基于LID的海绵城市道路设计

文/程荣、杜双双、聂新玲、叶霓 安徽理工大学 安徽淮南 232000

1、雨季“城市看海”

2012年7.21 日，首都北京出现自1951年有完整气象记录以来最大的降雨，平均降水量达到了170mm,其中房山的降水量甚至达到了460mm.“7.21”北京特大暴雨给京城市民带来了巨大的伤害，航班受阻，地铁工地路面塌陷高速公路路面积水严重，至12.4万人受灾，37人死亡，7人失踪。专家认为，发生这种现象的原因除了雨季雨水充沛以外，其人为因素有城市的大规模建设，人类活动导致环境气候的改变。近两年内，全国大约有3/5的城市出现不同程度的城市内涝，其中约有3/10的城市出现3次以上的严重洪涝灾害，最大积水时间超过一天的城市大约有50个。这些数据都在警示我们要好好保护我们的地球，并且不断的反思改进。造成这种现象的主要原因有两个方面城市的大规模建设和环境气候的改变。

1.1 城市的大规模建设

一方面城市的大规模建设，导致硬化面积越来越大，绿化覆盖率低，植被破坏严重，地下水位下降迅速。雨水大约80%都是从市政的排水设施中流走，而现有的市政管道设施陈旧，维修困难，排放量过小容易造成城市内涝。现在的道路设计，十分注重外观，“面子工程”要做足，并没有真正的关心过排水设施的问题，许多设计都存在不合理的地方，比如为了节省资金，采用使用材料较差，管径小的管道，而且雨水口只设置够建筑指标要求的数量，不结合当地的气候和地理位置增设相应数量的雨水口。

1.2 环境气候的改变

伴随着城市进程的加快，人类生存活动规模的扩大，人类活动对气候变化也产生了越来越大的影响。生活化境越来越好，但是我们的环境越来越差：大气污染，雾霾，全球气候变暖等问题触目惊心。全球气候变暖是全球气候的持续升高。气候变暖既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的居住环境。气候变暖改变了自然界的雨水分布状态，城市的“热岛效应”使得城市的降雨量逐年增多，其排放量却没有变化甚至因为设备老化，维修困难等问题在逐渐减少，使得降雨量与排放量之间的成反比例模式增长，导致城市内涝越来越重。

2、传统的道路排水设施存在的问题

首先在对现有城市道路进行“海绵化”改造时，我们需要了解目前城市道路的排水系统存在哪些问题，才能“对症下药”。传统的排水模式“边沟—雨水—市政管道”存在以下不足：

2.1 道路排水设施陈旧

遇到暴雨季节时，城市的硬化面积太大能够下渗到地面的雨水资源不到百分之十五，大部分的雨水停留在表面。仅仅是通过路面的纵横坡度来引导雨水进入市政的雨水管道，导致地面径流峰值增大，地表径流量加大，而且市政的排水设施的排水能力有限，一旦超出它所能承受的范围，就会出现暴雨内涝、“城市看海”的现象。由于排水管道位于地下清理维修困难，改造更新耗费资金较多，且达到的效果不明显，所以基本上城市的排水设施使用年限较久，道路排水设施陈旧。

2.2 雨水资源污染严重

路面上每天都会有各种污染物如：食品垃圾袋、汽车，摩托车等机动车的汽油或者柴油的残留物、灰尘、轮胎的碎屑、工地等城市建设用车洒下的建筑材料生石灰，石子等。这些路面污染遇到雨水的冲刷随着地表径流汇入雨水收集管道中，使得收集到的雨水被污染，而且如果这些水资源被排放到水塘或者河流等地方会破坏生态环境，将点源污染扩大为面源污染，治理难度加大。

2.3 雨水的收集利用率低

中国水资源总体特点：水资源充足，但是人均占有量不足，且与水分布不均匀，呈现南多北少，年内年际分布不均，降雨多集中在夏季，连续的丰水、枯水较为常见。

按照国际公认的标准：

中国有34个省、自治区、直辖市，大约有一半的省(区、市)处于重度缺水状态。有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500立方米，为极度缺水地区。大部分地区年内连续四个月降水量占全年的70%以上，连续丰水或连续枯水较为常见。但这70%的降水有将近4/5的水资源都白白流走了，没有得到有效的利用。

3、海绵城市的概念及与LID的关系

海绵城市是指城市能像一块海绵一样吸收雨水，并将雨水蓄积、下渗到土壤层下补充地下水，通过植物净化水体，需要时将蓄存的雨水“释放”并加以利用，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术实现城市良性的水文循环，确保生态安全。我国住房和城乡建设部组织与2014年10月正式发布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》（Low Impact Development）

3.1 两者的目标不同

根据国务院国办发<〔2015〕75号文件<关于推进海绵城市建设的指导意见>[2]，海绵城市的目标为综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用。作为比较，2014年签署生效的《洛杉矶低影响开发手册》[3]将低影响开发（LID）的目标描述为“通过减少峰值径流量，水释放速率，水流时间等方式减少或消除被改动区域或发展后区域的水文变化，手段为场地设计及雨洪水质量控制措施”, 优先实施“下渗（infiltrate）,截获利用（capture and use）,高效生物下渗/BMP滞留系统（highefficiency bio-infiltrate/Retention system BMP）”。

3.2 LID是海绵城市建设的重要技术

根据住建部《海绵城市建设技术指南 》，“建设海绵城市的途径一是对城市原有生态系统的保护；二是生态恢复和修复；三是低影响开发（LID）”。这里就清晰地解释了海绵城市与LID的关系，技术上，“海绵城市”内化了低影响开发（LID）的方法及目标，甚至是作为最核心部分。所以在官方语境中，海绵城市有时也被称为低影响开发雨水系统构建。

4、基于LID的海绵城市道路设计

4.1 海绵城市道路系统路面设计

道路铺装改用渗透铺装，对已经建成的道路系统不用大费周章地把原有的道路铺装拆掉重建，可以利用LID技术对现有道路的绿化设施进行改造，采用下沉式绿地，生态植草沟等方式收集雨水；对于现建和还未建的道路采用透水铺砖，同时可增加铺砖与铺砖之间的间隙，增加雨水的渗透，提高地下水位，减小地表径流数。

4.2 海绵城市道路系统路缘石设计

A.人行道外侧路缘石抬高

从“滞”和“蓄”两方面来控制雨水，由于部分道路人行道外侧绿化带高于人行道，因此把人行道外侧路缘石抬高，使外侧绿化带雨水滞留在绿化带内，通过植物的净化作用，改善水质，并将大部分的雨水渗透到地下。

B.下沉式树池带

改变以往的单个树池模式，将4～5个树池连在一起做成绿化带的形式可以起到“滞水”“蓄水”的作用。同时在树池带的末端降低侧边石的高度，当雨水的深度超过拦蓄高度时就可以从降低的侧边石一侧流出汇入市政雨水管道。同时可以在侧边石上开孔，适度增加慢车道的横向坡度，这样慢车道上的雨水就可以进入树池带，以达到蓄水的作用。

4.3 海绵城市道路系统道路绿化设计

道路绿化与“海绵城市”理念相结合，不仅能够美化环境，而且可以滞留、储蓄雨水，对于解决现在的“雨季一来，城市看海”的现象很重要。生物滞留设施的重要方法有下沉式绿地、生态树池、植草沟、绿化缓冲带等。其运用的主要方法是绿化带的高程与路缘石和地面的高程不同。路缘石的排水口的高程在绿化带和地面之间，地面的高程最高。当雨季来临时，结合适当的增加道路的横向坡度，在路缘石上开孔，让雨水进入绿化带中，绿化带呈现中间低、两侧高的凹形地面。雨水进入后通过植物的生态过滤作用，以达到净化水的作用，增加雨水的渗入量，提高地下水的水位，实现自然界良好的水文循环。

总结：

通过以上对海绵城市道路系统化设计的分析，发现想要达到理想的排水效果，在设计施工的过程中，需要设计人员和施工人员的默契配合，尽量避免传统的雨水排放方式，采用透水铺装，生态植草沟，下沉式绿地等LID技术，将城市中的雨污水有效的排出，减少城市内涝的现象。海绵城市可以很好的补充城市地下水资源，减少城市排水系统的压力，降低雨水径流污染，改善道路行驶的舒适性和安全性，因此具有良好的发展前景。

[1]《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》

[2]〔2015〕75号文件<关于推进海绵城市建设的指导意见>

[3]《洛杉矶低影响开发手册》