基于低影响开发的道路设计—常州市海绵型道路实践

巫益宝 任亮

摘要  本文简述低影响开发理念，分析海绵型道路水循环系统与道路的主要矛盾，建设性地提出基于低影响开发道路设计相关解决方案，正确处理道路与水、道路与水循环设施以及道路与自然景观之间的关系，使得道路与自然环境能够协调。

关键词  低影响开发  水循环  海绵型道路

一、背景

随着城市化和工业化在中国的发展，城市合并乡村后用地不断扩大，地表景观地貌发生本质的变化，原始的自然生态系统逐步被高度人工化生态所取代。由于高强度的开发生态系统被不可逆转地改变了，环境恶化使得城市发展变得不可持续。

现代城市之所以会频繁出现水系统问题，主要原因在于城市开发过程中天然植被和土壤被各种建筑物及沥青、混凝土等硬化地面取代，这些开发改变本地自然环境同时也使得地面的天然可渗透性大大下降甚至是完全丧失，破坏了原本自然水与气的平衡。我国第七次人口普查数据表明城镇化比例已经达到63.89%，这意味着自2010年以来有16436万乡村人口进入到城镇。城市化必然带来生活方式的转变，对环境的冲击不可避免。

城市的可持续发展真正挑战是怎样确保城市运行与生态环境的高度融合，让城市运行所带来的环境损害能够匹配环境自身修复能力。低影响开发是美国在20世纪90年代发展起来的一种城市设计理念，英文的全称是LowImpactDevelopment，是一种新型暴雨管理和面源污染处理技术，旨在通过分散、小规模源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，使开发区域尽量接近于自然的水文循环。

国家“十二五”重大水專项课题也对低影响开发进行了专题研究，并在深圳、嘉兴等国内多个城市陆续开展了大量工程实践。随着海绵城市的提出和试点建设，国内对现代城市雨洪管理体系的认识和研究在逐渐深入。2013年，国务院办公厅印发了《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》，开始从国家层面明确提出积极推行LID建设模式，并要求在各地“排水防涝综合规划”中落实LID的建设要求。2014年，住建部发布《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）》，首次系统地创建了我国海绵城市建设理论和技术体系。

二、海绵型道路的特点和设计原则

1、海绵型道路的特点

LID主要功能一般可分为渗透、储存、调节、转输、截污净化等。与LID强调源头减排不同的是海绵理念涵盖对雨水径流发挥“渗、滞、蓄、净、用、排”不同功能、不同尺度的绿色雨水设施。海绵城市的核心是对城市开发区域雨水径流峰值和面源污染削减的综合控制。

所谓“海绵型道路”是指沿线敷设有海绵化雨水设施的道路，目前国内大致有生物滞留带、透水铺装、植草沟、下沉式绿地和雨水花园等类型设施，其中生物滞留带和透水铺装因为不需要额外占用红线外用地成为应用最广泛的海绵设施，下沉式绿地最接近自然环境但占用红线外用地最多所以应用相对少。

海绵型道路与普通道路相比具有以下特点：

（1）海绵设施敷设对道路空间的要求更高

海绵设施需要占据一定的空间，不管位于道路红线内还是红线外总归与道路用地密切相关，其中大多数设施都需要占据道路红线内的空间。对普通道路来说路侧带宽度普遍采用3-5m，若在路侧带内侧布设生物滞留带则路侧带宽度大致需拓宽至4-6m，这样的话道路红线宽度至少多出2m。

（2）路面铺装要降低对本区域水文冲击

为降低道路建设对本区域水文冲击，应尽可能采用透水铺装让雨水下渗以减小地面径流。对车行道路面来说因为要避免雨水下渗给路基路面造成水毁，所以目前透水铺装主要应用在人行道，从人行道下渗的雨水部分继续渗入土层另有部分可以排至生物滞留带或其它海绵设施。

（3）防止水循环系统对道路路基路面损害

水是道路路基路面的大敌，路基路面损害的重大因素之一是水毁，要确保路基路面对水循环系统形成隔离。尤其是高等级道路对于路基路面的性能要求较高，须对下渗雨水进行专项处理。

2、海绵型道路设计原则

海绵型道路设计总体思路为在满足道路功能、保证设计雨量道路排水的前提下，将地面径流尽可能削减至接近原始自然环境的状态。

海绵型道路设计原则：

（1）减少道路硬铺装面积，利用沿线绿地蓄水从直排模式转化为LID模式，增加径流路径长度，从源头控制和海绵功能两方面入手实现削减径流峰值。

（2）充分优化道路路线、路基路面设计，确保道路排水能力同时实现LID。在道路设计过程中降低对区域的自然环境冲击，目标一是控制净流总量，二是削减初期雨水污染物。

3、海绵型道路设计技术路线

3.1雨水径流组织

（1）车行道：雨水径流通过绿化带开口（或开孔）侧石自然排入绿化带中。当雨量大于设计值时通过溢流口排入雨水口，后续通过雨水管道排至出水口。

（2）人行道：雨水通过透水铺装下渗，降雨量超过设计值时部分下渗雨水通过设置在人行道下的盲管汇集，排入绿化带内设置的溢流井内，来不及下渗的雨水通过地表径流排入下凹式绿地并蓄留部分雨水，蓄留雨水水位超过设计水位则通过溢流井排入雨水管道，后续排至出水口。

3.2路面排水组织

道路排水系统须综合区域排水规划、防洪要求、水渠以及自然水文状况等综合设计，区域排水规划是最重要的设计指南。雨水排放出路在服从区域排水规划前提下遵循就近排放的原则，如果能保留沿线既有水系和湿塘最好，否则也可以新建调蓄设施控制雨水缓排。

三、常州地区部分案例

1、横塘河西路、横塘河东路、皇粮浜公园配套工程等

这几个项目是常州市早期实施的海绵型道路，主要采用生物滞留带加人行道透水铺装的形式。生物滞留带临车行道一侧每间隔960cm采用一块长80cm的开孔侧石，让车行道的雨水通过侧石的开孔流入生物滞留带，生物滞留带填土两侧高中间低呈碗形，每隔80-100m设溢流口用于收集雨量超过设计水平时的多余雨水。

对下渗雨水隔离措施主要采用道路基层侧向自由面涂刷沥青和生物滞留带靠车行道一侧自盲沟顶至道路侧石基础采用防渗土工布覆盖。

2、金融商务区市政设施海绵化改造工程-北塘河东路

以《常州市海绵城市专项规划》和《常州市海绵城市建设实施方案》为基础，以年径流总量控制率65%和TSS去除率45%为目标，结合北塘河路大量现状绿地、沟渠和湿塘以“渗、滞、净”为主“蓄、排”为辅的技术导向，采用透水铺装、生物滞留带、雨水花园、海绵型绿地、植草沟、生态多孔纤维棉、湿塘等绿色生态排水设施，从而实现雨水的“自然积存、自然渗透、自然净化”。

该项目是在既有道路上进行海绵化改造，在维持车行道现状的前提下对侧平石及以外的设施带、人行道以及绿地、湿塘进行适当改造，以达到消减地面径流目的。

人行道铺装采用6cm彩砂透水砖+3cm干硬性水泥+15cmC20透水砼+15cm碎石垫层，基层底部设Φ160PE管收集车行道排入雨水口的溢流。

3、机场路快速化改造工程

该项目在局部路段布设海绵设施并实施了年回收量至少6000吨以上的雨水回用装置，海绵试验段长约700米，充分利用绿化空间设置生物滞留带、植草沟、雨水花园。桥面雨水进入生物滞留带、路面雨水进入植草沟、雨水花园，利用土壤、植物的過滤、吸收作用，减小雨水径流、地表水污染，设计降雨量23.2mm，达到年径流总量控制率75%、TSS去除率60%以上，实现生态建设可持续发展。

在绿化带下组建蓄水池（模块），将生物滞留带净化后的雨水收集至蓄水池，通过提升系统、取水栓满足绿化浇灌，进一步提高水资源再生利用，全年雨水回用不低于6000吨。

四、改进建议

目前在海绵型道路建设中主要问题有道路横断面布置不太合理、生物滞留带宽度不足、对下渗水侵害路基路面不够重视以及与道路沿线环境协调不够等，海绵型道路在以下3个方面有较大的潜力可以改进：

1、横断面优化设计

传统道路横断面采用对称布置且生物滞留带宽度往往不足以形成理想的排水曲线。生物滞留带宽度2.5m以上形成下凹才能蓄水又不会返流至铺装路面，并且太窄的生物滞留带显示不出景观效果，因此生物滞留带的最小宽度宜定为2.5m。在人流量不大的路段推荐采用不对称横断面布置方式，只在道路一侧设置人行道。

2、路面底部设置隔离垫层解决防水问题

对于城市次干路以上等级道路，由于对路基路面的性能要求更高，故要求路基处于中湿以上湿度标准来确保路基工作区的强度，目前的土工布覆盖方法不能保证下渗水不进人路基范围。采用砂砾类材料在道路基层下铺筑一层垫层可以解决路面的防水问题，如能采用砂砾土填筑上路床则能更彻底解决路基防水问题。

3、自然环境适宜性评估

有些项目如果只针对自身看设计方案经济合理也满足功能需要，但对区域自然环境有影响，例如道路实施填没水系、接纳水体对排水水质有特殊要求等都需要进行专门评估，尤其是对生态环境比较敏感区域不经过专业评估可能存在较大环境风险。

适宜性评估是城市规划中经常用到的。其中，最常用到的是城市建设用的适宜性评价。适宜性评价即根据各项土地利用的要求，分析区域土地开发利用的适宜性，确定区域开发的制约因素，从而寻求最佳的土地利用方式和合理的规划方案。

在进行适宜性评估时需要考虑的影响因子有很多，生态方面的、经济发展方面的等等都有，主要考虑的是生态环境方面的限制性因素，如与水源，生态敏感地的距离，坡度高程等因素。

在设计前期对区域的适宜性评估，为确定城市建设和环境保护提供参考，是项目的重要依据。

五、结论

综上所述，当前国内海绵城市建设还处在探索阶段，没有多少参考的模板。海绵型道路建设旨在贯彻LID理念，成为海绵城市建设的重要组成部分。中国自2015年起开启“海绵城市”试点。按照规划到2020年中国城市20%以上建成区要自然存储70%的降雨，2030年全国城市80%以上建成区要达到这一指标。海绵型道路建设任重道远、前景广阔，一定会在LID领域占有重要地位。目前来讲在海绵型道路设计中主要在横断面设计、路基路面防水和自然环境适宜性评估三个方面有比较大的改进潜力，解决了这些问题海绵型道路应用范围会拓宽，对贯彻LID理念实施海绵城市建设大有裨益。

参考文献

海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建（试行）    住房城乡建设部城市地区低影响开发（LID）设计手册  美国阿肯色大学社区设计中心（UACDC）对低影响开发与海绵城市的再认识  李俊奇

作者简介：

巫益宝，19650405，男，汉，江苏镇江，本科，高级工程师，南京工学院，道桥专业。

任亮，19781115，男，汉，江苏宜兴，本科，高级工程师，同济大学，给水排水专业，给水排水。