和坤玲

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市　100082）

城市道路低影響開發(fā)設計技術的探討

和坤玲

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市100082）

目前國家倡導的海綿城市建設要求充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用。這對城市道路建設提出了新的要求。道路建設除了要滿足自身的功能外，還需要利用自身的設施有效控制道路本身產(chǎn)生的雨水徑流和面源污染。通過對道路的基本功能和主要技術條件的分析，結合海綿城市建設中對道路低影響開發(fā)建設的相關要求，在海綿城市建設理念指導下，對城市道路設計原則和方法進行了探討，并提出了城市道路低影響開發(fā)設計的技術要點，為城市道路低影響開發(fā)的設計提供指導和借鑒。

城市道路；低影響開發(fā)；設計技術

0　引言

城市道路是城市的重要基礎設施，在城市發(fā)展和生態(tài)建設過程中具有舉足輕重的地位。城市道路是為各類交通活動提供空間的載體，是城市地下各種管線埋設、溝渠布置以及地表漫流行泄的主要場所，是承接周邊地塊匯水的重要通道，是城市的通風、日照空間，是行人和駕車者的視覺觀賞路徑，是城市應急防災和避難的場所。同時，城市道路本身也是雨水徑流及其污染物產(chǎn)生的主要場所之一，道路積水也是城市內(nèi)澇主要的表現(xiàn)形式之一。目前，我國大多數(shù)城市仍采用基于傳統(tǒng)“快排”為主要目標的“道路不透水匯水面—雨水口—市政管線—河湖水系”直排式排水方式，結果導致道路排澇壓力大、路面徑流污染嚴重、雨水資源流失、生態(tài)環(huán)境破壞等突出問題，難以滿足現(xiàn)代城市建設對生態(tài)環(huán)境的要求，因而在海綿城市建設中，提出了要充分發(fā)揮建筑、道路、綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用。但由于道路結構本身對避水要求的嚴格性，以及低影響開發(fā)設施構造的多樣性和復雜性，技術參數(shù)與場地特征緊密結合性，沿線用地綠化排水的協(xié)調(diào)性，建設管理運營養(yǎng)護的統(tǒng)籌性等難點問題，亟需轉變原有的設計觀念，在保證道路本體功能的前提下，實現(xiàn)海綿城市建設的功能要求。這就需要探索出適宜低影響開發(fā)的城市道路相關設計技術。

1　城市道路的基本功能和主要技術要求

城市道路最基本的功能是要滿足機動車、非機動和行人通行的要求，因此，其幾何設計上除了要滿足各種交通方式行駛的技術性能要求外，結構設計上還需要有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性。城市道路橫斷面一般由機動車道、非機動車道、人行道、綠化帶、設施帶和分隔帶組成，由于受道路用地紅線的限制，綠化帶、設施帶和分隔帶一般情況下都是合并設置。城市道路路幅形式常用的有單幅路、兩幅路、三幅路和四幅路。城市中無數(shù)條道路組成了城市的道路網(wǎng)絡，因而一條道路通常由路段和交叉口（平交或立交）組成。由于道路是帶狀的，為與地形地物相協(xié)調(diào)，豎向上需相應起伏變化，在立體交叉的路口，形成上跨或下穿的路形。為了保證道路的安全使用，需配套設置交通、排水、照明和綠化等設施。城市道路中的排水系統(tǒng)同時也是道路沿線用地排水的主干線，綠化系統(tǒng)同時也是城市風貌和景觀的重要體現(xiàn)。

2　城市道路低影響開發(fā)的主要技術要求

《海綿城市建設技術指南》中提出：海綿城市建設的目的是實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市；海綿城市建設的原則是遵循生態(tài)優(yōu)先，將自然途徑與人工措施相結合；海綿城市建設是通過對城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護、生態(tài)恢復和修復、低影響開發(fā)來實現(xiàn)的。低影響開發(fā)是指在城市開發(fā)建設過程中，采用“源頭消減、中途轉輸、末端調(diào)蓄”等手段，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種技術，提高徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化、利用和排放能力［1］。低影響開發(fā)的實現(xiàn)，可以使道路沿線建設用地的雨水徑流得到控制，匯入道路路面及路面下雨水干線的流量減少，道路積水或受淹的狀況會得到有效解決。在海綿城市建設中，城市道路同樣需實現(xiàn)低影響開發(fā)，在滿足道路交通安全等基本功能的前提下，削減地表徑流和控制面源污染。

3　城市道路低影響開發(fā)的設計技術

3.1相關工程建設案例

為了解決工程中的一些實際問題，二十多年前，在北京的東直門立交建設中就采用了雨水調(diào)蓄池，在十年前就已探索透水路面、應急處理池及道路綠化隔離帶的滲蓄等應用技術。這些工程的經(jīng)驗為今天海綿城市建設的實踐打下了較好的基礎。

3.1.1下凹橋區(qū)的雨水調(diào)蓄池

在1981年建成的東直門立交橋工程中，由于道路最低點低于立交雨水的尾閭東二環(huán)蓋板河水位控制高程，立交雨水無法直接排入蓋板河內(nèi)。為解決立交橋下雨水排除問題，設置了蓄水池一座，用以調(diào)蓄路面低點的雨水。2003年對已運行二十多年的蓄水池電氣及自控系統(tǒng)進行了改造，改造后至今已經(jīng)運行十幾年，目前一切完好，幾次大的降雨均未對東直門立交交通造成影響。2012年7.21暴雨后，北京市在對下凹橋區(qū)多個積水點的改造中，在立交橋區(qū)增設雨水調(diào)蓄池也是其中的主要措施之一。

3.1.2人行道、非機動車道的透水路面結構

在2008年建成的奧運中心區(qū)道路系統(tǒng)工程中，為減少降雨時期道路匯水水量，從而減輕市政排水管道壓力，提高城市抗洪能力，在人行道和部分非機動車道全部采用了透水結構。透水路面結構的鋪裝，在提高人行交通舒適性的同時，收集和吸儲部分雨水。雨天能大量吸儲雨水，為道路兩旁花草樹木的生長提供水源；晴天能釋放水汽，濕潤空氣，降低路面溫度，減輕城市熱島效應。目前，透水人行道結構已廣泛應用到北京市城市道路中。

3.1.3應急處理池

在2010年建成的京承高速公路（密云沙峪溝—市界段）和2010年建成的西六環(huán)路工程中，由于路面雨水排除的出路為就近河道，而且這些河道均為水環(huán)境保護目標，為防止因車輛事故造成有毒有害物質泄漏，流入水體，造成污染，在道路沿線的入河口處設置應急處理池。一旦突發(fā)有毒有害物質泄露事故，馬上切斷應急處理池與河道的聯(lián)系，有效控制其對水體的污染。正常情況下，應急池可儲存部分雨水，用于綠地澆灑或灌溉。

3.1.4道路綠化隔離帶的滲蓄設施

在2011年建成的北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)科創(chuàng)十七街，由于道路南側為涼水河，北側與蓄洪區(qū)毗鄰，受建設條件的控制，沒有條件采用雨水管直接排水。因此，在設計中以道路低影響開發(fā)為目的，通過道路橫斷面、豎向設計及生物滯留帶、植草溝、透水磚鋪裝實現(xiàn)道路徑流調(diào)蓄和排放。

3.2設計原則

根據(jù)對城市道路基本功能及主要技術條件的分析，結合海綿城市建設中對城市道路低影響開發(fā)提出的建設要求，總結分析現(xiàn)有工程經(jīng)驗，城市道路低影響開發(fā)的設計應遵循以下原則：

（1）城市道路低影響開發(fā)的目的是以削減地表徑流及其徑流污染為主，雨水收集利用為輔［2］。

（2）城市道路低影響開發(fā)的建設不應降低道路范圍內(nèi)的雨水排放系統(tǒng)設計降雨重現(xiàn)期標準［2］。

（3）城市道路低影響開發(fā)應與區(qū)域總體規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃以及相關的專項規(guī)劃為主要依據(jù)，并與之協(xié)調(diào)［2］。

（4）城市道路低影響開發(fā)設施的選擇應根據(jù)水文地質、施工條件以及養(yǎng)護管理等因素綜合考慮確定，要注重節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟效益［2］。

3.3設計技術路線

3.3.1現(xiàn)狀分析

在城市道路網(wǎng)規(guī)劃的基礎上，全面了解道路網(wǎng)及周邊用地、地形、地物、河流、綠地等；明確歷年道路內(nèi)澇情況，并借助模型模擬和現(xiàn)狀調(diào)研等方式確定城市易積水道路路段的位置、范圍，分析道路內(nèi)澇成因和徑流特點；分析確定城市易積水下凹式橋區(qū)、地下通道、地鐵入口等內(nèi)澇易發(fā)道路交通節(jié)點；根據(jù)場地條件，明確重要道路水澇點或排水難點的分布、已有的道路排水設施現(xiàn)狀、周邊綠化空間的特點等。

3.3.2確定目標和原則

根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的路網(wǎng)結構、布局、道路等級及現(xiàn)狀因素，結合各條道路功能及道路條件，綜合考慮水文地質、施工條件以及養(yǎng)護管理方便等因素，因地制宜地確定低影響開發(fā)的目標和原則。

3.3.3細化道路方案設計

低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的構建在設計階段需要給排水、水文、水利、園林、建筑、市政道路、結構、電氣等多專業(yè)人員協(xié)作完成。

城市道路低影響開發(fā)需將徑流雨水有組織地匯流與轉輸，經(jīng)截污等預處理后引入道路紅線內(nèi)、外綠地內(nèi)，并通過設置在綠地內(nèi)的以雨水滲透、儲存、調(diào)節(jié)等為主要功能的低影響開發(fā)設施進行處理。低影響開發(fā)設施的選擇應因地制宜、經(jīng)濟有效、方便易行，如結合道路綠化帶和道路紅線外綠地優(yōu)先設計下沉式綠地、生物滯留帶、雨水濕地等。在海綿城市建設理念的指導下，城市道路設計需在原有設計技術的基礎上，依據(jù)城市道路低影響開發(fā)的目標和原則，根據(jù)本地區(qū)道路特點及道路雨水徑流水質，在確保道路安全的基礎上，進一步細化道路斷面、豎向設計，并與周邊綠地或開放空間充分銜接。

3.4設計技術要點

3.4.1總體設計

在滿足道路交通安全等基本功能的基礎上，充分利用城市道路自身及周邊綠地空間落實海綿城市建設設施。根據(jù)不同道路等級的功能要求，結合道路橫斷面和排水方向，利用道路的綠化帶、車行道、人行道、立交橋區(qū)和停車場，建設透水鋪裝、下沉式綠地、環(huán)保型雨水口、雨水棄流井、雨水調(diào)蓄池等低影響開發(fā)設施，通過滲透、調(diào)蓄、凈化方式，實現(xiàn)道路的海綿城市建設控制目標。道路雨水入滲設施可采用綠地、透水鋪裝等方式。因城市道路不適合采用透水鋪裝而產(chǎn)生的不符合直接入滲的雨水，應充分利用兩側綠化帶、立交橋區(qū)綠地、道路周邊綠地，設置下沉式綠地、蓄水池、調(diào)節(jié)塘等調(diào)蓄設施，經(jīng)調(diào)蓄、適當凈化處理后排入雨水管網(wǎng)。城市道路選用的各部分低影響開發(fā)設施詳見表1。

3.4.2道路豎向設計

當不允許道路沿線用地徑流雨水直接匯入道路路面時，應在豎向設計上安排相關設施避免雨水直接匯入。道路豎向設計應結合地形地勢及道路周邊場地條件，在滿足行車條件的前提下，盡可能對道路徑流雨水集中收集和調(diào)蓄。道路低點盡可能設置在有條件設置調(diào)蓄設施的地方，并盡可能保證道路綠地范圍內(nèi)的雨水不產(chǎn)生徑流。

3.4.3道路橫斷面設計

（1）城市道路橫斷面布置在滿足行車功能的前提下，應盡量設置連續(xù)綠化帶，或將幾個樹池合并設置，以減少道路紅線范圍內(nèi)的徑流面積，并考慮利用其作為路面雨水的調(diào)蓄設施。

（2）城市道路橫斷面中的非機動車道、人行道、步行街和停車場應采用透水鋪裝，以滲透為主。

（3）城市道路橫斷面中的綠地及開放空間在滿足景觀效果和交通安全要求的基礎上，應充分考慮承擔道路雨水匯入的功能。通過建設下沉式綠地、道路雨水花園等低影響開發(fā)設施，提高道路徑流污染及總量等控制能力。未經(jīng)凈化處理的機動車道路匯集的雨水不能直接入滲。

3.4.4下凹橋區(qū)

對于城市中重要的下凹式橋區(qū)、地下通道等交通節(jié)點，提出低影響開發(fā)控制目標，并制定具體調(diào)蓄池、雨水滲透等低影響開發(fā)設施控制策略。對于城市易積水的重要道路路段，制定具體的低影響開發(fā)雨水徑流控制策略，確定徑流控制目標。根據(jù)城市的道路特點，確定道路最大積水深度、一般道路一定時間內(nèi)的積水深度、下凹橋區(qū)一定時間內(nèi)的積水深度等控制指標。

3.4.5透水路面結構設計

透水路面結構的采用應綜合考慮入滲水質、雨水徑流量控制指標以及土基的入滲條件。在道路土基滿足雨水直接入滲的地區(qū)，非機動車道、人行道、步行街、廣場和停車場應采用透水鋪裝，以滲透為主；采用半透水路面結構時，應設置層間排水設施，避免雨水長時間滯留在路面結構中。

3.4.6道路綠地入滲和調(diào)蓄設施

城市道路橫斷面以及立交橋區(qū)的綠地在滿足交通安全和景觀效果要求的基礎上，應考慮承擔道路雨水匯入的功能。通過建設下沉式綠地、植被淺溝等低影響開發(fā)設施，提高道路徑流污染及總量等控制能力。設置低影響開發(fā)設施的綠化帶內(nèi)應采取必要的防滲設施，防止徑流雨水下滲對道路路面及路基的強度和穩(wěn)定性造成破壞，綠地內(nèi)應選擇具有耐淹、耐鹽、耐污的植物。

3.4.7道路路緣石設計

道路路緣石為設在路面邊緣的界石，分為平緣石和立緣石兩種。平緣石一般設在出入口、人行道兩端及人行橫道兩端，便于推車、輪椅及殘疾人通行。立緣石一般設在分隔帶兩側，有標定車行道范圍和縱向引導排除路面水的作用。需要將雨水引導至兩側分隔帶中時，為了行車安全，建議采用立緣石，但是需在立緣石上設置開口，或在保證行車安全的前提下，將立緣石間斷設置，以利于雨水排入設施內(nèi)。

3.4.8排水設計

（1）路面排水可采用生態(tài)排水的方式，也可利用道路及周邊公共用地的地下空間設計調(diào)蓄設施。路面雨水宜首先匯入道路紅線內(nèi)綠化帶，當紅線內(nèi)綠地空間不足時，可由政府主管部門協(xié)調(diào)，將道路雨水引入道路紅線外城市綠地內(nèi)的低影響開發(fā)設施進行消納。當紅線內(nèi)綠地空間充足時，也可利用紅線內(nèi)低影響開發(fā)設施消納紅線外空間的徑流雨水。低影響開發(fā)設施應通過溢流排放系統(tǒng)與城市雨水管渠系統(tǒng)相銜接，保證上下游排水系統(tǒng)的順暢。

（2）結合生態(tài)排水方式優(yōu)化道路排水方向，調(diào)整原有道路橫坡和縱坡方向設計，確定道路控制點坐標、高程。

（3）需控制面源污染的區(qū)域，在下沉式綠地中應考慮設置生物滯留設施，對污染物進行過濾或截留。超標雨水排放的雨水口盡量采用環(huán)保型雨水口。

（4）道路徑流雨水進入道路紅線內(nèi)外綠地內(nèi)的低影響開發(fā)設施前，應利用沉淀池、前置塘等對進入綠地內(nèi)的徑流雨水進行預處理，防止徑流雨水對綠地環(huán)境造成破壞。

（5）有降雪的城市還應采取措施對含融雪劑的融雪水進行棄流，棄流的融雪水宜經(jīng)處理（如沉淀等）后排入市政污水管網(wǎng)，設計時需注意協(xié)調(diào)雨污水干線平、縱布置，以防止污水倒灌入雨水系統(tǒng)中。市政道路及道路綠地設計時應協(xié)調(diào)市政部門安排道路積雪堆放空間及融雪水的排放出路。

（6）春季前幾場降雨的道路雨水徑流中氯化物與鈉鹽含量嚴重超標，為保護植物正常生長，冬季融雪水與春季前幾場降雨的道路雨水徑流不宜排入園林綠地，宜全部棄流。

3.4.9綠化設計

（1）對道路兩側綠地豎向設計、道路斷面設計、樹種搭配、初期雨水控制設施、綠化帶設置方式（生物滯留帶、下沉式綠化帶、植草溝）等提出具體設計要求，以便能有效凈化、吸納、調(diào)蓄道路徑流，減少道路雨水徑流污染，提升道路排水能力。

（2）低影響開發(fā)設施內(nèi)植物宜根據(jù)水分條件、徑流雨水水質等進行選擇，宜選擇耐鹽、耐淹、耐污等能力較強的鄉(xiāng)土植物。

3.4.10行泄通道設計

規(guī)劃作為超標雨水徑流行泄通道的城市道路，其設計應與周邊用地豎向、道路交通、敷設市政管線等情況相協(xié)調(diào)，排水下游應充分利用自然蓄、排水設施，其斷面及豎向設計應滿足相應的設計要求，并與區(qū)域整體內(nèi)澇防治系統(tǒng)相銜接。

3.4.11應急處理池

城市道路經(jīng)過或穿過水源保護區(qū)時，應在道路兩側或雨水管渠下游設置雨水應急處理池，用以截污和防止事故情況下泄露的有毒化學物質進入水源保護地。

3.5標準的技術支撐

3.5.1行業(yè)標準《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ 37—2012）局部修訂

在2012年5月頒布實施的《城市道路工程設計規(guī)范》編制中，借鑒相關工程探索的成功經(jīng)驗和研究成果，已引入了低影響開發(fā)的理念，提出了透水路面的設計，提高了道路雨水排放的重現(xiàn)期標準等。同時，針對不同類型透水路面的三本技術規(guī)程，即《透水瀝青路面技術規(guī)程》、《透水水泥混凝土路面技術規(guī)程》、《透水磚路面技術規(guī)程》也在2012年前陸續(xù)頒布實施，形成了系統(tǒng)的透水路面建設標準。但是這些規(guī)范都是在海綿城市建設理念提出之前編制的，條文的規(guī)定還不能完全落實海綿城市建設的要求。因此，住建部從2013年開始陸續(xù)啟動了相關標準的制修訂工作。為了更深入地貫徹海綿城市建設的要求，依據(jù)《海綿城市建設技術指南》的相關規(guī)定，應用近幾年低影響開發(fā)的相關研究成果，結合海綿城市建設中的成功經(jīng)驗，規(guī)范和指導海綿城市的建設，在2016年完成了《城市道路工程設計規(guī)范》局部條文的修訂工作。本次局部修訂依據(jù)海綿城市建設對城市道路提出的相關要求，對原有條文中道路分隔帶及綠化帶寬度、道路橫坡坡向、路緣石形式、道路路面以及綠化帶入滲及調(diào)蓄要求、道路雨水排除原則等相應修改或補充規(guī)定。

3.5.2國家建筑標準設計圖集《城市道路與開放空間低影響開發(fā)雨水設施》

為指導國內(nèi)海綿城市建設，在城市道路和開發(fā)空間中推廣應用低影響開發(fā)建設模式，利用道路和開發(fā)空間設置雨水的吸納、蓄滲和緩釋設施，結合相關課題和研究成果、相關規(guī)范和工程實踐經(jīng)驗，國家建筑標準設計圖集《城市道路與開放空間低影響開發(fā)雨水設施》已編制完成。該圖集對低影響開發(fā)雨水設施設計的標準化，提高低影響開發(fā)設施的設計水平和效率，以及推廣應用低影響開發(fā)雨水設施起到了積極的作用。

4　幾點思考

（1）總體規(guī)劃，協(xié)同設計，同步建設，綜合管理。

海綿城市是一項長遠工程、系統(tǒng)工程，不僅僅需要建筑、綠化、道路、水系各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)配合，更需要在規(guī)劃、設計、建設、管理的全過程中繼續(xù)落實，才能得以發(fā)揮最大的效益。因此，在海綿城市的建設中，應強調(diào)總體規(guī)劃、協(xié)同設計、同步建設、綜合管理，充分體現(xiàn)規(guī)劃的指導性、設計的協(xié)調(diào)性、建設的統(tǒng)籌性、養(yǎng)護的經(jīng)濟性。

（2）因地制宜，合理確定建設目標，發(fā)揮建設的最大效益。

我國地域遼闊，不僅氣候、地形、地貌、地質、水文、氣象等自然條件差異較大，而且社會經(jīng)濟發(fā)展水平差距也較大。各地區(qū)在海綿城市建設中要結合實際確定建設目標和相關指標，避免“一刀切”，以及照搬照抄，與實際情況相脫離，為工程建設而建設，既浪費投資，又沒有效益。城市道路低影響開發(fā)建設的實現(xiàn)需要通過降低本體的一些功能，或者增加建設投資和運營管理措施來實現(xiàn)，因此，在目標的確定中，一定要進行綜合效益評估，合理確定建設目標和選擇適宜的技術措施。比如在一些交通性的干道上或者以景觀功能為主的道路上，過分強調(diào)道路路面結構和綠地的滲蓄功能，勢必會削弱道路本身的主要功能和景觀效果，而且對運營和管理養(yǎng)護帶來較多不便。

（3）加強海綿城市建設專項規(guī)劃及地方標準的編制工作。

海綿城市建設是一項多專業(yè)融合、全過程控制的系統(tǒng)工程，應避免“條塊”建設，須在專項規(guī)劃確定的目標、任務和內(nèi)容的基礎上才能建設得更好。同時，由于各地建設條件差異性較大，各城市建設管理模式也不一致，建議應加強地方標準的編制，使其更具有指導性和可操作性。

（4）開展關鍵技術的研究工作

雖然在城市道路低影響開發(fā)的探索和實踐過程中，在一些技術措施的研發(fā)和應用方面已經(jīng)取得了一些成功的經(jīng)驗，但是對總體目標的確定、系統(tǒng)的集成應用技術、關鍵技術指標的選擇以及低影響開發(fā)設施的管理養(yǎng)護方法等方面還需進行深入研究。比如不同道路等級低影響開發(fā)設施的方式和類型，不同降雨、地勢、地質條件下道路分隔帶的合理寬度，不同類型透水路面結構的適用條件，以及層間排水的具體做法和設施要求，道路縱坡與透水路面雨水下滲的關系，冰凍地區(qū)透水路面的凍脹防治，初期雨水的截污要求和設施選擇等。

（5）轉變觀念，擴展思路，長遠謀劃，持續(xù)發(fā)展。

海綿城市建設是未來城鎮(zhèn)化建設的方向，也是新形勢下對工程建設人員提出的新挑戰(zhàn)。這就要求專業(yè)工程技術人員轉變觀念，擴展思路，長遠謀劃，打破專業(yè)界線，管理分割，協(xié)同借力，建設可繼續(xù)發(fā)展、綠色生態(tài)、資源循環(huán)的美好城市。

［1］住房和城鄉(xiāng)建設部.海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建［Z］.北京：住房和城鄉(xiāng)建設部，2014.

［2］DB11/685—2013，雨水控制與利用工程設計規(guī)范［S］.

U41；TU992

B

1009-7716（2016）09-0018-05

2016-07-26

和坤玲（1965-），女，云南大理人，教授級高級工程師，從事道路交通規(guī)劃設計研究工作。