来实现，因此，在目标的确定中，一定要进行综合效益评估，合理确定建设目标和选择适宜的技术措施。比如在一些交通性的干道上或者以景观功能为主的道路上，过分强调道路路面结构和绿地的渗蓄功能，势必会削弱道路本身的主要功能和景观效果，而且对运营和管理养护带来较多不便。

（3）加强海绵城市建设专项规划及地方标准的编制工作。

海绵城市建设是一项多专业融合、全过程控制的系统工程，应避免“条块”建设，须在专项规划确定的目标、任务和内容的基础上才能建设得更好。同时，由于各地建设条件差异性较大，各城市建设管理模式也不一致，建议应加强地方标准的编制，使其更具有指导性和可操作性。

（4）开展关键技术的研究工作

虽然在城市道路低影响开发的探索和实践过程中，在一些技术措施的研发和应用方面已经取得了一些成功的经验，但是对总体目标的确定、系统的集成应用技术、关键技术指标的选择以及低影响开发设施的管理养护方法等方面还需进行深入研究。比如不同道路等级低影响开发设施的方式和类型，不同降雨、地势、地质条件下道路分隔带的合理宽度，不同类型透水路面结构的适用条件，以及层间排水的具体做法和设施要求，道路纵坡与透水路面雨水下渗的关系，冰冻地区透水路面的冻胀防治，初期雨水的截污要求和设施选择等。

（5）转变观念，扩展思路，长远谋划，持续发展。

海绵城市建设是未来城镇化建设的方向，也是新形势下对工程建设人员提出的新挑战。这就要求专业工程技术人员转变观念，扩展思路，长远谋划，打破专业界线，管理分割，协同借力，建设可继续发展、绿色生态、资源循环的美好城市。

［1］住房和城乡建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建［Z］.北京：住房和城乡建设部，2014.

［2］DB11/685—2013，雨水控制与利用工程设计规范［S］.

U41；TU992

B

1009-7716（2016）09-0018-05

2016-07-26

和坤玲（1965-），女，云南大理人，教授级高级工程师，从事道路交通规划设计研究工作。