基于“海绵城市”理念的下沉式道路绿化带设计

叶青

（资兴市园林管理处 湖南省资兴市 423400）

基于“海绵城市”理念的下沉式道路绿化带设计

叶青

（资兴市园林管理处 湖南省资兴市 423400）

海绵城市理念是建造类似海绵功能的城市，用现代化技术建设人工景观，并将其与城市原有的水文特征相结合，组成新的生态系统，实现对自然界水资源最大程度的循环利用。本文将以下沉式绿化带为例，首先论述了海绵城市以及下沉式城市道路绿化带的基本概念，着重分析了下沉式道路绿化带影响因素，提出了下沉式道路绿化带设计的主要策略，以供相关人员参考。

海绵城市；下沉式；道路绿化带；设计

1 引言

城市基础设施完善指导意见曾指出，积极修建下沉式绿地，可显著提升城市自身排涝、地下水补充、雨水净化能力。由此可见，在现代化城市建设中大力推广下沉式绿化带设计，对于提高城市绿地水文调蓄能力有着十分重要的作用和意义。

2 海绵城市的概念

海绵城市，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设，以构建低影响开发的雨水系统为基本原则，将雨水短暂地存储起来，缓慢下渗或汇集到生态水系系统，在减轻城市排水负担的同时，有效提高原有市政排水设施抵御暴雨的能力，补充地下水、复活泉水和涵养水源，恢复城市地表的天然水系环境。其理论依据就是要解决系统性、综合性的水问题。海绵城市已经成为我国城市建设的主要方向，许多城市都在积极探索海绵城市的建设，实现城市发展和环境资源协调。

3 下沉式城市道路绿化带的概述

3.1 下沉式城市道路绿化带的概念

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，其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30～100mm。

3.2 下沉式城市道路绿化带的功能

下沉式道路绿化带主要具有三个功能：①消减路面径流，缓解道路因暴雨引发的滞洪灾害；②减轻道路扬尘，风和雨水可以有效地将路面灰尘带入下沉式道路绿化带，净化有机污染物，减轻路面污染；③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。

4 下沉式城市道路绿化带雨水蓄渗能力分析

4.1 下沉式城市道路绿化带水量平衡分析

降雨过程中，下沉绿化带系统内同时发生降雨、汇流、渗透、蓄集、溢流排放和蒸发等一系列复杂的水流运动过程。考虑到降雨过程中的蒸发量很少，可以忽略不计，假定超出渗透和蓄集的雨水就近由排水口汇入雨水管道不发生溢流，则计算时段内水量平衡的关系如下：

式中，Q1为雨水在计算时段内流入下沉式绿化带的总径流量，单位m3；U1为计算起始时下式沉绿化带的蓄水量，单位m3；S为计算时间内下沉式绿化带的雨水下渗量，单位m3；U2为计算结束时下沉式绿化带的蓄水量，单位m3；Q2为计算时间内下沉式绿化带进入雨水管道的外排量，单位m3。

推算：

式中，E为下沉式绿化带设计的雨水控制容量，单位m3，ΔU为计算时段内进入下沉式道路绿化带的蓄水量，即U1-U2，单位m3。

4.2 下沉式道路绿化带雨水渗蓄能力计算

下沉式道路绿化带的渗蓄能力即雨水渗蓄率，采用降雨过程中进入绿化带总径流量占绿化带渗透和蓄积雨水量的百分比表示，当结果大于100%表示雨水渗蓄能力不足。雨水渗蓄率通过公式（3）进行计算。

式中，R为雨水渗蓄率；Ψ为绿化带服务区径流系数；H为降雨量，单位mm；Fn为道路面积，单位m2；Fg为绿化带面积，单位m2。

5 下沉式道路绿化带优化设计

5.1 案例分析

某地区道路绿化率在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、10a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。

5.2 具体的设计方式

5.2.1 竖向设计

下沉式道路绿化带竖向设计要考虑地形条件、土壤条件、降雨量和绿化带面积比率以及植物的选择类型等因素，进行合理设计和布局。下沉深度太小，雨水大量外排，不能起到调蓄雨水功能的作用，下沉深度过大，雨水在绿化带中大量渗蓄，一旦超过植被的耐淹时间将会带来灾害。所以，为了定量描述绿化带的竖向设计，以该地区为例，在一定的暴雨重现期下，假设R为100%，可算出不同重现期该区域的降雨量H变化如图1，当T取值为 1、3、5、10a 时，对应的降雨量 H 分别为 48.47、61.19、67.11、75.13mm，可见随着重现期的增加，降雨量也随之增加，但是增加趋势变缓。具体见图1。

图1 T=3a，R=100%时绿化带下沉深度与绿化率的关系

如图1所示，选择3a的重现期，设其土壤稳定入渗系数K为1×10-6m/s，路面径流系数为0.9，水利坡度J设为垂直下渗为1，时间 t取 60min，下沉深度 h 取 100、150、200、250、300mm，可推算所需的道路绿化率f分别为56.4%、37.3%、27.9%、22.2%、18.5%。

可见，当道路绿化带下沉深度在200～300mm时就能满足雨水渗蓄需求，设计少于200mm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。

5.2.2 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，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60min，变量绿化带比率f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具体见图2。

图2 雨水渗蓄率100%时，不同暴雨重现期下道路绿化率与下沉深度的关系

由图2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，而最符合该区域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f为30%时，满足暴雨重现期1、3、5、10a的下沉深度分别为147、186、204、229mm，符合下沉深度规范设计，渗蓄效果明显。根据调查，该地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。

5.2.3 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：①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；②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四点：①优先选择本土植物，适当搭配外来物种；②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；③选用抗逆性强、耐旱、耐瘠薄和短时间耐涝的植物；④选择可相互搭配种植的植物。

6 结语

总之，在海绵城市中建设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。在实际建设中，为了能够充分的确保下沉式绿化带发挥其雨水渗蓄调控功能，则需要严格按照城市气候、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，提高道路绿化带设计的质量。

[1]胡后亮，王璐.基于海绵城市理念的下沉式绿地优化设计研究[J].建材与装饰，2016（17）：23.

[2]谢劲松.“海绵城市”理念下的下沉式绿地空间设计[J].建材与装饰，2016（27）：45.

[3]方涛，高玮，白雪.“海绵城市”理念下的下沉式绿地空间设计研究[J].齐齐哈尔大学学报（哲学社会科学版），2016（4）：147～149.

TU985.127

A

1005-7897（2016）18-0011-02

2016-9-7

叶青（1980－），女，工程师，本科，主要从事规划设计和园林管理工作。