基于“海绵城市”理念的下沉式道路绿化带设计

李玉芝　周围　陈亮明　张旭辉

摘要：下沉式道路绿化带是一种生态环保的雨水渗蓄设施，响应了“海绵城市”的建设理念。介绍了下沉式道路绿化带的应用背景，了解下沉式道路绿化带的形式及功能，并通过对下沉式绿化带雨水渗蓄能力及影响因素进行分析，总结了下沉式绿化带的适用性。结果表明，在长沙地区道路绿化率在30%，年径流总量控制率达到100%的条件下，满足暴雨重现期1、3、5、10 a的下沉深度分别为147、186、204、229mm，比较适合设计下沉式道路绿化带。最后探讨了下沉式绿化带竖向设计、道路绿化率设计、植物耐水淹分析及植物种类的选择。

关键词：“海绵城市”理念：下沉式绿化带：渗蓄能力

城市内涝已成为人们关注的热点问题。据统计，在过去的3年中，中国有超过360个城市遭遇内涝，但与此同时有1 100个城市严重缺水。2014年11月3日，中华人民共和国住房和城乡建设部发布的《海绵城市建设技术指南》中明确指出，过去城市对雨水追求“一排了之”，城市排水标准偏低和雨水利用系统缺乏是造成资源成为灾害的主要原因。《指南》要求建立“渗、蓄、滞、用、排”五位一体的新型城市雨水处理系统，留住80%左右的雨水，有利于改善城市的生态效益，避免“城中看海”现象的发生。而在“海绵城市”构建的框架中，道路交通系统作为城市三大空间之一，是内涝出现的高发地带。城市道路绿化带进行下沉式设计，使之变成存水的海绵体，对建立科学完善的城市绿地水循环系统，以及治理城市内涝顽疾具有重大意义。

莫琳等提倡构建城市的“绿色海绵”系统：仇保兴认为城市本身需要转型，“海绵城市”便是重要手段。各大新闻媒体也相继宣传“海绵城市”、“生态排水”建设理念。当“海绵城市”构建已经上升为城市构建理念时，各个城市下沉式绿化便成为绿地设计的新时尚。然而这种城市绿地构建理念是否适合中国各地城市的建设值得进一步思考。虽然下沉式绿地能补充地下水，充分利用雨水资源，缓解城市内涝灾害，但是下沉式绿地设计会受到绿地下沉深度、土壤渗透系数、绿地服务汇水面面积、设计暴雨重现期、周边设施类型等多种因素的制约。为此，本研究探讨了下沉式道路绿化带的雨水渗蓄效应以及适用地区，以期为适合建设下沉式道路绿化带的城市提供参考。

1.下沉式城市道路绿化带的概念

根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》的概念，下沉式道路绿化带是指将城市道路两侧的绿化带和中间隔离的绿化带设计成低于道路表面50～300mm，这样能最有效地将道路上灰尘和雨水收集进道路两边的绿化带，具有一定的调蓄容积，可以利用植物、微生物和土壤吸收、渗透、净化和调蓄小流量的地面径流。下沉式道路绿化带内还应设置排放多余径流雨水的溢流口，为确保较大流量的地表径流顺利排放，溢流口的顶部标高一般应低于路面30～100 mm。

下沉式道路绿化带的功能特点主要有3个方面：一是消减路面径流，缓解道路因暴雨引发的滞洪灾害；二是减轻道路扬尘，风和雨水可以有效地将路面灰尘带人下沉式道路绿化带，净化有机污染物，减轻路面污染；三是节约绿地灌溉用水，储蓄降水和路面径流，补充土壤水资源量和地下水资源量，有助于节约城市用水。

下沉式城市道路绿化带主要有两种设计方式，一种是设计有排水系统的下沉式绿化带，另一种是设计有兼顾雨水收集和再利用功能的下沉式绿化带。第一种在绿化带中设计有溢流口、排水管道等排水设施，当路面径流较大，绿化带储蓄能力不足时，雨水可通过高出绿化带高程低于路面高程的溢流口进入地下排水系统。这种设计比较适用于常年降水量较大、大雨暴雨频率高持续时间长的区域。第二种设计有雨水收集和处理设施，在绿化带设计渗水沟、雨水收集管、蓄水池、泵站及回灌等设施，路面和周边雨水排入绿化带，然后通过绿地过滤和净化，最后进入蓄水池，多余的雨水进入地下排水系统，收集的雨水可以用于绿化带的养护和道路的清理等，这种设计比较适用于降水较充沛及需要控制径流量的区域。

2.下沉式城市道路绿化带雨水蓄渗能力分析

由于中国各地气候不同，降雨量、土壤渗透系数差异较大，国家或地方对下沉式绿地设计的标准也不完全相同，绿地雨水渗蓄能力计算方式和相关系数也不同。所以本研究选取湖南省长沙市作为雨水渗蓄能力计算点，采用《长沙雨水计算技术导则》中的数据和公式作为依据，计算分析长沙市区域内下沉式道路绿化带对道路及周边径流的消减效果，并总结出长沙市道路下沉式绿化带的面积比例设计、竖向设计以及植物选择。

可见，当道路绿化带下沉深度在200-300 mm时就能满足雨水渗蓄需求，设计少于200 mm的也能吸收一定量的雨水，剩余的雨水可以通过溢流口进入存蓄装置，也可以排入雨水管道。

长沙城区的地势较为平坦，道路设计坡度也较小，比较适合设计下沉式道路绿化带，最好将道路设计在较高地势处，有利于雨水流向地势较低的下沉式绿化带和周边绿地。为了减少地表径流，在人行道和非机动车道处采取生态路面处理。而且需要合理设计下沉式绿化带与路面及雨水口的衔接方式。首先，路缘石设计高度最好不高于路面，尽量与路面平齐，如需高出路面也要设计缺口以保证雨水流入下沉绿地；其次，在绿化带近路面侧要铺20-30 cm宽的卵石，防止绿化带土壤被冲刷，土层层次从下到上采用砾石、沙、土壤、覆盖物进行铺设能更有利于雨水下渗；最后，雨水溢流口的高程应低于路面，可设计在绿化带中间或两侧，而且要做防堵塞处理。

4.2下沉式道路绿化率设计

下沉式绿化带占全部面积的百分比对雨水的排水率影响特别明显，根据公式（9），设其土壤稳定入渗系数K为1×10^-6m/s，路面径流系数ψ为0.9，水利坡度J设为垂直下渗为1，时间t取60 min，变量绿化带比率厂分别取值10%、20%、30%、40%、50%，得出不同的暴雨重现期下道路绿化带的下沉深度h如图3。

由图3可见，随着绿化率的增加，所需要的下沉深度减小，且在前面降幅大于后面，当f达到30%以上时下沉深度减少较少。当道路绿化率低于20%时所需要的下沉深度超过下沉绿化带设计的临界值，可能不利于植物的生长。而最符合长沙道路绿化率标准也能满足下沉式绿化带功能需求的绿化率是30%左右。当厂为30%时，满足暴雨重现期1、3、5、10 a的下沉深度分别为147、186、204、229 mm，符合下沉深度规范设计，渗蓄效果明显。而在长沙城区，道路绿化率普遍高于20%，很多地区都达到30%，但是基本属于高程绿地，无法渗蓄路面雨水，设计只需要将现有的绿地改造成下沉式绿化带就能留住大部分道路80%的雨水。

4.3植物优化设计

植物的选择与设计是影响下沉式道路绿化带渗蓄功能的重要因素之一，不仅要满足道路景观的美感效果，还要考虑下沉式绿化带植物的特殊生长条件。在长沙可考虑的植物如表2所示。在下沉式绿化带下沉深度和绿化面积比例设计后要确定最不利情况下植物的耐水淹时间。造成植物水淹时间长短的因素主要有两方面：一方面是土壤的入渗率决定的，使用建筑垃圾做绿化带的填埋土方或施工过程中对土壤过分夯实可能导致入渗速率过低，植物水淹时间过长；另一方面是雨水口设计高度不合理或者是雨水口易被堵塞，导致蓄水深度过高，延长植物耐水淹时间。

因此，合理设计下沉深度和施工中避免土壤原有的入渗率至关重要。在植物的选择方面遵循以下4点：一是优先选择本土植物，适当搭配外来物种；二是尽量选择自我修复能力强、根系发达、滞尘净化能力强的植物；三是选用抗逆性强、耐旱、耐瘠薄和短时间耐涝的植物；四是选择可相互搭配种植的植物。

5.小结

加强雨水资源开发与管理是中国构建“海绵城市”的长久之计，道路构建了城市的筋脉，成为“海绵城市”建设的重中之重。下沉式道路绿化带在不增加用地面积、降低成本的条件下成为既改善生态环境又渗蓄效果明显的雨水处理设施。但要在全国推行下沉式道路绿化带的建设还需要景观设计、市政工程、水文计算等多专业的配合，根据城市气候、土壤、地形地势等因素，进行合理的场地面积比率规划和竖向设计以及植物设计等，才能确保下沉式绿化带发挥其雨水渗蓄调控功能。