杭州地区风景区可渗透性道路应用分析与研究

2017-07-03 12:32郑青青蒋紫莹夏以琳

山东林业科技 2017年6期

张清，郑青青，蒋紫莹，夏以琳，应君

(浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江临安，311300)

1 引言

城市化发展是我国社会前进的重要动力，然而，随着城市化进程的加快，我国越来越多的城市出现严重水资源短缺、水环境污染、洪涝灾害以及生态环境的破坏等情况。如何应对城市中出现的严重水问题成为当前不可避免的一个重大挑战。

杭州有着2200余年的历史，地处亚热带季风区，常年降雨丰沛。2005年，习总书记在浙江提出“绿水青山就是金山银山”的目标。浙江省委十三届四次全会提出“五水共治”的政策：治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水[1]。体现出科学排水、净水和节水对杭州乃至浙江的重要性。

低影响开发（Low Impact Development，LID）是以分散式、小型化、绿色生态的方式控制城市雨水径流，来达到减少雨水径流、降低洪涝灾害、控制径流污染、保护水环境的目的[2]。在应对城市水问题上具有显著的生态效益、经济效益和社会效益。

可渗透性道路是采用透水性能较好的材料所铺设的路面，利用与周围地形、植物等自然因素相结合的各类技术措施，是低影响开发理念中重要的排水、净水手段。据了解，我国在建设可渗透性道路方面尚处于起步阶段。近几年来，我国加大了对透水材料的研究，北京、上海等城市已成功铺设可渗透路面，可渗透性道路的应用越来越广。杭州著名的风景区如西溪国家湿地公园、云栖竹径等已经有大量的可渗透性道路建设使用。

本文立足杭州地区风景区的排水、净水现状，以低影响开发理念为指导思想，重点分析研究了可渗透性道路的建设在应对城市风景区雨洪问题上发挥的作用，以期在未来城市发展中针对地区性如何更好地处理水环境问题提供借鉴。

2 杭州地区风景区可渗透性道路建设现状

2.1 杭州地区简介

杭州有着2200多年的历史，是吴越文化的发源地之一，历史文化积淀深厚。其中较为独特的文化有良渚文化、丝绸文化、茶文化成为杭州文化的代表。杭州是全国首批被国务院选为重点风景旅游城市的城市。如今拥有年接待1万人次以上的各类旅游景区与景点120余处。根据全市旅游工作报告，2016年杭州接待中外游客14059万人次，实现旅游总收入2572亿元，同比增长16.87%[3]。

杭州地处亚热带季风气候区，年平均降水量在1100～1600mm之间，年雨日130～160天。6月14日前后进入梅雨季节，平均梅雨期24天，降雨量277.4mm[4]。2015年梅雨带的南压造成杭州近12小时降水相当于40个西湖[5]。夏季受台风过境影响，常有强降水。杭州地区河湖纵横交错，江、河、湖、水库总量大约占8%，位于钱塘江下游北岸，京杭大运河南端。

2.2 杭州地区风景区面临的城市问题

由于独特的气候、地理条件、以及难以预测的极端天气，在城市化发展过程中，杭州地区风景区面临着重大的挑战。

首先，不仅仅是风景区，整个杭州市都面临着城市下垫面硬化的问题。由于城市对建筑、大型基础设施及各种不透水广场的大量建设，原本的绿色区域被其取代。导致自然土壤植被及下垫层的天然可渗透属性被迫改变，阻断了其与外界水分、空气、微生物的交流，由此引发一系列生态问题。并且雨水无法及时渗入地下，容易造成地表径流增大，一方面使城市地下水得不到补偿；另一方面造成城市洪灾[6]。

再者，除冬季外，杭州市各地都可能出现日降水量≥50毫米的暴雨日，风景区长时间排水不畅，植物遭到水浸，易对不耐水湿的植物生长造成毁灭性破坏，不仅影响植物景观多样性的营造，还会给游客游玩体验的不足；积水更会破坏景区道路和设施，造成道路和基础设施使用年限缩短，设施维护费用增加等一系列问题，影响景区的正常运作。

2.3 可渗透性道路在杭州地区的建设现状

可渗透性道路采用透水性良好的具有空隙的材料铺设路面，雨水能够进入铺装面层结构内部，通过具有储水能力的基层下渗到土基，使雨水还原于地下并净化水质[7]。从20世纪70年代开始，可渗透性道路开始大规模建设。杭州市在“共建共享生活品质之城”思想和低影响开发的思想指导下，致力于不断改善、提高地区的生态环境。据调查显示，在杭州地区风景区内已经有大量的可渗透性道路使用，比如西溪国家湿地公园里的主园路、云栖竹径的主园路、长桥溪水生态修复公园的游步道等等，足以说明可渗透性道路在缓解风景区水问题上扮演了重要的角色。

3 可渗透性道路的应用

3.1 透水性铺装的下垫层透水设计

透水路面下垫层会对透水路面的透水效果产生最直接的影响。下垫层本身渗透系数不同，土壤不同，下垫层的透水性能就相应发生变化。砾石垫层是透水性能最好的，粘土最差。粘土层必须经过修复和改动才能运用。若铺装下粘土层范围较小则可采用换填垫层法进行改造；若范围大，则可考虑在粘土上方铺设一定厚度的透水层的方法来处理。然而，这种方法不太适用于降雨量较大的杭州地区。

3.2 道路边缘排水系统

杭州地区风景区的土壤基本为渗透性较差的黏性土，水分渗透入土壤较慢。降雨量丰富或者降雨强度大时,雨水容易积聚在土基表面,影响土壤承载能力。因此，在使用透水性人行道铺装时,在道路旁设置边缘排水设施就显得十分重要，排水设施可以在雨量较大时，提高雨水排放速度，冲刷管道中污泥形成的沉积物,避免土基积聚雨水，降低本身强度。透水性人行道铺装的边缘排水系统一般采用沿道路纵向碎石肓沟配合软式透水管。每间隔一段距离接入雨水收水井（如图1）。当车行道和人行道都为透水性路面铺装铺设时，可预制装配式排水路缘石（如图2）。[8]即雨水可沿路面横坡汇入雨水槽，再集中汇入雨水收水井。

图1 透水性人行道铺砖的边缘排水设施

图2 预制装配式排水路缘石

图3 云栖竹径主道路

图4 云栖竹径下凹式排水沟

边缘排水系统早在千百年前便出现在中国能人的手下。云栖竹径以蜿蜒的青石路径与幽竹闻名。其主道路路中间为青石板，两侧用小方块石弹砌筑成下凹形排水沟。弹石中间嵌有混凝土仿青砖“路筋”，再用青灰色花岗石作路缘石，箍紧弹石；两旁镶以卵石块。可见云栖竹径景区的主道路在应对大量雨水侵袭时，路两旁的石砌露天排水沟能够有效地组织排水。调查时发现灵隐寺的路面排水构造与净慈寺的几乎相同，路面材料构造都以古旧石板为主，不同的是，灵隐寺所处地理位置较高，通往景区的主道路具有一定坡度，沿道路而上有一冷泉溪，在吸纳雨水方面起到了巨大作用。由此可见，将适当的道路结构体系与自然地形相结合有助于道路排水。

值得一提的是，杭州独具风景城市所特有的自然植被景观。在处理雨水问题上，这些丰富的植物资源也起到了不容小觑的作用。例如云栖竹径充分应用植物滞水原理。其高层植物以毛竹林为主，辅以香樟枫香等古树名木，中层植物是以桂花为主的灌木，底层植被则以杜仲为主。植物茎、叶、根系能够滞留和渗透雨水，减少雨水径流量、减缓流速。从而净化雨水径流中携带的污染物，保护水环境。

3.3 杭州地区风景区道路透水路面材料组成设计

杭州作为一个多元化的大都市，新一代雨洪管理的实践和研究方兴未艾。除了应用从上世纪开始流行于各发达国家的现代透水透气性材料外，其本土的传统道路形式仍在诸多风景区内担任重要的职务。

3.3.1 新兴透水路面材料

（1）透水透气性混凝土

透水混凝土将单粒极粗骨料为骨架，水泥净浆或加入少量细骨料的砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面，作为骨料颗粒之间的胶结层;是一种环境友好型混凝土材料[9]。混凝土内部含有较多大孔径，所以较一般混凝土，其强度较低。同时，透水混凝土极少有光滑的表皮，受其原料特性的限制，我们在实际运用中也常常面临成品较粗糙的难题。然而透水混凝土在风景区中可以为生物提供一个适宜的栖息地。

（2）透水透气性沥青混合料铺砖

在西溪湿地园区中，主要的通车路段大多使用了透水性沥青材料。透水透气性沥青混合料能有效减少水雾和眩光，因材料良好的透水性，路面几乎无残留水，有效提高了能见度，给景区交通安全带来保障。铺筑透水透气性沥青是一种代替防音墙，缓减交通噪声的合理方案。[10]这也有利于西溪景区回归野趣自然、慢生活的清静氛围。宾夕法尼亚洲运输部在4条道路上进行了抗滑性和速度梯度的测试；测试证实透水透气性沥青具有较高的抗滑能力和较低的速度梯度。[11]杭州是个多雨的城市，透水透气性沥青混合料的使用能降低雨天的安全防护压力。

（3）透水砖

透水砖是以水泥和特殊级配的骨料为主要原料，掺加外加剂通过混合、搅拌，经振动加压工艺制成，在具有较高强度的同时，又具有较理想的连通孔隙。[12]因其美观多样且铺设成本底等优点迅速在世界范围内风靡。透水砖水泥含量少，各成分在砖块内部分布均匀，防滑和耐磨性能显著且铺设成本较低。[13]杭州的风景区四季开放，部分陈旧路面由于客流量过多而迅速老化，在不长时间封闭景区进行维修时，透水砖是个不错的选择。

3.3.2 常见传统路面材料

（1）石材

常见的石材铺装材料有青石板、卵石、碎石等。在杭州地区，铺装或以青石板铺路，或卵石铺路，或石板与卵石组合等，且多以小园路的形式呈现。常见于一些富有传统韵味或极具野趣的风景区。在西溪国家湿地公园，以石材为材料的园路多出现于田间、堤坝、山边等，与原生景观完美融合，并使雨水顺利下渗或将其引向就近水域。

净慈寺与灵隐寺景区均为有一定历史的古建区。据调查发现，寺内基本采用石板铺设大片房前空地，运用较多的排水设施是用石板打造的落水口，并无突兀的现代透水材料。

云栖竹径景区，地势由高向低、由北向南发展，一条溪流从山顶自上而下贯穿整个景区。由于地形优势，景区内并没有太大积水的隐患。同时景区覆盖率极高的植被也为排水做了较大贡献。

图6 西溪湿地卵石与石块结合

图7 西溪湿地石板汀步

图8 西溪湿地卵石铺地

图9 西溪湿地凿石铺地

图10 净慈寺青砖铺地

图11 净慈寺常见石凿落水砖

图12 云栖竹径的溪水

图13 云栖竹径石块铺地

然而景区管理部门并没有放松对排水设施的力度，在景区道路材料选择上，优先采取的是小面积石块，而不是大面积石材。相对而言，前者拥有更多的缝隙，缝隙越多，排水能力则越强。景区管理部门还在道路边缘设置微微下沉的排水沟，贯穿整个道路系统，雨水除了通过溪流、道路铺砖缝隙排入地表以下，还可以顺着该排水沟进行排水，大大降低积水隐患。

（2）木材

木材是中国传统的建筑材料，不仅透气透水性能优越，且符合生态自然原则。近年来，防腐木在景观中的应用愈发广泛可见。西溪湿地铺装多以木材和卵石铺地拼接而成；防腐木菠萝格桥、防腐木步道等也呈现了多样的形式。长桥溪水生态修复公园中也有大量防腐木的运用。若是能够解决使用年限短的问题，木材的应用能得到进一步的丰富。